اولین بالگرد مریخ‌نورد به‌زودی پرواز می‌کند
تا چند هفته‌ی آینده بشر برای نخستین بار یک پرواز کنترل‌شده را روی سیاره‌ای دیگر انجام می‌دهد و اگرچه طبق اعلام ناسا «بالگرد مریخی نبوغ» (Ingeniunity Mars Helicopter) زودتر از ۸ آوریل (۱۹ فروردین) پرواز نخواهد کرد، اما از هم‌اکنون همه منتظر این مأموریت تاریخ‌ساز هستند.
هلیکوپتر مریخی نبوغ که ۱ اسفند (۱۸ فوریه) به همراه مریخ‌نورد «پشتکار» (Perseverance) به سیاره‌ی سرخ رسید، همچنان به بدنه‌ی این کاوشگر متصل است. ۲۱ مارس (۱ فروردین) مریخ‌نورد قاب محافظ بالگرد نبوغ را آزاد کرد تا این ابزار برای نخستین با روی مریخ نمایان شود.
مریخ‌نورد پشتکار هم‌اکنون در حال حرکت به سمت میدان هوایی است که تیم مأموریت برای نبوغ در نظر گرفته‌اند. با رسیدن به این منطقه از دهانه‌ی جزرو (Jezero) مریخ‌نورد، بالگرد نبوغ را روی سطح مریخ مستقر خواهد کرد. پس از آن نبوغ ۳۰ روز مریخی (۳۱ روز زمینی) فرصت دارد تا نخستین پرواز کنترل‌شده را در سیاره‌ای دیگر انجام دهد.
طرحی گرافیکی از بالگرد مریخی نبوغ
Credit: NASA/JPL-Caltech
«لوری گلیز» (Lori Glaze) مدیر بخش علوم سیاره‌ای ناسا گفت: «هنگامی که در سال ۱۹۷۷ (۱۳۵۶ خورشیدی) مریخ‌نورد سوجورنر (Sojourner) روی مریخ فرود آمد، ثابت کرد که حرکت روی سطح مریخ امکان‌پذیر است و بدین ترتیب روش ما برای کاوش مریخ را دگرگون کرد. اکنون ما می‌خواهیم با کمک نبوغ پتانسیل کاوش‌های آینده را در این سیاره بررسی کنیم.»
او افزود: «با داشتن نامی مناسب، نبوغ یک مأموریت نمایش فناوری است که هدف آن پرواز کنترل‌شده و موتوردار در یک دنیای دیگر است. این مأموریت در صورت موفقیت می‌تواند افق دید ما را بیشتر کند و دامنه‌ی آنچه را که در کاوش‌های مریخ امکان‌پذیر است، افزایش دهد.»
چالش‌های پرواز در مریخ
پرواز کنترل‌شده در مریخ بسیار دشوارتر از زمین است. این سیاره دارای گرانش قابل توجهی به اندازه‌ی تقریبی یک سوم زمین است اما جو آن تنها ۱ درصد چگالی جو زمین را دارد. در طول روز مریخی، سطح این سیاره نسبت به روز زمینی، تنها نیمی از انرژی خورشیدی را دریافت می‌کند و دمای شب به منفی ۹۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد که می‌تواند اجزای الکتریکی محافظت‌نشده را منجمد کند و باعث ترک آن‌ها شود.
برای جا شدن در بدنه‌ی مریخ‌نورد پشتکار، بالگرد مریخی نبوغ کوچک طراحی شده است و از سویی برای پرواز در جو رقیق مریخ وزن کمی (۱٫۸ کیلوگرم) دارد. همچنین برای سپری کردن سالم شب‌های سرد مریخ، باید انرژی کافی برای روشن کردن گرم‌کن‌های داخلی داشته باشد. بنابراین سیستم‌های نبوغ از عملکرد پره‌ها در جو رقیق، تا سلول‌های خورشیدی و گرم‌کن‌های الکتریکی در محفظه‌های خلاء و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا بررسی و آزمایش شده‌اند.
میدان هوایی و محدوده‌ی پرواز درنظر گرفته شده برای پرواز بالگرد مریخی نبوغ
NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
«باب بالارم» (Bob Balaram) مهندس ارشد هلیکوپتر نبوغ گفت: «هر اقدامی که ما از شش سال گذشته برای این سفر آغاز کرده‌ایم، مرزهای تازه‌ای در تاریخ هواگردها بوده است.» به گفته‌ی او در حالی که مستقر شدن در سطح مریخ یک چالش بزرگ است، سپری کردن شب نخست در مریخ، بدون محافظت شدن توسط مریخ‌نورد و تأمین انرژی توسط آن، به مراتب چالش بزرگتری خواهد بود.
روند استقرار و نخستین پرواز
پیش از اینکه نبوغ نخستین رواز خود را انجام دهد، باید کاملا در وسط میدان هوایی که فضایی ۱۰ متر در ۱۰ متر است و به دلیل مسطح بودن انتخاب شده، مستقر شود. با تأیید قرارگیری در وسط این میدان، فرآیند استقرار آغاز می‌شود و دیگر بازگشتی در کار نخواهد بود. همه‌ی مرحله‌ها باید پشت سر هم انجام شود، بنابراین اگر مشکلی ایجاد شود، باید عملیات متوقف شود تا تیم مأموریت راهکاری برای ادامه بیابند.
روند استقرار بالگرد نبوغ حدود ۶ روز مریخی (۶ روز و ۴ ساعت زمینی) طول می‌کشد. در روز نخست، قفل اتصال بالگرد به بدنه باز می‌شود و در روز دوم یک وسیله‌ی تولید مواد شیمیایی راه‌اندازی می‌شود تا کابل‌ها را برش دهد و بازوی مکانیکی نگهدارنده‌ی نبوغ، آن را از حالت افقی خارج می‌کند. در همین زمان دو پایه‌ی نبوغ هم باز می‌شود.
در سومین روز یک موتور الکتریکی کوچک چرخش نبوغ را تا زمانی که قفل شود، آغاز می‌کند و بالگرد را به حالت کاملا عمودی درمی‌آورد. روز چهارم دو پایه‌ی دیگر در موقعیت قرار می‌گیرند. در هر یک از این چهار مرحله تصویربرداری هم انجام می‌شود تا تیم مأموریت مراحل را گام به گام تأیید کنند. در این مرحله بالگرد حدود ۱۳ سانتی‌متر از سطح فاصله خواهد داشت. در پنجمین روز، تیم مأموریت آخرین فرصت استفاده از مریخ‌نورد به عنوان منبع تغذیه برای بالگرد و شارژ شش سلول باتری آن را دارد.
در نهایت در روز ششم تیم مأموریت باید سه مرحله را تأیید کند؛ هر چهار پایه به درستی روی سطح قرار گرفته باشند، مریخ‌نورد حدود ۵ متر دور شده باشد و بالگرد و مریخ‌نورد به صورت رادیویی با هم ارتباط داشته باشند. بدین ترتیب ۳۰ روز مریخی آغاز می‌شود که طی آن باید همه‌ی بررسی‌ها و آزمایش‌های پیش از پرواز از جمله آزمایش پره‌ها تا ۲۵۳۷ دور در دقیقه، انجام شود و نخستین پرواز ساخته‌های بشر در سیاره‌ای دیگر صورت بگیرد.
پس از تعیین عوامل مختلف مانند مدل‌سازی الگوی باد محلی در کنار اندازه‌گیری‌های انجام شده توسط «تحلیلگر پویایی محیطی» (MEDA) روی پشتکار، نبوغ روتورها را به ۲۵۳۷ دور در دقیقه می‌رساند و اگر همه‌ی آزمون‌ها خوب به‌نظر برسند، از سطح خاک مریخ بلند می‌شود تا لحظه‌ای تاریخی را رقم بزند. بالگرد پس از برخاست با سرعت حدود ۱ متر بر ثانیه حرکت می‌کند و به مدت ۳۰ ثانیه در ارتفاع ۳ متری از سرح زمین معلق خواهد ماند تا در نهایت فرود بیاید.
طرحی گرافیکی از برنامه‌ی پروازهای آزمایشی بالگرد مریخی نبوغ
NASA/JPL-Caltech
چند ساعت بعد پشتکار نخستین مجموعه اطلاعات مهندسی بالگرد نبوغ و احتمالا نخستین عکس‌ها و فیلم‌ها را از دوربین‌های ناوبری و دوربین باکیفیت «مست‌کم-زد» می‌فرستد. بدین ترتیب تیم مأموریت می‌تواند روند پیشروی مراحل را بسنجد. در نهایت تصاویر گرفته شده توسط دوربین‌های رنگی و وضوح بالای بالگرد نبوغ ارسال می‌شود تا برای ادامه‌ی مأموریت برنامه‌ریزی شود.
مأموریتی تاریخ‌ساز
نبوغ در حالی نخستین پرواز خود را در سیاره‌ی سرخ انجام خواهد داد که در تاریخ ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ میلادی (۲۵ آذر ۱۲۸۲ خورشیدی) نخستین رواز کنترل‌شده و موتوردار بشر در تپه‌های شنی «کیل دویل هیل» (Kill Devil Hill) نزدیکی «کیتی هاوک» (Kitty Hawk) در کارولینای شمالی انجام شد. اورویل و ویلبر رایت در نخستین پرواز ۴۰ متر را در ۱۲ ثانیه طی کردند. آن‌ها ۴ پرواز در آن روز انجام دادند که هر پرواز از قبلی طولانی‌تر بود.
مقدار کمی از موادی که طی نخستین پرواز برادران رایت یکی از بال‌های هواپیمای آن‌ها، «فلایر» (Flyer)، را پوشانده بود اکنون روی بالگرد مریخی نبوغ قرار دارد. از یک نوار کوچک برای بستن این پارچه‌ی کوچک به دور کابل واقع در زیر صفحه‌ی خورشیدی بالگرد استفاده شده است. برادران رایت هم از سال ۱۹۰۱ میلادی (۱۲۸۰ خورشیدی) از ماده‌ی مشابهی برای پوشاندن گلایدر (هواسُر) و هواپیمای خود استفاده می‌کردند؛ یک ماسلین سفید نشده به نام Pride of the West.
مأموریت تاریخی آپولو ۱۱ هم یادگاری از نخستین پرواز کنترل‌شده‌ی بشر را با خود داشت. در این مأموریت رفت و برگشت به ماه که در جولای ۱۹۶۹ (تیر ۱۳۴۸) انجام شد، از ماده‌ی دیگری به همراه یک تکه چوب کوچک از هواپیمای برادران رایت استفاده شده بود.
باید منتظر ماند و دید آیا «نبوغ» می‌تواند نخستین پرواز را در سیاره‌ای دیگر انجام دهد و مانند پیشینیان خود لحظه‌ای تاریخی را برای بشر رقم بزند؟
عکس کاور: طرحی گرافیکی از پرواز تاریخی بالگرد مریخی نبوغ در حالی که مریخ‌نورد پشتکار به آن چشم دوخته است.
Credit: NASA/JPL-Caltech
منبع: NASA
