اینجنیوتی همچنان در آسمان مریخ؛ هلی کوپتر ناسا مشغول انجام چه کاری است؟

کمتر کسی پیش‌بینی می‌کرد که بالگرد ناسا به نام اینجنیوتی برای این مدت طولانی بتواند در مریخ دوام بیاورد. هدف اولیه اجرای فقط پنج پرواز طی ۳۰ روز مریخی بود. این وسیله به‌تازگی هفدهمین پروازش را تجربه کرده است.

مهندسان ناسا اینجنیوتی (Ingenuity) را تنها به‌منظور پاسخ به پرسشی ساده ساختند و آزمایش کردند: آیا اصلا این بالگرد می‌تواند در جوّ سیاره‌ی دیگری به‌پرواز درآید؟ بااین‌حال پس از گذشت بیش از ۱۲۰ روز مریخی، اینجنیوتی هنوز در حال پرواز است. این بالگرد که اولین‌‌بار در ۱۹ آوریل (۳۰ فروردین) به‌پرواز درآمد، مداوم در حال شکستن رکورد‌های خودش در فاصله و سرعت است.

اینجنیوتی در حال کمک به مریخ‌نورد پرسویرنس (Perseverance) در کاوش منطقه‌ای نزدیک دلتای رودی قدیمی است؛ منطقه‌ای که ممکن است در خود نشانه‌ای از حیات باستانی مریخی داشته باشد. همچنین، بالگرد مذکور در حال کنار‌آمدن با تغییر فصول و مسیریابی بر‌فراز زمین ناهموار مریخ است؛ درحالی‌که اصلا برای انجام این کارها ساخته نشده بود! در‌ادامه، با زومیت همراه باشید تا ببینیم اینجنیوتی چه کار‌هایی در مریخ انجام می‌دهد.

آزمودن محدودیت‌ها

اینجنیوتی در‌مقایسه‌‌با پرواز‌های ابتدایی‌اش، در حال اجرای پروازهای دورتر و سریع‌تر و در ارتفاع بیشتر است. این بالگرد توانسته است خودش را به ارتفاع ۱۲ متری از سطح مریخ برساند و به سرعت ۵ متربرثانیه برسد و مسیری به طول ۶۲۵ متر را پرواز کند. مهندسان از این داده‌ها ‌اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی محدودیت‌های پرواز در مریخ به‌دست می‌آوردند.

تدی زانتوس، مهندس رباتیک آزمایشگاه پیشرانه‌ی جت (JPL) ناسا و هدایت‌کننده‌ی یکی از گروه‌های پروژه اینجنیوتی، درباره‌ی این موضوع می‌گوید:

هنوز در حال یاد گرفتن هستیم و ازطریق داده‌های هر پرواز، در حال آموزش محدودیت‌های عملکرد اینجنیوتی هستیم.

در اوایل مأموریت، اینجنیوتی محدودیت‌های پروازی خود را به‌گونه‌ای آزمایش کرد که تیم پرواز برایش برنامه‌ریزی نکرده بود. در ششمین پرواز در تاریخ ۲۲ می (۱ خرداد)، سیستم مسیریابی بالگرد به‌دلیل نقص فنی به‌طرز نگران‌کننده‌ای دچار نوسان و چرخش شد.

نرم‌افزار ناوبری بالگرد مذکور با ثبت عکس و خواندن اطلاعات زمانی آن عکس و پیش‌بینی آنچه دوربین در آینده باید ببیند، موقعیت مکانی بالگرد را بررسی می‌کند. اگر تصویر بعدی با آن پیش‌بینی مطابقت نداشته باشد، نرم‌افزار موقعیت و سرعت بالگرد را تصحیح می‌کند تا جهت حرکت اینجنیوتی مطابقت بهتری با مسیر داشته باشد.

باب بالارام، مهندس ارشد اینجنیوتی ناسا، درباره‌ی این حادثه می‌گوید:

کمتر از یک دقیقه پس از این نقص فنی، یک عکس در مسیر انتقال از دوربین به پردازنده‌ی اینجنیوتی از دست رفت؛ در‌نتیجه، اطلاعات زمانی عکس‌های پشت‌سر‌هم دچار مشکل شد و اصلاح چیزی که اینجنیوتی آن را اشتباه برداشت می‌کرد، به مسیریابی بسیار سخت و خطرناک منجر شد.

خوشبختانه اینجنیوتی در‌نهایت در فاصله‌ی پنج‌متری از نقطه‌ی از قبل برنامه‌ریزی‌شده به سطح مریخ نشست. با خوش‌‌اقبالی تمام آن پرواز به تجربه‌ی ارزشمندی برای گروه تبدیل شد و حالا اعتماد بسیار بیشتری به بالگردمان داریم.

انجام فعالیت علمی

در ابتدا، گروه تحقیقاتی قصد داشت تاحدممکن اینجنیوتی را آزمایش کند تا بالاخره سقوط کند و از کار بیفتد؛ اما حالا پژوهشگران تلاش می‌کنند تا هم‌زمان با احتیاط بیشتر کمتر پرواز کنند؛ چراکه در‌حال‌حاضر، بالگرد در حال کمک به پرسویرنس در کارهای علمی است. زانتوس در این زمینه می‌گوید:

مدتی است که فقط روی آزمایش اینجنیوتی تمرکز نداریم و اکنون قسمت کوچکی از گروهی بسیار بزرگ‌تر هستیم.

بالگرد با اعلام مخاطرات مسیر به کاوشگر، ارزش خود را ثابت کرده است. نهمین پرواز اینجنیوتی در ۵ جولای (۱۴ تیر) برفراز شن‌زاری به نام سیتا جنوبی (South Seitah) صورت گرفت. به‌دلیل ناهمواری این منطقه، پرسویرنس توانایی جست‌وجوی امن در این مسیر را نداشت. در این پرواز، اینجنیوتی تصویری از سنگ‌های بیرون‌زده و برآمدگی‌های این شن‌زار را در سیتا جنوبی ثبت کرد. ابتدا دانشمندان احتمال دادند برآمدگی‌های این منطقه حاوی اطلاعاتی از عمیق‌ترین محیط‌های آبیِ دریاچه‌ای باشد که مدت‌ها پیش در این محل وجود داشته است.

تصویری از سیتا جنوبی که اینجنیوتی مخابره کرده است.

باوجوداین، در تصاویر سه‌بعدی ارسالی از اینجنیوتی مشخص شد که این فرضیه اشتباه است؛ در‌نتیجه تیم هدایت کاوشگر تصمیم گرفت مسیر را ادامه‌ دهد و از آسیب‌دیدن پرسویرنس در این مسیر طولانی و صعب‌العبور و بالقوه خطرناک جلوگیری کرد.

کنارآمدن با تغییر فصول

به‌طورکلی، جوّ مریخ بسیار نازک است. از اواسط سپتامبر، ضخامت جوّ در دهانه‌ی یزرو (Jezero) نازک‌تر شده است. با تغییر فصل در مریخ از بهار به تابستان، چگالی هوا در این سیاره از ۱/۵درصدِ چگالی هوای زمین به ۱ درصد کاهش یافته است. این تغییر چگالی هوا تغییر بزرگی به‌نظر نمی‌آید؛ اما برای جبران این تغییر کوچک نیاز است سرعت چرخش پره‌های اینجنیوتی افزایش یابد تا در هوا بماند.

در اکتبر گذشته، بالگرد مجبور شد سرعت چرخش پروانه‌اش را به ۲۷۰۰ دوربردقیقه برساند؛ در‌حالی‌که بیشینه‌‌ی مقدار این عدد ۲۵۳۷ دور در دقیقه بود. در سرعت‌های بالاتر چرخش، اینجنیوتی می‌تواند تنها ۱۳۰ ثانیه در آسمان بماند؛ درحالی‌که در شرایط قبلی می‌توانست ۱۷۰ ثانیه‌ بدون افزایش ریسک داغ‌شدن موتور پرواز کند. زانتوس می‌گوید:

این مدت زمان برای گردش اینجنیوتی اطراف کاوشگر کافی خواهد بود. مأموریت دو‌نفره‌ی بعدی آن‌ها، سفر به رود دلتا در ورودی دهانه‌ی یزرو خواهد بود. تیم پرسویرنس امید دارد در بررسی این ناحیه، در هر روزِ مریخی صدها متر را پوشش دهند. بیشترین طول پرواز که اینجنیوتی تاکنون پیموده، ۶۲۵ متر بوده است که در سرعت‌های چرخش پایین‌تر انجام شده است. این موضوعی چالش‌‌برانگیز خواهد بود.

تصویر ثبت‌شده‌ی سایه‌ی اینجنیوتی به‌وسیله‌ی خودش وقتی اولین‌بار سرعت چرخش پره‌هایش به ۲۷۰۰ دوربردقیقه رسید.

بالاخره روزی خواهد رسید که اینجنیوتی دیگر از خواب بیدار نشود یا حتی ممکن است در یکی از فرودها واژگون شود و از بین برود؛ اما اگر این اتفاقات رخ ندهد، می‌تواند ماه‌های زیادی به مأموریتش ادامه دهد.

الهام‌بخشِ پرواز‌های آینده

در همین حال، مهندسان رؤیای ساخت پرنده‌ی مریخی بعدی را در سر می‌پرورانند. زانتوس می‌گوید:

پروژه‌ی اینجنیوتی بسیار هیجان‌انگیز و به ما کمک کرده است تجربیات زیادی در ساخت پرنده‌های مریخی به‌دست آوریم. ویژگی اصلی این بالگرد «اولین» بودن آن است.

نقشه‌‌ی راه کنونی شامل نسخه‌ی بزرگ‌تری از اینجنیوتی است که توانایی حمل ابزار‌های بیشتری دارد و می‌تواند مأموریت‌ها را هم مستقل و هم ترکیبی همراه کاوشگر و هگزاکوپتر (پرنده‌ای با شش پروانه) انجام دهد. هواگرد بعدی درمقایسه‌با کاوشگر مسافت بیشتری را در مدت کمتری می‌پیماید و مسیرهایی که پرسویرنس ممکن است در چند سال بپیماید، در چند ماه طی می‌کند.

مقاله‌ی سفیدی که برای نسخه‌ی ۲۰۲۳-۲۰۳۲ بررسی ده‌سالانه‌ی علوم سیاره‌ای و اخترزیست‌شناسی ارسال شده است، چند مأموریت ممکن برای بالگردهای مریخی پیشنهاد داده است. یکی از این مأموریت‌ها بدین‌شرح است که بالگرد می‌تواند از موادمعدنی خاک رس، مثلا در دره‌ی مارث (Mawrth Vallis) نمونه‌برداری کند. دره‌ی مارث کانالی است که تصور می‌شود براثر وقوع سیلی بسیار قدیمی شکل گرفته باشد. خاک‌رس می‌تواند موادآلی را در زمین محافظت کند و نمونه‌برداری از آن می‌تواند در کشف علائم حیات در مارث کارآمد باشد.

تصویر رنگی‌شده از دره‌ی مارث (ثبت‌شده به‌وسیله‌ی مدارگرد مریخی ریکانسنس ناسا)

همچنین، می‌توان از بالگردها در کاوش دهانه‌هایی که با یخ پوشیده شده‌اند و شیب تندی دارند، بهره برد. با اندازه‌گیری‌های متعدد در ارتفاع‌های مختلف نیز می‌توان مکانیزم تبادل گازها بین جوّ و سطح مریخ را درک کرد و در‌نهایت، معمای چگونگی ناپدیدشدن آب مایع در مریخ را حل کرد.

گفتنی است حتی بالگرد مذکور می‌تواند نقشه‌ی میدان مغناطیسی بخش‌‌های بزرگی از سطح مریخ را به‌منظور شناخت هسته‌ی مریخ ترسیم کند. زمانی‌ که انسان قدم در مریخ می‌گذارد، بهتر است گروهی از پهپادها اطرافش در پرواز باشند تا ضمن حمل وسایل، او را در طول مسیر هدایت کنند.