بدلاً من الذهاب مباشرة إلى المريخ ، يجب على رواد الفضاء صنع مقلاع بعد كوكب الزهرة أولاً
كل 26 شهرًا ، يتآمر مداري كل من الأرض والمريخ لجعل السفر بين الكوكبين أقصر. إن الإطلاق في إحدى هذه النوافذ يعني أنه يمكن تقليل وقت السفر إلى ستة أشهر فقط. مهماتنا الروبوتية إلى سطح المريخ ، والبعثات التي تضع الأقمار الصناعية في مدار المريخ ، تنطلق خلال هذه النوافذ.
لكن هل هناك بدائل أخرى لبنية هذه المهمة؟
تقول مجموعة من الباحثين أن المهمات المأهولة إلى المريخ لا ينبغي أن تذهب مباشرة إلى وجهتها ؛ يجب أن يقذفوا فوق كوكب الزهرة أولاً.
تم كتابة ورقة بيضاء تلخص هذه الفكرة من قبل مجموعة من خمسة باحثين من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، من جامعة ولاية كارولينا الشمالية ، ومن وكالة ناسا. الورقة بعنوان ' العلوم بمساعدة الإنسان في كوكب الزهرة: استكشاف الزهرة في عصر رحلات الفضاء البشرية الجديد . ' المؤلف الرئيسي هو نعوم إزنبرج من JHUAPL ، والورقة متاحة على موقع ما قبل الطباعة arxiv.org.
من المنطقي تقليل وقت السفر للبعثات المأهولة إلى المريخ. إن الجلوس في سفينة فضائية معرضة للإشعاع والجاذبية الصغرى أمر محفوف بالمخاطر ويجب تقليل الوقت الذي يقضيه في القيام بذلك. ولكن ماذا لو تمكنت مهمة إلى المريخ من تحقيق أهداف علمية أخرى في كوكب الزهرة أولاً ، عن طريق مقلاع الماضي الكوكب الشقيق للأرض؟ وماذا لو أن فكرة مقلاع الزهرة جعلت المهمة بأكملها أكثر أمانًا؟
صورة متخيلة لرائد فضاء في مهمة مقلاع على كوكب الزهرة. حقوق الصورة: Venus image credit: NASA / JHUAPL / MESSENGER / Mattias Malmer. محطة فضاء
صورة رائد فضاء وكالة الفضاء الأوروبية ألكسندر غيرست مقدمة من وكالة ناسا.
هذه هي الحجج التي قدمها المؤلفون في الكتاب الأبيض الجديد.
يدور النقاش حول مصطلحين يصفان بنية المهمة: الاقتران والمعارضة. في مهمة الاقتران ، تسافر مركبة فضائية مباشرة من الأرض إلى المريخ ، وتنطلق عندما تكون مدة المهمة أقصر. في مهمة معارضة ، يمكن للمركبة الفضائية زيارة وجهات أخرى على طول الطريق ، ومدة المهمة الأقصر ليست ضرورية. إن فكرة مقلاع الزهرة إلى المريخ هي مهمة معارضة ، لأن البعثة ستزور كوكب الزهرة أولاً.
(يسار) بعثات المريخ المعارضة - ('إقامة قصيرة') وفئة الاقتران ('إقامة طويلة') ،
على التوالي ، مقتبس من الهيكل المرجعي لتصميم المريخ (2014). مهمة المعارضة (على اليسار) هي Earth-Venus-Mars وتتميز بطيران فينوس في طريقه إلى المريخ. يتم عرض عودة الأرض الاختيارية من كوكب الزهرة كمهمة قائمة بذاتها بين الأرض والزهرة (EVE) أو حالة إحباط EarthVenus-Mars بخط منقط. حقوق الصورة: Izenberg et al، 2020.
لكن لماذا؟
ستساهم زيارة كوكب الزهرة في الطريق إلى المريخ في النتائج العلمية ، وفي السلامة العامة للبعثة والبعثات اللاحقة.
ستساعد زيارة كوكب الزهرة في إرضاء بعض فضولنا العلمي. كان هناك عدد قليل من المهام الروبوتية اقترح كوكب الزهرة في السنوات الأخيرة ، ولكن مشاركة البشر في استكشاف كوكب الزهرة ، حتى من المدار ، يوفر فوائد.
يتعين على الطائرات بدون طيار والمستكشفين الروبوتيين على كوكب الزهرة التعامل مع التأخيرات الزمنية عند الحصول على تعليماتهم من المشغلين على الأرض. التأخير الزمني عند الاتصال بين كوكب الزهرة والأرض يتراوح من خمس إلى 28 دقيقة. لكن وجود أشخاص في المدار سيزيل هذا القيد.
إن وجود البشر في مدار حول كوكب الزهرة بينما تستكشف الطائرات بدون طيار ومركبات الهبوط الكوكب سيوفر عددًا من الفوائد. حقوق الصورة: وحدة الطاقم
مقتبس من Cassidy et al. ، 1967. الصورة بواسطة APL / Caleb Heidel.
يوفر وجود مشغلين بشريين في المدار يتحكمون في الطائرات بدون طيار والمركبات السطحية الأخرى فائدة مهمة أخرى. كوكب الزهرة مكان قاتل متطرف ، حار جدا يمكن أن يذيب الرصاص. ويعادل الغلاف الجوي الساحق على سطح كوكب الزهرة كونه أقل من 900 متر (3000 قدم) من الماء هنا على الأرض. هذا ضغط يزيد بمقدار 90 مرة عن ضغط سطح الأرض.
البيئة صعبة للغاية على المعدات ، حيث لا تدوم بعض الأدوات سوى بضع ساعات. 'الأجهزة عالية القدرة (على سبيل المثال ، مطياف LIBS-Raman ، مطياف الأشعة السينية لجسيمات ألفا ، أجهزة التصوير بالأشعة فوق البنفسجية UV-NIR ، إلخ) قادرة في الوقت الحالي فقط على العمل على سطح كوكب الزهرة وعلى مقربة من السطح لمدة ساعة إلى ساعتين تقريبًا ، 'يكتب المؤلفون. سيكون المتحكم البشري في الوقت الفعلي قادرًا على توجيه معدات الاستكشاف واتخاذ قرارات حاسمة دون تأخير. لن تضيع تلك الساعة أو الساعتان.
'الاتصال في الوقت الفعلي بين عالم في طاقم flyby و
ستسمح المركبة الفضائية التي هبطت على السطح لرائد الفضاء بالتقييم السريع والتصرف بناءً على بيانات التصوير والتركيب لتحديد أهداف لتحقيق أقصى عائد علمي ، كما كتبوا ، 'ولتجنب أخطاء الاستهداف مثل أخذ العينات غير المتعمد ، كما حدث مع السوفيتي Venera 14 المسبار. '
صورة مركبة لكوكب الزهرة كما يراها المسبار الياباني أكاتسوكي. تقوم المدارات بإنجاز الكثير من العمل أكثر من مركبات الهبوط ، والتي يتعين عليها التعامل مع ظروف سطح كوكب الزهرة القاتلة. الائتمان: JAXA / معهد علوم الفضاء والملاحة الفضائية
ال فينيرا 14 كانت واحدة من سلسلة طويلة من مجسات فينيرا السوفيتية التي تم إرسالها إلى سطح كوكب الزهرة ، وكان معظمها غير ناجح. ومع ذلك ، في عام 1982 ، ظهرت Venera 14 على السطح ، وسرعان ما بدأت العمل. خرجت أغطية عدسات الكاميرا من الكوارتز كما هو مخطط لها ، وسقطت على السطح.
في تلك المرحلة ، كانت فينيرا في دوري خاص بها. كان هناك ، على سطح كوكب الزهرة ، حفرة جهنم سامة ، وكانت الكاميرا تعمل ، وتمت إزالة غطاء العدسة. كانت Venera 14 في طريقها لاختبار انضغاط السطح بأذرع محملة بنابض ، بينما التقطت الكاميرا صورًا للعملية. للأسف ، استهدف المسبار غطاء العدسة المقذوف نفسه ، واختبر انضغاطيته وصورته ، بسبب مكان هبوطه. يا للتبذير.
نجت Venera 14 فقط على السطح لمدة 57 دقيقة ، وأهدرت بعض الوقت في تصوير غطاء العدسة ، واختبار انضغاطيته. مع وجود عامل بشري في عناصر التحكم ، متوقفة في المدار ، لن يحدث ذلك أبدًا.
الصور من زيارة فينيرا 14 إلى كوكب الزهرة هي آخر مناظر للسطح.
صورة فينوس 14 لسطح كوكب الزهرة. تُظهر الصورة ألواح الحمم البركانية والضوء الجهنمية. تمت معالجة هذه الصورة من المسبار بواسطة تيد ستريك. حقوق الصورة: الأكاديمية الروسية للعلوم / تيد ستريك
قد تؤدي زيارة مقلاع إلى كوكب الزهرة إلى تبسيط هدف آخر من أهداف استكشاف الكوكب: عودة العينة. كتب المؤلفون: 'تم اقتراح كاشطات الغلاف الجوي لأخذ عينات نشطة من الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة وبيئة الفضاء القريب'. 'مثل هذا الاستيلاء السريع للعينة والعودة من الغلاف الجوي للزهرة ، الالتقاء بالمركبة الفضائية المغادرة بدلاً من الانتقال إلى الأرض ، قد يتقاعد على الأقل بعض المخاطر التي تواجهها مثل هذه البعثات.'
يدعي المؤلفون أن العنصر البشري من شأنه أن يساعد في أن تكون عودة العينة أكثر نجاحًا. 'إذا كان الغلاف الجوي أو أنواع أخرى من العينات
يمكن الاسترجاع أثناء رحلة طيران تجريبية ، ويمكن أن يؤدي إشراك عنصر بشري لضمان الالتقاء والتقاطه باستخدام جهاز / آلية / قمر صناعي فرعي إلى تحسين فرص عودة العينة ، وربما السماح لرائد الفضاء بإجراء بحث علمي على تلك العينات أثناء رحلتهم. ' قد يكون هذا الجزء الأخير بعيد المنال ، لكنك لا تعرف أبدًا.
رحلة الفضاء محفوفة بالمخاطر ، وكلما طالت الرحلة ، زادت فرصة الإصابة التي تتطلب رعاية طبية. بحث يوضح أن '... طاقم مكون من سبعة أفراد سيخضعون لحالة طارئة تتطلب جراحة كل 2.4 سنة خلال مهمة المريخ.' قبل الالتزام بمهام طويلة إلى المريخ ، حيث تكون المساعدة الطبية بعيدة جدًا ، ستسمح محطة توقف على شكل مقلاع على الزهرة للمخططين بالحصول على فكرة أفضل عن كيفية ملائمة الرعاية الطبية لتخطيط المهمة.
كوكب الزهرة كما صورته بعثة ماجلان. تقترح مجموعة من الباحثين إرسال بعثات مأهولة إلى المريخ مقلاعًا عبر كوكب الزهرة في طريقهم إلى الكوكب الأحمر. الائتمان: ناسا / مختبر الدفع النفاث
وأوضحوا كذلك أن 'مهمة التحليق على كوكب الزهرة المخصصة لمدة عام يمكن أن تكون بمثابة' رحلة إبحار 'قيّمة لأنظمة النقل في الفضاء السحيق اللازمة لأول مهمة بشرية إلى المريخ.' ستكون مهمات التحليق فوق كوكب الزهرة فرصة ، وربما مهمة ، لاختبار جميع جوانب مهمة أطول إلى المريخ. من يعرف ماذا قد نكتشف؟
'علاوة على ذلك في المستقبل ، هناك إمكانات كبيرة لبعثات مدارية مكرسة للطاقم إلى كوكب الزهرة ، بما في ذلك استكشاف الغلاف الجوي '، يواصل المؤلفون. 'كل هذه الفرص تعني أن مهام استكشاف الفضاء التي تتضمن بالضرورة قرب الإنسان من كوكب الزهرة ينبغي اعتبارها خيارات جذابة لمستقبل رحلات الفضاء البشرية.'
تعتبر مهمات مقلاع الزهرة إلى المريخ أكثر أمانًا أيضًا. يذكر مؤلفو الكتاب الأبيض أن 'رحلات الطيران هذه توفر فرصًا لممارسة العمليات البشرية في الفضاء السحيق ، وتوفر العديد من خيارات العودة الآمنة إلى الأرض ، قبل الالتزام برحلات طيران المريخ الأطول والأقل إيقاعًا فقط.'
غالبًا ما تُستخدم مناورات المقلاع في التخطيط للمهمة لإعطاء المركبة الفضائية مزيدًا من الطاقة. نفذت المركبة الفضائية كاسيني عمليتي طيران منفصلتين لكوكب الزهرة في مهمتها. حقوق الصورة: NASA / Jet Propulsion Laboratory - Caltech
في ورقتهم البحثية ، أشار المؤلفون إلى فوائد أخرى للتوقف في كوكب الزهرة ، مثل تقليل خطأ الهبوط وإمكانية إجراء مسح على ارتفاعات منخفضة مع وجود إنسان في الحلقة. وأشاروا أيضًا إلى أن مهمة بشرية مع توقف في كوكب الزهرة 'تمارس وضع إجهاض العودة إلى الأرض الوحيد الذي يمكن أن يكون لدى طاقم متجه إلى المريخ.'
هناك بعض الجوانب السلبية للاقتراح بالرغم من ذلك. المهمات المأهولة إلى الكواكب الأخرى معقدة للغاية وتتطلب كمية هائلة من المعدات. المهمة التي تزور كوكبين تعني حمولة إضافية ، ولا توجد طريقة للتغلب على ذلك. 'بين الوقود ، والسكن ، والحماية ، والطاقة ، والاتصالات ، ومتطلبات السلامة المصنفة من قِبل الإنسان ، ستتطلب أي مهمة عميقة قادرة على النظام الشمسي إرسال العديد من الأطنان من
مادة عن المسارات بين الكواكب '، كتب المؤلفون.
ولكن إذا كانت المهمة تقوم بمزيد من العلم ، على كوكبين منفصلين ، ألن تستحق ذلك؟ يقول المؤلفون أنه 'على الرغم من أن' كل كيلوغرام مهم 'في مثل هذه المهمات ، عندما تكون المهمة الأساسية ضخمة ، فإن التكلفة الجماعية لمجموعات العلوم الهامشية والتحقيقات الخاصة بكوكب الزهرة صغيرة نسبيًا.'
لم تكن هناك مهمة بشرية إلى كوكب الزهرة مطلقًا ، على الرغم من أن وكالة ناسا اقترحت هذه المهمة مرة أخرى في 1967-1968. كان هذا يسمى فينوس فلاي باي المأهولة ، وستكون قد أرسلت ثلاثة رواد فضاء في رحلة طيران فوق الكوكب لمدة عام واحد. لم يحدث قط بالطبع.
هل حان الوقت للنظر فيه؟ بشكل جماعي ، لدينا أعيننا على المريخ ومسألة الحياة على المريخ. يبدو أننا على وشك الإجابة عن سؤال حول قابلية المريخ للسكنى القديمة ، ولكن ليس الكوكب الوحيد الذي يحتاج إلى الاستكشاف.
يقول مؤلفو التقرير إن الحجة العلمية لمهمة إلى كوكب الزهرة قوية. وأشاروا إلى أن كوكب الزهرة والأرض والمريخ اتبعوا مسارات تطورية منفصلة بعد التكوين. ماذا حدث؟ نحن نتعلم الكثير عن المريخ ، لكن معرفتنا بالزهرة متأخرة. كتبوا 'فهم الغلاف الجوي الحديث لكوكب الزهرة والسطح والداخل هي الخطوات الأولى في تجميع تاريخ كوكب الزهرة المبكر وتحديد كيفية مقارنة الزهرة القديمة بالأرض والمريخ القدامى'.
ربما المؤلفون على حق. ربما حان الوقت لتركيز بعض انتباهنا العلمي على كوكب الزهرة. وربما تكون أفضل طريقة للقيام بذلك هي زيارته في طريقه إلى المريخ.
أكثر:
- ورق ابيض: العلوم بمساعدة الإنسان في كوكب الزهرة: استكشاف الزهرة في عصر رحلات الفضاء البشرية الجديد
- ويكيبيديا: مركبة الفضاء فينيرا
- الكون اليوم: أخت الأرض الملتوية: كيف سنكشف أسرار كوكب الزهرة؟