بالنسبة للمراقبين العاديين ، قد يبدو هبوط مركبة على سطح المريخ نوعًا من الأخبار القديمة ، صدق أو لا تصدق. خاصة بعد كل نجاحات وكالة ناسا. لكن الكثيرين على الأرجح ليسوا على علم بما يسمى ' لعنة المريخ. الحقيقة هي أن العديد من المركبات الفضائية التي حاولت الهبوط هناك تفشل وتتحطم.
التالي لتشغيل التحدي الخاص بلعنة كوكب المريخ هو مركبة المثابرة التابعة لوكالة ناسا. ستحاول الهبوط الذي طال انتظاره في بحيرة كريتر في 18 فبراير. أعطى الأشخاص في وكالة ناسا المركبة الجوالة المثابرة بعض الأدوات الدقيقة للوصول بها إلى سطح المريخ بأمان وللتغلب على لعنة المريخ.
'لذا ، إذا هبطت على أحد تلك المخاطر ، فقد يكون ذلك كارثيًا على المهمة بأكملها.'
أندرو جونسون ، مهندس أنظمة الروبوتات الرئيسي في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا
تهبط عربة المثابرة في Jezero Crater لأن وكالة ناسا تعتقد أن بإمكانهم القيام بأفضل العلوم هناك. هدف المهمة هو البحث عن علامات الحياة القديمة وجمع عينات للعودة المحتملة إلى الأرض. Jezero Crater عبارة عن قاع بحيرة قديمة وجافة. يحتوي على كل من الرواسب المحفوظة والدلتا. وفقًا لوكالة ناسا ، فإن فوهة البركان هي واحدة من 'أقدم المناظر الطبيعية وأكثرها إثارة للاهتمام من الناحية العلمية التي يقدمها المريخ.' يعتقد العلماء أنه إذا كان هناك أي دليل متحجر على الحياة القديمة ، فقد يجدونها في Jezero.
Jezero Crater on Mars هو موقع الهبوط لمركبة Mars 2020 التابعة لوكالة ناسا. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech / ASU
ولكن من الخطر أيضًا الهبوط فيها.
قال أندرو جونسون ، مدير المدرسة: 'يبلغ عرض جزيرة جيزيرو 28 ميلاً ، ولكن داخل هذا الامتداد ، هناك الكثير من المخاطر المحتملة التي يمكن أن تواجهها المركبة الجوالة: التلال ، والحقول الصخرية ، والكثبان الرملية ، وجدران الحفرة نفسها ، على سبيل المثال لا الحصر'. مهندس أنظمة الروبوتات في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا. 'لذا ، إذا هبطت على أحد تلك المخاطر ، فقد يكون ذلك كارثيًا على المهمة بأكملها.'
حوالي 60 ٪ من جميع المركبات الفضائية المرسلة إلى المريخ تفشل. المثابرة ستستخدم ما يعرف بـ الملاحة النسبية للتضاريس (TRN) ، وهي تقنية استخدمت لأول مرة في صواريخ كروز ، لتجنب نفس الفشل. بعبارات عامة ، يتكون TRN من عنصرين: خريطة على متن الطائرة لمنطقة الهبوط مع الارتفاعات والمخاطر ، وكاميرا الملاحة. مع اقتراب المثابرة من القطع الناقص للهبوط ، تقارن الكاميرا صورها في الوقت الفعلي بالخريطة الموجودة على متن الطائرة وتطلب من صواريخ المسبار توجيه المركبة بعيدًا عن المخاطر المعروفة.
بشكل عام ، يُعرف نظام الهبوط الذاتي للمركبة الجوالة باسم 'نظام رؤية الهبوط' أو LVS.
'بالنسبة إلى مارس 2020 ، ستستخدم LVS معلومات الموقع لمعرفة مكان وجود العربة الجوالة بالنسبة إلى المواقع الآمنة بين تلك المخاطر. وأوضح جونسون في إحدى تلك الأماكن الآمنة هو المكان الذي ستهبط فيه العربة الجوالة خبر صحفى .
هذا النوع من النظام قيد التطوير لبعض الوقت الآن. استخدمت OSIRIS-REx من وكالة ناسا واحدة في مناورة جمع العينات المحفوفة بالمخاطر في الكويكب بينو. كان يسمى هذا النظام تتبع السمات الطبيعية (NFT) وقد قام بتوجيه المركبة الفضائية بشكل فعال إلى سطح بينو المليء بالصخور المتناثرة. أوزيريس ريكس كانت المهمة ناجحة ، ويجب أن تصل العينات إلى الأرض في سبتمبر 2023.
لكن نظامًا مثل نظام المثابرة لا يأتي بدون الكثير من العمل الجاد والمهلة. لقد كان قيد التطوير لعدة سنوات ، ونأمل أن كل هذا التطوير والاختبار سيؤتي ثماره.
تم اختبار نموذج أولي لنظام Lander Vision System لمشروع Mars 2020 التابع لوكالة ناسا في 9 ديسمبر 2014 ، وهي رحلة لمركبة Masten Space Systems 'Xombie' في Mojave Air and Space Port في كاليفورنيا. حقوق الصورة: NASA / Photo: Tom Tschida
سواتي موهان هو قائد عمليات التوجيه والملاحة والتحكم في مارس 2020 في مختبر الدفع النفاث. كانت أول مرحلتين من الاختبار هما الأجهزة والمحاكاة ، وتم إجراؤهما في المختبر. قال موهان في بيان صحفي ، 'هذا هو المكان الذي نختبر فيه كل حالة ومتغير نستطيع. الفراغ والاهتزاز ودرجة الحرارة والتوافق الكهربائي - نضع الأجهزة في خطواتها '.
بمجرد أن يخضع الجهاز لكل هذا الفحص ، فقد حان وقت المحاكاة. قال موهان: 'ثم من خلال المحاكاة ، نصمم سيناريوهات مختلفة قد تواجهها خوارزميات البرامج على المريخ - يوم مشمس جدًا ، ويوم مظلم جدًا ، ويوم عاصف - ونتأكد من أن النظام يتصرف كما هو متوقع بغض النظر عن هذه الظروف'.
بعد ذلك ، أصبح النظام جاهزًا لاختبارات الطيران. لكن ليس بشكل مستقل. بدلاً من ذلك ، تم اختباره على طائرة هليكوبتر ، حيث تم استخدامه لتقدير ارتفاع المروحية وموقعها.
يُظهر هذا الرسم التوضيحي Jezero Crater - موقع الهبوط لمركبة Mars 2020 Perseverance - حيث ربما بدت قبل مليارات السنين على سطح المريخ عندما كان بحيرة. يمكن رؤية مدخل ومخرج أيضًا على جانبي البحيرة. حقوق الصورة: NASA / JPL-Caltech
قال جونسون: 'لقد أوصلنا ذلك إلى مستوى معين من الجاهزية الفنية لأن النظام يمكنه مراقبة مجموعة واسعة من التضاريس ، لكنه لم يكن لديه نفس النوع من الانحدار الذي سيكون له المثابرة'. 'كانت هناك أيضًا حاجة لإثبات LVS على صاروخ.'
تم اختبار نظام LVS بشكل متكرر في الميدان على صاروخ . كان هذا الصاروخ ، Masten Space System Xombie ، بمثابة منصة اختبار لـ LVS ابتداءً من عام 2014. وقام برنامج فرص الطيران التابع لناسا بتمويل تلك الاختبارات.
قال نيكولاس تراوني من مختبر الدفع النفاث ، مهندس أنظمة التحكم في الحمولة الصافية والتوجيه الذي عمل عن كثب مع Masten في الاختبارات الميدانية لعام 2014: 'إن الاختبار على الصاروخ قد ألقى بكل الشكوك المتبقية إلى حد كبير للراحة وأجاب على سؤال حاسم لعملية LVS بشكل إيجابي'. 'عندها علمنا أن LVS ستعمل أثناء الهبوط العمودي عالي السرعة المعتاد لهبوط المريخ.'
قال جونسون: 'الاختبار الذي أعدت شركة Flight Opportunities لتقديمه كان حقًا غير مسبوق داخل وكالة ناسا في ذلك الوقت'. 'ولكن ثبت أنه ذو قيمة كبيرة لدرجة أنه أصبح من المتوقع الآن إجراء هذه الأنواع من اختبارات الطيران. بالنسبة إلى LVS ، كانت تلك الرحلات الصاروخية تتويجا لجهودنا في تطوير التكنولوجيا '.
'وبمجرد أن نحصل على هذه الإشارة من العربة الجوالة التي تقول ،' لقد هبطت وأنا على أرض مستقرة ، ثم يمكننا الاحتفال. '
سواتي موهان ، قائد عمليات التوجيه والملاحة والتحكم لـ مارس 2020 في مختبر الدفع النفاث.
نظام LVS معقد. لا يمكنها فقط توجيه العربة الجوالة المثابرة إلى السطح ، ولكن يمكنها القيام بذلك بأكثر الطرق كفاءة في استهلاك الوقود. من الواضح أن وقود صواريخ المسبار محدود ، لذلك هناك فرصة واحدة فقط للحصول عليه بالشكل الصحيح. إجمالاً ، تم اختبار النظام بنجاح وهو الآن على بعد أيام فقط من الصفقة الحقيقية: الهبوط في Jezero Crater.
ولكن حتى مع كل الاختبارات الشاملة للنظام الذاتي ، لا تزال هناك مفاجآت. تختلف الحياة الواقعية دائمًا عن المحاكاة ، وعلى الرغم من ثقة وكالة ناسا في النظام ، إلا أنها ستظل على استعداد للاستجابة والتكيف مع أي مشاكل أو ظروف متغيرة.
'يمكن للحياة الواقعية دائمًا أن تلقي بك الكرات المنحنية. لذلك ، سنراقب كل شيء خلال مرحلة الرحلة البحرية ، ونتحقق من طاقة الكاميرا ، ونتأكد من تدفق البيانات كما هو متوقع '، قال موهان. 'وبمجرد أن نحصل على هذه الإشارة من العربة الجوالة التي تقول ،' لقد هبطت وأنا على أرض مستقرة ، ثم يمكننا الاحتفال. '
