مركبة الفضاء كيريوسيتي،حقائق وأرقام

تعتبر (كيوريوسيتي) كمختبر لعلوم المريخ وعربة جوالة في آن واحد، إنها تعتبر واحدة من أكثر المهمات التي أطلقتها وكالة ناسا إلى كوكب المريخ.

إن المهمة الأولى للمركبة (كيوريوسيتي) هي معرفة قابلية كوكب المريخ على احتواء حياة وذلك في الوقت الحالي أو في الماضي، والمهمة الثانية هي معرفة المزيد عن بيئة الكوكب الأحمر.

إن حجم (كيوريوسيتي) يسمح لها أن تجري مجموعة من التجارب العلمية كما تقوم بتحليل والتقاط الصور لأي صخرة في كوكب المريخ وذلك على مدى ذراعها 7 أقدام (2 متر).

توضح صورة تم رسمها ما الذي تبدو المركبة (كيوريوسيتي) وهي على سطح كوكب المريخ
تصديق: ناسا / جبل-كالتيش – NASA/JPL-Caltech

يمثل حجم (كيوريوسيتي) حجم مركبة دفع رباعي صغيرة.

يبلغ طولها 2,1 متر وعرضها 2,7 متر بينما ترتفع 3,1 متر، وتزن المركبة 900 كغ وقطر كل عجلة من عجلاتها الستة 50,8 سم.

قام المهندسون في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا بتصميم العربة الجوالة لتستطيع تجاوز عوائق يبلغ ارتفاعها إلى 25 بوصة (65 سنتيمترًا)، والتجول إلى مسافة تصل إلى 660 قدمًا (200 متر) يوميًا.

تأتي قوة العربة الجوّالة من مولد كهربائي حراري بنظير مشع ينتج الكهرباء عن طريق الحرارة الناتجة من تحلل البلوتونيوم -238.

هبوط معقد

أقلعت مركبة (كيوريوسيتي) والتي بلغت كلفتها 2.5 مليار دولار من قاعدة كاب كانافيرال، فلوريدا، في 26 نوفمبر 2011، وهبطت على المريخ في 6 أغسطس 2012، وذلك بعد سلسلة من عمليات الهبوط أطلقت عليها وكالة ناسا (سبع دقائق من الرعب) وكان ذلك بسبب الوزن الكبير للمركبة، وكانت وكالة ناسا قد قررت أن الطريقة القديمة للهبوط عن طريق التدحرج إلى السطح قد لا تعمل.

بدلًا من ذلك، تحوّلت طريقة هبوط المركبة باستخدام سلسلة مناورات معقدة للغاية للهبوط على سطح المريخ.

بدءًا بدخول سريع وعنيف إلى الغلاف الجوي للمريخ، واستخدام مظلة تفتح بسرعة أسرع من الصوت لتبطئ من هبوط مركبة الفضاء.

قالت وكالة ناسا بأن المظلة يجب أن تتحمل 65 ألف رطل.

(29480 كجم) لتبطئ من سقوط مركبة الفضاء نحو سطح الكوكب.

عندما تكون (كيوريوسيتي) أسفل المظلة فإنها تقوم برمي الدرع الحراري الواقي وذلك للسماح للرادار بقياس ارتفاع المركبة فوق سطح الكوكب.

يمكن للمظلة أن تبطئ سرعة هبوط (كيوريوسيتي) فقط إلى 200 ميلًا في الساعة (322 كم / ساعة).

لحل هذه المشكلة صمم المهندسون أداةً لقطع حبال المظلة واستخدام الصواريخ لكي تقوم بالمرحلة الأخيرة من مراحل الهبوط.

على ارتفاع حوالي 60 قدم (18 م) فوق السطح، تم تشغيل (الرافعة السماوية)، حيث تدلت المركبة (كيوريوسيتي) تحت صواريخ الكبح عبر حبل يبلغ طوله 20 قدما (6 أمتار).

لتهبط بسرعة 1.5 ميلًا في الساعة (2.4 كم / ساعة)، وتلامس (كيوريوسيتي) سطح الكوكب بلطف وبنفس لحظة الهبوط انقطع الحبل الواصل مع الرافعة السماوية وحلقت الرافعة بعيدًا للتحطم على السطح.

تابع موظفوا وكالة ناسا عملية الهبوط بشكلٍ مباشر عبر التلفزيون، وعندما تلقوا تأكيدات بالوصول الآمن للمركبة قفز المهندسون من الفرحة.

انتشرت أخبار الهبوط من خلال وسائل الإعلام الاجتماعية، مثل تويتر والفيسبوك، والمنافذ التقليدية مثل الصحف والتلفزيون.

وأصبح أحد المهندسين مشهورًا بسبب قص شعره على شكل (موهوك) وذلك يوم الهبوط.

تجهيزات لاكتشاف أدلة على وجود الحياة:

لدى (كيوريوسيتي) بعض الأدوات المتخصصة بالبحث عن قابلية المنطقة التي يتم استكشافها على احتضان الحياة، ومن بين هذه التجارب، جهاز يقوم بقصف سطح الكوكب بنترونات، إن احتواء المنطقة التي يتم استكشافها على الهيدروجين (وهو أحد العناصر المكونة للماء) يسبب تباطؤ النترونات.

يمكن لذراع (كيوري وسيتي) والذي يبلغ طوله 7 أقدام التقاط عينات من السطح والقيام بتحميضها داخل المركبة، لتقوم أجهزة باستنشاق الغازات الصادرة عن هذه العملية لتحليلها والحصول على أدلة حول كيفية تشكل صخور وتربة المريخ.

لا يقوم جهاز تحليل تربة المريخ بالكشف عن وجود مواد عضوية، حيث يمكننا زيادة التأكد من وجود هذه المواد عن طريق جهاز يقع في مقدمة المركبة حيث يوجد عدة كتل من السيراميك المشبعة بالمركبات العضوية الاصطناعية.

بإمكان (كيوريوسيتي) حفر الصخور ووضع عينة منها ضمن فرن لتحليل مكوناتها.

ومن ثم يراقب الباحثون الكشف عن المواد العضوية في الصخور والتي من المفترض ألا تحتوي على هذه المواد.

وفي حال وجدت هذه المواد، فإن العلماء يرجحون أن يكون مصدر هذه المواد من الأرض.

عندما تتحرك (كيوريوسيتي) تقوم الكاميرات عالية الدقة المحيطة بها بالتقاط الصور، موفرة معلومات بصرية من الممكن مقارنتها بالبيئة الموجودة على الأرض.

يتم استخدام هذه المقارنات عندما تجد (كيوريوسيتي) أدلة على وجود قاع لمجرى مياه قديم، وذلك على سبيل المثال.

المهمة الأولى: هل أمكن، أو يمكن، للمريخ دعم الحياة؟

إن المهمة الأولى لـ (كيوريوسيتي) هي تحديد فيما إذا كان المريخ كوكبًا مناسبًا للحياة.

وذلك في الوقت الحالي أو في الماضي، في حين أن (كيوريوسيتي) ليست مصممة للعثور على الحياة نفسها
تحتوي المركبة على عدد من التجهيزات والتي تستطيع تقديم معلومات حول البيئة المحيطة بها.

حصل العلماء على اكتشاف هام في أوائل 2013، عندما عثرت المركبة على معلومات تشير إلى أن طبيعة المريخ كانت موائمة للحياة في الماضي.

احتوى أول مسحوق من العينات التي استخرجها حفار المركبة على عناصر شملت الكبريت والنيتروجين والهيدروجين والأوكسجين والفوسفور والكربون، والتي تعتبر (لبنات البناء) أو عناصر أساسية لدعم الحياة.

ولكن في الوقت نفسه لا تعتبر دليلًا مباشرًا على وجود الحياة نفسها.

لا يزال العثور على هذه العناصر أمرًا مثيرًا للعلماء المشاركين في البعثة.

(إن السؤال الأساسي لهذه البعثة يدور حول إمكانية دعم المريخ لبيئة صالحة للحياة) كما يقول (مايكل ماير -Michael Meyer) كبير العلماء في برنامج استكشاف المريخ التابع لوكالة الفضاء (ناسا)، ويضيف ماير قائلًا: «إن الجواب الذي نعرفه، هو نعم».

كما اكتشف العلماء في أواخر 2013 وأوائل 2014 مستوياتٍ عالية من الميثان على المريخ، حيث بلغت نسبته حوالي 7 أجزاء في المليار (مقارنة مع المستويات المعتادة والتي تبلغ ما بين 0.3 جزء في البليون إلى 0.8 جزء في البليون).

وقد كانت هذه نتيجة بارزة لأنه في بعض الظروف، الميثان هو مؤشر على الحياة الميكروبية.

ولكنه يمكن أن يشسر لعلميات جيولوجية.

وقد أكد العلماء في عام 2016 أن ارتفاع مستويات الميثان لم يكن حدثًا موسميًا.

وهناك تغيرات ماضية أصغر لمستويات الميثان، ومع ذلك، يمكن ربطها بوجود فصول.

قدمت المركبة (كيوريوسيتي) أول تأكيد على وجود مواد عضوية في المريخ، حيث أعلن ذلك في ديسمبر كانون الأول عام 2014.

وتعتبر المواد العضوية كلبنات للحياة، ولكنها ليست بالضرورة مؤشرًا على وجود حياة، حيث من الممكن إنتاج هذه المواد من خلال التفاعلات الكيميائية.

(في حين أنه لا يمكن للفريق تأكيد وجود حياة في الحفرة (غيل – Gale)، لكن الاكتشاف أظهر أن البيئة القديمة للمريخ قدمت وسطًا مناسبًا لإنتاج المواد العضوية لاستخدامها كلبنات للحياة وكمصدر للطاقة الضرورية لتلك الحياة) كما ذكرت وكالة ناسا في ذلك الوقت.

وأظهرت النتائج الأولية التي أعلنت في مؤتمر العلوم القمرية والكواكب في عام 2015 وجود مواد عضوية معقدة ضمن العينات الموجود في فرن المركبة (كيوريوسيتي)، وقد تم ذلك الاكتشاف عن طريق استخدام طريقة غير متوقعة.

إن الأبخرة الناتجة من تجربة (الكيمياء الرطبة) والتي استخدمت سائلًا يدعى بـ MTBSTFA(N-methyl-N-tert-butyldimethylsilyl-trifluoroacetamide) قد لوثت أداة استنشاق الغاز بعد فترة قصيرة من هبوط (كيوريوسيتي).

وبما أن العلماء كانوا يعرفون أن العينات التي تم جمعها كانت تتفاعل بالفعل مع البخار، فإنها في النهاية أدّت إلى الطريقة الوحيدة للحصول والحفاظ على المواد العضوية، حيث يحدث ذلك بعد عمليات استخراج وتجميع وتحليل البخار.

إن نتائج التحليل الدقيق لعينات المواد العضوية يحتاج إلى وقت طويل.

المهمة الثانية: فحص بيئة المريخ

بالإضافة إلى اكتشاف القابلية لاحتواء الحياة، يوجد على متن (كيوريوسيتي) أدوات تجهيزات أخرى تم تصميمها للتعرف أكثر على البيئة المحيطة بالمركبة.

ومن بين أهداف البعثة هو الحصول على سجل مستمر للأرصاد الجوية ومستويات الإشعاع لتحديد الموقع المناسب لإرسال البشر إلى المريخ في المستقبل.

يعمل جهاز الكشف عن الإشعاع على متن (كيوريوسيتي) لمدة 15 دقيقة وذلك كل ساعة لقياس مستويات الإشعاع على سطح الكوكب وضمن الغلاف الجوي.

ويهتم العلماء على وجه الخصوص بقياس (الأشعة الثانوية) أو الإشعاعات والتي تستطيع إنتاج جسيمات طاقة منخفضة وذلك بعد اصطدامها بغازات الغلاف الجوي للمريخ.

تشكل أشعة غاما أو النيترونات الناتجة عن هذه العملية خطرًا على البشر.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد مستشعر خاص للأشعة فوق البنفسجية على متن (كيوريوسيتي) للتبع مستويات الإشعاع بشكل مستمر.

في ديسمبر 2013، حددت وكالة ناسا مستويات إشعاع تم قياسها عن طريق (كيوريوسيتي) حيث يمكن ضمن هذه المستويات إرسال مهمة بشرية إلى المريخ في المستقبل.

إن مهمة بشرية تمتد عبر 180 يومًا للوصول إلى المريخ، والبقاء لمدة 500 يومًا على السطح، و180 يومًا عائدة إلى الأرض، سوف تتعرض لمستويات من الإشعاع تبلغ 1.01 زيفرت، حيث تم تحديد كمية هذه الجرعة عن طريق جهاز كشف الإشعاع على متن (كيوريوسيتي).

وقد حددت وكالة الفضاء الأوروبية الحد الأعلى لمستويات الإشعاع المسموح لروادها التعرض له حيث يبلغ 1 زيفرت، حيث يرتبط هذا الحد بزيادة وقدرها 5% لخطر الإصابة بسرطان قاتل.

تقيس محطة الرصد البيئي الموجودة على متن (كيوريوسيتي) سرعة الرياح وترسم اتجاهها، كما تقوم بقياس درجة الحرارة ومستوى رطوبة الهواء المحيط بالمركبة.

وبحلول عام 2016 سيتمكن العلماء من تحديد التغيرات العامة للضغط الجوي والرطوبة.

وتحدث بعض التغييرات عندما تذوب القبعات الثلجية القطبية والتي تتكون من ثاني أوكسيد الكربون، مما يجعل الهواء مشبعًا بكميات هائلة من الرطوبة.

العقبات الفنية ونقاط العلام

واجهت (كيوريوسيتي) أولى المشاكل الرئيسية في شباط 2013، عندما تعطل جهاز الكومبيوتر الخاص بمختبر المركبة حيث بقي في الوضع الآمن لعدة أيام، سببت هذه الحادثة انقطاعًا في الأنشطة اليومية الاعتيادية للمركبة، لكنها لم تؤثر على صحة المركبة على المدى الطويل.

لكن على المدى الطويل حصلت مشكلة لعجلات المركبة.

حيث كان المتوقع حدوث بعض الأضرار، بحلول عام 2014 أبطأت المتحكمات حركة المركبة وذلك بسبب ظهور بعض الأشياء والثقوب على عجلات المركبة.

يقول (جيم إريكسون -Jim Erickson) وهو مدير مشروع كوريوسيتي في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في مدينة باسادينا بكاليفورنيا، في مقابلة أجريت في يوليو / تموز 2014: (تعرّضت المركبة للأضرار.

هذه المفاجأة التي حصلت لنا في نهاية السنة الماضية) ويضيف جيم قائلًا: (كنا نتوقع حدوث بعض الثقوب أثناء تقدم المركبة، لكن المفاجأة كانت في حجم الثقوب).

في سبتمبر 2014، وصلت (كيوريوسيتي) إلى وجهتها العلمية، وجبل شارب (أيوليس مونس) وذلك بعد وقت قصير من المراجعة التي قامت بها وكالة ناسا حول عمل المركبة حيث قررت الوكالة أنه يجب على المركبة أن تقوم بقطع مسافات أقصر مقابل زيادة في البحث عن أماكن قابلة لاحتضان الحياة.

وتفحص المركبة حاليًا بعناية طبقات منحدر وذلك أثناء صعودها إلى أعلى التلة.

والهدف من هذه العمليات هو معرفة كيفية تغيير مناخ المريخ من ماضٍ رطب إلى المناخ الحالي والذي يتميز بالجفاف والحموضة.

وقال (جون غروتزينجر -John Grotzinger) وهو عالم في مشروع (كيوريوسيتي) خلال مؤتمر صحفي تم عقده في ذلك الوقت: «أعتقد أن التوصية الرئيسية التي قدمها الفريق هي أنه يجب علينا أن نقود ببطئ أكثر مقابل زيادة في عمليات الحفر، ويضيف غروتزينجر: إن توصيات المراجعة وما نريد أن نفعله كفريق علمي سوف تتماشى معًا، لأننا وصلنا الآن إلى جبل شارب».

وكانت وكالة ناسا رائدة في استخدام تقنيات حفر جديدة حيث بدأت في شباط 2015 بالحفر في جبل (شارب) وذلك ضمن معايير عمل خاصة بالصخور سهلة التفتت والتي تكون موجودة في بعض المناطق الجاري استكشافها (حيث كانت عينات الصخور تتفتت بسهولة عند استخدام الحفار).

• تدقيق: أسمى شعبان
• المترجم: عامر السبيعي
• تحرير : رغدة عاصي
•  المصدر