حسرت‌برانگیز؛ پایِ امارات به زودی به مریخ می‌رسد

برترین‌ها: در خیلی از سخنرانی‌ها و مواضع ریز و درشت، تحقیر امارات به عنوان یک کشور بدون قدمت، عادی شده! اما همین کشور سی چهل‌ساله به زودی به مریخ می‌رسد. این مطلب را بخوانید. بین اعضای منظومه شمسی اگر رقابتی بر سر این‌که اکتشافات فضایی به کدام یک اختصاص یابد وجود داشت، سیاره زهره که کمتر واکاوی شده یا تیتان، قمر هیجان‎انگیز زحل توجه زیادی را به خود جلب می‌کردند. اما مریخ نیازی به اتلاف وقت برای شرکت در این رقابت ندارد؛ از تلاش برای یافتن حیات فرازمینی گرفته تا بحث‌های مربوط به کوچ به سیاره‌های دیگر، مریخ همواره هدف طرح‌های بلندمدت و مشترک برای تمام بشریت بوده و هست.

در چنین شرایطی جای تعجب ندارد که با نزدیک شدن به زمان کاهش فاصله مداری مریخ و زمین تا اوایل پاییز، تابستان امسال سه ماموریت فضایی راهی سیاره سرخ شوند تا با گردآوردن داده‌های تازه نشان دهند سیاره سرخ مثل قالی کرمان است و هرچه بیشتر پا‌می‌خورد برای مطالعات فضایی جذاب‌تر می‌شود. جالب است بدانید به زودی نخستین سفر با اولین فضاپیمای بین‌سیاره‎ای امارات متحده عربی که مدارگرد هوپ (Hope orbiter) نام دارد، با پرتابگری ژاپنی قرار است زمین را به مقصد سیاره سرخ ترک کند.

پایگاهی برای گردشگری فضایی

شهر دبی و سایر شهر‌های امارات متحده عربی از زمان پیدایش و رشد در دهه 90 میلادی تا کنون جزو ده مقصد برتر گردشگری در دنیا بشمار می‌روند. بکارگیری نوآوری‌های روز افزون و حفظ فاصله با سایر رقبا در منطقه خاورمیانه دبی را به مقصد اصلی گردشگری تبدیل نموده است. حال که بحث پرواز‌های تجاری فضایی و دسترسی آن برای گردشگران پردرآمد روند محقق شدن را پیش گرفته، دبی نیز خواهان ورود به عرصه گردشگری فضایی از طریق همکاری با شرکت ویرجین گالاکتیک است.

سرمایه گذاری امارت در این شرکت سابقه قدیمی دارد. نخستین بار در سال 2009 بود که هلدینگ سرمایه گذاری Abar در نمایشگاه EAA Airventure که همه ساله در شهر آشکاش از ایالت ویسکانسین برگزار می‌شود، سرمایه گذاری بالغ بر 280 میلیون دلار در ازای دریافت 32 درصد سهام ویرجین گالاکتیک را مطرح نمود. 100 میلیون دلار دیگر نیز برای طرح پرتاب ماهواره‌های کوچک اختصاص یافت. شرکت فوق بعدتر توسط هلدینگ مبادله، بازوی سرمایه گذاری دولتی امارات خریداری شد و در طی قرارداد جدید بین شرکت مبادله و شرکت ویرجین گالاکتیک قرار است تا امکان سنجی تبدیل فرودگاه العین به یک پایگاه فضایی و همچنین محلی به عنوان تامین کننده پروژه گردشگری فضایی مورد مطالعه قرار گیرد.

دولت امارات قصد دارد برنامه گردشگری فضایی ریچارد برانسون با استفاده از SpaceShip2 از پایگاه فضانوردی امارات نیز محقق شود. سایر موارد این قرارداد شامل حوزه‌های آموزش و انتقال علم و فناوری نیز خواهد بود. در خلال برگزاری نمایشگاه دبی نیز در غرفه شرکت ویرجین گالاکتیک که جزو زیر مجموعه هلدینگ مبادله حضور یافته بود از نوعی لباس فضایی رونمایی شد که اولین آن به دست شیخ دبی امضا شد.

این لباس فضایی برای سرنشین‌های آتی سفر‌های فضایی که قرار است با SpaceShip2 به فضا سفر کنند طراحی شده است. تاکنون اطلاعات زیادی از آن بدست نیامده، اما بنا به گفته طراح آن این لباس قرار است میزان دما و رطوبت بدن سرنشین‌ها در حد مطلوب و قابل تحمل کنترل نماید. کنترل دما از طریق استفاده از الیاف ضد حریق Nomax اجرایی میشود. این لباس 5/2 کیلوگرمی برای هر سرنشین بصورت اختصاصی طراحی و دوخته میشود و میتوان آن را با خود به یادگار برد. تست‌های مختلف این لباس توسط شریک طراحی آن بند معروف Under Armour دنبال می‌شود.

همزمان با فعالیت‌های طراحی و ساخت ماهواره‌های سنجش از دور شرکت YAHSAT نیز در سال 2006 تاسیس شد و اکنون در زمره 10 شرکت برتر ماهواره‌ای فعالیت می‌کند. اولین ماهواره مخابراتی این شرکت در سال 2011 با موفقیت در مدار قرار گرفت و به دنبال آن دو ماهواره دیگر نیز پرتاب شدند. آخرین ماهواره بنام Al Yah در ژانویه سال 2019 میلادی پرتاب شد که برای نزدیک به 95 درصد ساکنان برزیل خدمات ماهواره‌ای با پهنای باند K فراهم می‌کند. ادغام YahSat با شرکت خدمات ارتباط سیار ثریا نیز باعث شد تا ناوگان ماهواره‌ای آن به 5 ماهواره افزایش پیدا کند. سر انجام در سال 2014 آژانس ملی فضایی امارات تحت عنوان UAESA تاسیس شد تا طرح‌ها و برنامه‌های استراتژیک این شیخ نشین حوزه خلیج فارس در عرصه فضایی را تدوین، تبیین و اجرا کند. یکی از اهداف این سازمان معرفی امارات به عنوان یک کشور پیشتاز در عرصه علوم و اکتشافات فضایی عنوان شده است.

حدود دو هفته دیگر هم چینی‌ها و بعد هم آمریکایی‌ها قرار است فضاپیما‌هایی را پرتاب و راهی سیاره سرخ کنند. ماموریت چهارمی که قرار بود به ناوگان مریخ بپیوندد، مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین (Rosalind Franklin) اروپا بود که به علت همه‎گیری کروناویروس پرتابش تا سال 1401/ 2022 به تعویق افتاد. ایالات متحده، اروپایی‌ها و چینی‌ها سابقه روشنی در اکتشافات فضایی دارند. اما هدف شیخ‌نشین دبی از پرتاب مدارگرد به سوی مریخ چیست؟

کاوشگر هوپ (Hope) به معنی «امید» یا همان ماموریت مریخی امارات که خود اماراتی‌ها آن را «مسبار الاَمل» می‌خوانند، اولین کاوشگری در سال جاری خواهد بود که با رسیدن به مدار سیاره مریخ در اواخر سال / اوایل سال 2021 تصویر کاملی از جو این سیاره و لایه‎های آن ارائه خواهد کرد تا سیاره‌شناسان با داده‌های بیشتری به سوال کلیدی نحوه فرار‌اکسیژن و هیدروژن اتمسفر مریخ به فضا در طول یک سال مریخی (معادل 687 روز زمینی) پاسخ دهند.

بررسی پویایی (دینامیک) جو مریخ و برهم کنش آن با فضای بیرونی و باد‌های خورشیدی، ارتباط بین آب‎وهوای امروز و گذشته مریخ، مطالعه فرآیند فرار جو مریخ به فضا در طول میلیارد‌ها سال با دنبال کردن رفتار و فرار هیدروژن و اکسیژن، چگونگی اتصال لایه‎های بالایی و پایینی جو مریخ و ارائه تصویری جامع از تغییر جو مریخ در طول روز و سال مریخی از ماموریت‎های علمی این کاوشگر است. از ترکیب این داده‏ها با رصد لایه‎های بیرونی جو، مکانیسم انتقال انرژی و قطرات به سمت بالا و پس از آن فرار قطرات جو از گرانش مریخ آشکار خواهد شد.

گروه مشاوران برنامه اکتشاف مریخ، جمعی از دانشمندان متخصص درباره مریخ از سراسر دنیا هستند و درباره اهداف اصلی و تحقیقات لازم برای افزایش دانش بشر از مریخ هم‌فکری می‎کنند. آن‌ها در ابتدا چهار هدف اصلی را برای این ماموریت تشریح کردند:

آیا مریخ از حیات پشتیبانی کرده یا می‎کند؟

روند و تاریخچه تغییرات آب و هوایی مریخ.
منشأ و تکامل مریخ از منظر زمین‌شناسی.
آماده‎سازی برای اکتشافات بشر.

هر یک از این چهار هدف کلی به اهداف کوچک‌تری شکسته می‎شود که آن‌ها نیز هر یک شامل چند زیرمجموعه است. ماموریت مریخی امارات با مطالعه لایه‎های بالایی و پایینی جو به طور خاص بر هدف دوم تمرکز کرده است.
تصاویر سطح مریخ نشانگر شواهدی از گرم‎تر و مرطوب‎تر بودن این سیاره در گذشته است. تغییرات آب و هوایی و از دست دادن جو آن را به سیاره‎ای خشک و غبارآلود تبدیل کرده است.

مدارگرد هوپ برای اولین بار تغییرات آب و هوایی مریخ را در طول روز، در تمام سیاره و در تمام فصول سال رصد خواهد کرد. بررسی ارتباط بین تغییرات آب و هوا در لایه‎های زیرین جو و فرار اکسیژن و هیدروژن از لایه‎های بالایی جو شاید پاسخ این معما باشد که چرا جو ضخیم مریخ که روزگاری می‎توانست آب مایع را روی سطح خود حفظ کند به جو سرد، نازک و خشکی که امروز می‎بینیم تبدیل شده است.

اگر پرتاب امروز این کاوشگر با موفقیت انجام شود و هوپ در ادامه بتواند به مدار سیاره سرخ برسد، قرار است در مدار 20 هزار تا 43 هزار کیلومتر از مرکز مریخ قرار بگیرد و هر 55 ساعت، یک دور کامل دور سیاره سرخ بچرخد.

پرتابگر و مراکز کنترل هوپ

قرار است امروز این کاوشگر از مرکز فضایی تانیگاشیما ژاپن سوار بر راکت H2A202 از خانواده موشک‎های صنایع سنگین میتسوبیشی H-IIA پرتاب شود. آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن نیز بر ایمنی پرواز، ایمنی برد و تاسیسات مقر پرتاب نظارت می‎کند. پرتابگر شامل مرحله اول، مرحله دوم، محفظه حامل مدارگرد و یک جفت راکت‎های تقویت‌کننده سوخت جامد (SRB-As) است. پیشرانه پرتاب نیز از هیدروژن و اکسیژن مایع استفاده می‎کند.

بخش زمینی ماموریت هوپ، ترکیبی از شبکه زمینی و ایستگاه‎های زمینی آن، سیستم ناوبری، مرکز عملیات، طراحی ماموریت، مرکز داده‎های علمی و گروه ابزار و امکانات است. شبکه ارتباطی ایستگاه زمینی برعهده شبکه فضای دوردست ناسا (DSN) قرار گرفته است و وظیفه برنامه‎ریزی ارتباطات ایستگاه‎های زمینی، مخابره دستورات به فضاپیما، گرفتن داده‎های مسافت‎سنجی از فضاپیما و ضبط داده‎های رادیومتری را انجام می‎دهد.

سیستم ناوبری این ماموریت نیز در مرکز هوافضای KinetX واقع در آریزونای آمریکا قرار دارد و وظیفه تهیه جدول موقعیت ماهواره در فواصل زمانی مشخص، مشخص کردن مسیر مداری، اجرای مانور‌ها و جلوگیری از برخورد را عهده‎دار شده است.

مرکز عملیات ماموریت و مرکز داده‎های علمی هم در مرکز فضایی محمدبن راشد قرار دارند. مرکز داده‎های علمی اطلاعات مخابره‌شده را دریافت و آن‌ها را ذخیره می‎کند. داده‎های به‌دست‌آمده در اختیار تیم علمی این ماموریت و پس از آن به صورت زمان‎بندی شده در اختیار جوامع علمی قرار خواهد گرفت.

در مسیر سیاره سرخ

سفر ماموریت مریخی امارات امروز سه‌شنبه 24 تیر 99 در ساعت 20 و 50 دقیقه به وقت جهانی از جزیره تانیگاشیما ژاپن آغاز و با عبور از اقیانوس آرام راهی مریخ خواهد شد. سپس در چند ماه آینده مسیر رسیدن به مریخ با اجرای مانور‌های اصلاح مسیر، تصحیح می‎شود. در این مدت نیز برای اطمینان از عملکرد درست، تمام ابزار‌ها روشن می‎شود.

هوپ با نزدیک شدن به مریخ پس از هفت ماه و پیمودن 493 میلیون کیلومتر سرعتش را کم می‎کند تا بتواند تحت‌تاثیر گرانش مریخ تغییر مسیر داده و شروع به گردش در مدار کند. اما اگر سرعتش مناسب نباشد و در دام گرانش مریخ نیفتد، سفرش را به اعماق فضا ادامه می‎دهد. تقریبا نیمی از سوخت فضاپیما در این مرحله برای کاهش سرعت مصرف می‎شود و در مدت 30 دقیقه سرعتش از 126 هزار کیلومتر بر ساعت به 14 هزار کیلومتر بر ساعت کاهش می‎یابد.

از آنجا که سیگنال‎ها از مریخ 13 تا 20 دقیقه طول می‌کشد تا به زمین برسد، تیم زمینی هیچ دخالتی نمی‎تواند داشته باشد و عملیات خودکار پیش می‎رود. زمانی که مدارگرد در مدار خود قرار بگیرد پشت مریخ خواهد بود و تا زمانی که بیرون نیاید، نمی‎توانیم از موفقیت پروژه مطمئن شویم. در صورتی که همه چیز طبق برنامه جلو رود مدارگرد با زمین به مدت شش تا هشت ساعت و دوبار در هفته ارتباط برقرار خواهد کرد و انتظار می‎رود یک ترابایت داده جدید ارسال کند.

هدف ادعایی امارات از طراحی این کاوشگر

فراتر از اهداف علمی این ماموریت، امارات متحده عربی می‌گوید با انجام این ماموریت فضایی قصد دارد از اقتصاد نفت‌محور به سمت اقصاد متمرکز بر علوم و مهندسی حرکت کند و این پروژه بلندپروازانه انگیزه‎ای باشد تا هم جوانان عرب به رشته هوافضا علاقه‎مند شوند و هم تنور احساس غرور فرهنگی مردمش را دوباره روشن کند. رسیدن به مریخ هدف اصلی این ماموریت نیست، بلکه هدف بزرگ‌تر تسریع فرآیند توسعه این کشور در بخش آموزشی و بخش دانشگاهی است. آن‌ها مدعی هستند به‌دنبال ساخت این پروژه بوده‌اند و نه خریدن آن؛ اما در مسیر ساخت همیشه هم نباید از صفر شروع کرد. از این رو بوده که با تعدادی از مراکز تحقیقاتی پیشرو جهان در این زمینه همکاری کرده‌اند.

3 ابزار علمی کاوشگر هوپ

سه ابزار علمی برای مطالعه جنبه‎های مختلف جو مریخ طراحی شده‎اند:

طیف‌سنج فروسرخ مریخی امارات (EMIRS):

یک طیف‌سنج فروسرخ حرارتی تداخلی است که با مشخص کردن شرایط زیرین لایه جو و فرآیندی که باعث گردش سیاره می‎شود، تعادل انرژی در آب و هوای فعلی مریخ را به‌دست می‌آورد. درک تعادل انرژی در شناسایی منابع و چاه‎های انرژی و چگونگی اندرکنش جو زیرین با نیروی گرانشی خورشید در طول روز و فصل‎ها کمک خواهد کرد. ابزار EMIRS با آینه‎ای دوار که امکان اسکن مریخ را فراهم آورده به وضعیت حرارتی جو زیرین، توزیع جغرافیایی گرد و غبار، بخار آب و یخ نگاه خواهد کرد. این طیف‌سنج با همکاری دانشگاه ایالتی آریزونا در آمریکا ساخته شده است.

تصویرگر اکتشافی امارات (EXI):

دوربینی است چندمنظوره با وضوح بالا برای اندازه‎گیری غبار و ازن سیاره که ضمن گرفتن تصاویر 12 مگاپیکسلی، کالیبراسیون رادیومتری مورد نیاز برای آنالیز‌های علمی را هم حفظ می‎کند. این ابزار با همکاری آزمایشگاه جو و فیزیک فضا دانشگاه کلرادوی آمریکا و مرکز فضایی محمد‌بن راشد ساخته شده است. در این دوربین از لنز دابل گوس (Double Gauss) استفاده شده تا عکس‎هایی با وضوح بالا و اعوجاج کم به‌دست آید. نسبت کانونی کم، امکان گرفتن تصاویر ثابت با مدت زمان نوردهی کوتاه را ممکن می‎کند. در وضوح کامل سنسور می‎تواند 180 فریم در ثانیه ثبت و در صورت دلخواه امکان تهیه فیلم 4K را فراهم کند، به‌علاوه استفاده از فیلتر‌های مجزا در هر رنگ، تصاویر با وضوح بالاتری نسبت به استفاده از فیلتر رنگی آرایه بایر(RGB Bayer array) به ما می‎دهد.

طیف سنج فرابنفش مریخی امارات (EMUS):

طیف‌سنجی در ناحیه فرابنفش دور (FUV) است که این ابزار نیز با همکاری آزمایشگاه جو و فیزیک فضا دانشگاه کلرادوی آمریکا و مرکز فضایی محمدبن راشد ساخته شده است. این ابزار می‎تواند طول موج فرابنفش گسیل‌شده از هیدروژن، اکسیژن و منوکسید کربن را رصد و میزان اکسیژن و هیدروژن را به دست آورد.

منابع:
emiratesmarsmission.ae و Scientific American  و دیجیاتو