- ما هو الحد الأدنى من المعلومات بأقل تكلفة؟
- هذه هي عمليات إطلاق المحطات الفضائية إلى المريخ.
في 18 نوفمبر 2013 ، تم إطلاق مركبة الإطلاق Atlas-V من Cape Canaveral بمحطة آلية بين الكواكب MAVEN ، مصممة لدراسة الغلاف الجوي للمريخ.
عملت جميع أنظمة منصة إطلاق SLC-4 بشكل مثالي - في تمام الساعة 13:18 بالتوقيت المحلي ، اهتزت المنطقة المجاورة لمركبة الكون من هدير RD-180 القوي (تُستخدم المحركات الروسية الصنع في مرحلتي إطلاق Atlas-V مركبة). انفصل فريق يتنفس النار يبلغ وزنه 300 طن عن منصة الإطلاق ، وزاد سرعته بشكل حاد ، واندفع للقاء النجوم. في غضون 27 دقيقة بعد دخول المدار الأرضي المنخفض المرجعي ، تم إطلاق محركات المرحلة العليا "Centaur": اكتسبت MAVEN السرعة الفضائية الثانية ودخلت مسار المغادرة إلى المريخ.
من المقرر إجراء أول مناورة تصحيحية في 3 ديسمبر. في غضون 10 أشهر ، في 22 سبتمبر 2014 ، بعد أن قطعت المحطة 300 مليون كيلومتر في السواد الجليدي ، يجب أن تدخل مدار المريخ. ستبدأ مهمة علمية تقدر مدتها بسنة أرضية واحدة.
أصبح الإطلاق في إطار برنامج MAVEN أحد المؤامرات الرئيسية في مجال إطلاق الفضاء في عام 2013 - حيث أدى التعليق الكامل أو الجزئي لعمل الوكالات الحكومية الأمريكية اعتبارًا من 1 أكتوبر 2013 إلى تعريض الرحلة الاستكشافية المخطط لها إلى الكوكب الأحمر للخطر ، على الرغم من الاستعداد الكامل لجميع الأنظمة التقنية لنظام الصواريخ والفضاء ، وكذلك "نافذة زمنية" جيدة للإطلاق إلى المريخ. كان هناك تهديد حقيقي بتعطيل جميع المواعيد المخطط لها وتأجيل إطلاق مافن إلى عام 2016.
وهذا على الرغم من حقيقة أن المركبة الفضائية نفسها كانت موجودة بالفعل في كيب كانافيرال منذ أغسطس ، وتخضع لتحضير مكثف للرحلة ، وكانت مركبة الإطلاق Atlas-V الجاهزة تنتظر داخل متجر التجميع الخاص بمركبة الفضاء!
تم إنقاذ الموقف العبثي من قبل محامي ناسا الذين وجدوا ثغرة في القوانين ، والتي بموجبها يفي إطلاق مسبار بين الكواكب بالمعايير التي تستثني مافن من قائمة التخفيضات الإجبارية في الميزانية. لم يكن العمل لمدة خمس سنوات لموظفي جامعة كولورادو ومختبر أبحاث الفضاء التابع لجامعة بيركلي عبثًا - محطة بين الكواكب تبلغ قيمتها 671 مليون دولار (تكلفة إنشاء المسبار نفسه 485 مليون دولار ، 187 مليون أخرى تم إنفاقها على التحضير المسبق للإطلاق وشراء مركبة الإطلاق Atlas-V) بأمان إلى الهدف المقصود.
أصبحت مافن المهمة الخامسة والأربعين إلى المريخ والمهمة العاشرة الاستطلاعية المدارية لناسا بالقرب من الكوكب الأحمر. اسم المسبار هو اختصار معقد لـ Mars Atmosphere و Volatile EvolutioN ، والذي يعكس تمامًا مهام الرحلة الاستكشافية القادمة. صُممت مافن لدراسة الغلاف الجوي للمريخ - وهو عبارة عن قشرة غازية رفيعة ، يبلغ ضغطها في الطبقة القريبة من السطح 0.6٪ فقط من الغلاف الجوي للأرض ، كما أن تركيبة الغاز غير مناسبة تمامًا للتنفس البشري (الغلاف الجوي للمريخ يكاد يكون بالكامل - 95٪ - ثاني أكسيد الكربون).
لقطة من جهاز الفايكنج ، 1976
لكن حتى هذا الغلاف الجوي الواهي يستمر في الاختفاء باستمرار - الجاذبية الصغيرة للمريخ غير قادرة على الحفاظ على غلاف الغاز حول الكوكب. في كل عام ، "تهب" الرياح الكونية طبقاتها العلوية في الفضاء ، وتقضي على المريخ بالتحول إلى كتلة متجمدة من الحجر ، على غرار القمر أو عطارد.
لكن متى يجب أن يحدث هذا؟ وكيف كان شكل المريخ في الماضي البعيد ، عندما لم تكن غلافه الغازي مُفرغًا بهذه القوة بعد؟ ما هو معدل اختفاء الغلاف الجوي للمريخ من حيث القيمة المطلقة؟
هذا ما يجب أن تكتشفه المركبة الفضائية مافن: التحرك حول المريخ في مدار إهليلجي مع محيط مركزه 150 كم ومركز أبوسنتر يبلغ 6200 كم ، يجب أن تحدد الحالة الحالية للطبقات العليا وطبيعة تفاعلها مع الرياح الشمسية. حدد المعدل الدقيق لفقدان الغلاف الجوي ، وكذلك العوامل التي تؤثر على هذه العملية. تحديد نسبة النظائر المستقرة في الغلاف الجوي ، والتي يجب أن "تلقي الضوء" على تاريخ مناخ المريخ. بشكل غير مباشر ، سيكون هذا قادرًا على الإجابة على السؤال: هل توجد ظروف في الماضي سمحت بوجود ماء سائل على سطح المريخ؟
الشيء الوحيد الذي أحزن خبراء ناسا هو أن المسبار المداري الجديد ، بسبب مداره الطويل للغاية ، لا يمكن استخدامه كمكرر للإشارات من المركبات الجوالة.
مافن يخضع لاختبار الطرد المركزي
يوجد 8 أدوات حديثة على متن المسبار:
- مجموعة لدراسة الجسيمات والمجالات (ثلاثة محللات لجزيئات "الرياح الشمسية" ، وجهاز استشعار لموجات لانجموير (تذبذبات البلازما) وزوج من أجهزة قياس المغناطيسية التعريفي) ؛
- مطياف الأشعة فوق البنفسجية ، الذي يسمح بتحديد معالم الغلاف الجوي والغلاف الجوي المتأين لكوكب بعيد عن بُعد ؛
- مطياف الكتلة المحايدة والأيونية لدراسة التركيب النظائري للغلاف الجوي للمريخ.
معدات علمية رائعة وأنظمة دعم الحياة ، بما في ذلك نظام التحكم في الموقف ، وجهاز كمبيوتر على متن الطائرة ، وألواح شمسية ومعدات للتواصل مع الأرض ، مما يوفر تبادل البيانات بسرعات تصل إلى 10 ميجابت / ثانية - كلها مناسبة في حاوية قياس 2 ، 3 × 2 ، 3 × 2 م (عرض المسبار مع الألواح الشمسية المفتوحة - 11 م). كتلة الأجهزة والأنظمة والمعدات العلمية 809 كجم.
هل كان المريخ مشابهًا للأرض في الماضي البعيد؟ سوف توضح مافن هذه المسألة بالتأكيد. الشيء الرئيسي هو الوصول بأمان إلى وجهتك. وهذا ، كما تبين الممارسة ، صعب للغاية …
وقائع الرحلات الجوية إلى المريخ
المريخ هو أكثر الأجرام السماوية التي تمت زيارتها والأكثر دراسة ، متجاوزًا حتى القمر القريب منا بهذه المعايير. ينجذب الباحثون كثيرًا: وقت الرحلة القصير نسبيًا (حتى مع التقنيات الحالية - أقل من عام). ظروف سطح مناسبة: لا توجد ضغوط ودرجات حرارة شديدة ، وإشعاع خلفية مقبول ، وإضاءة وجاذبية. من بين جميع الكواكب ، يعتبر المريخ هو الأنسب للبحث عن حياة خارج كوكب الأرض (حتى في الماضي البعيد) ، وفي المستقبل يكون مناسبًا لهبوط بعثة مأهولة على سطحه.
ومع ذلك ، فإن الطريق إلى الكوكب الأحمر مليء بالحوادث والحطام من المركبات الفضائية: من أصل 45 بعثة تم إطلاقها ، وصل أكثر من نصفها بقليل إلى الكوكب الأحمر. وقليل منهم فقط كانوا قادرين على الوفاء الكامل بالبرنامج المخطط له.
الفضاء لا يغفر التسرع وأدق الأخطاء. فشل العديد من "مستكشفي المريخ" في مهمتهم في البداية. يشير هذا بشكل أساسي إلى سباق الفضاء في الستينيات ، عندما كان مطلوبًا ، بناءً على تعليمات من الحزب والحكومة ، إطلاق الجهاز وتحقيق الأولوية في الفضاء بأي ثمن. ونتيجة لذلك ، ماتت محطات "المريخ 1960 أ" و "1960 ب" و "مارينر 8" في الغلاف الجوي للأرض نتيجة حوادث إطلاق صواريخ حاملة.
حتى أن المزيد من المحطات كانت قادرة على الوصول إلى المدار المرجعي ، لكنها لم تتمكن من الوصول إلى مسار المغادرة: علق شخص ما في المدار الأرضي المنخفض ، مثل فوبوس-جرونت ، وعاد لاحقًا إلى الأرض على شكل كرة نارية ساطعة بشكل مذهل ؛ لم يلتقط شخص ما السرعة اللازمة لرحلة إلى المريخ واختفى دون أن يترك أثرا في المدارات الشاسعة التي تدور حول مركزية الشمس ("Mariner-3"). في المجموع ، من بين 45 مسبارًا تم إطلاقها ، تمكن 31 فقط (بما في ذلك مافن) من الوصول إلى المسار المحسوب للرحلة إلى المريخ. يُحسب لبلدنا أن أول مركبة فضائية حددت مسارًا للكوكب الأحمر كانت المسبار السوفيتي Mars-1 (أطلق في 1 نوفمبر 1962). لسوء الحظ ، فإن الفقرة التالية تخبرنا عنه.
نموذج المحطة الأوتوماتيكية بين الكواكب "Mars-1"
يبدأ الكابوس الحقيقي خلال الرحلة التي استمرت لأشهر إلى Red Flight. أمر واحد خاطئ - ويفقد الجهاز ، بعد أن فقد الاتجاه ، القدرة على التواصل مع الأرض ، ويتحول إلى حطام فضائي عديم الفائدة.حدث إزعاج مماثل مع محطة Mars-1 - تسرب النيتروجين من أسطوانات نظام التحكم في الموقف: فقد الاتصال بالمحطة على مسافة 106 مليون كيلومتر من الأرض. جهاز آخر - "Zond-2" - عانى من الكشف غير الكامل عن الألواح الشمسية: تسبب انقطاع التيار الكهربائي الناتج في تعطل المعدات الموجودة على متن الطائرة ، وتلاشى "Zond-2" بهدوء أمام صانعيه. وفقًا للحسابات الباليستية ، في 6 أغسطس 1965 ، كان من المفترض أن يمر مسبار غير موجه بالقرب من المريخ.
لقي المسبار الياباني نوزومي حتفه بشدة وبشكل رهيب في اتساع الفضاء. أصبح الافتقار إلى مركبة الإطلاق الخاصة بهم من القوة اللازمة نذير شؤم عند إرسال رحلة استكشافية إلى كوكب بعيد ، ومع ذلك ، كان اليابانيون الماكرون يأملون في الحصول على السرعة اللازمة من خلال مناورات الجاذبية المعقدة في محيط الأرض والقمر. بالطبع ، كل شيء لم يسير وفقًا للخطة - انحرفت "نوزومي" عن مسارها. تمكن اليابانيون من حساب مسار جديد وتوجيه المحطة مرة أخرى إلى المريخ ، حتى لو تأخروا 4 سنوات عن الجدول الزمني. الآن الشيء الرئيسي هو البقاء في الفضاء الخارجي لفترة طويلة. للأسف … تسبب التوهج الشمسي القوي في إتلاف الملء الهش للمسبار. بحلول وقت الاقتراب من المريخ ، تجمد الهيدرازين في الخزانات - لم يكن من الممكن إصدار دفعة كبح ، ومر نوزومي في حالة من اليأس 1000 كيلومتر فوق سطح الكوكب الأحمر ، دون أن يدخل أبدًا في مدار قريب من المريخ.
في ظل ظروف هجومية للغاية ، فُقد المسبار الأمريكي "مارس أوبزرفر" (1993) - وانقطع الاتصال به قبل أيام قليلة من وصوله إلى المريخ. السبب الأكثر ترجيحًا هو انفجار المحرك بسبب تسرب مكونات الوقود.
أول من تغلب على المسافة الصعبة ونقل صورة عن قرب للكوكب الأحمر كان المسبار الأمريكي مارينر 4 ، الذي طار بالقرب من المريخ في يوليو 1965.
فقد عدد من المركبات بالفعل في مدار المريخ.
في 27 مارس 1989 ، فُقد الاتصال بالمحطة السوفيتية "فوبوس -2" ، والتي كانت في ذلك الوقت بالفعل في مدار المريخ لمدة 57 يومًا. خلال عمله ، نقل "فوبوس -2" إلى الأرض نتائج علمية فريدة عن الخصائص الحرارية لفوبوس وبيئة البلازما للمريخ وتآكل غلافه الجوي تحت تأثير "الرياح الشمسية". للأسف ، فشلت المهمة الرئيسية للمهمة - هبوط مسبار صغير PrOP-F و DAS على سطح فوبوس.
في عام 1999 ، في ظل ظروف غريبة ، هلكت المحطة الأمريكية "كوكب المريخ المداري" ، بعد أن احترقت في أول مدار في الغلاف الجوي للكوكب الأحمر. أظهر تحقيق داخلي أجرته وكالة ناسا أن مجموعات العمل من المتخصصين استخدمت أنظمة قياس مختلفة - متري وأنجلو ساكسوني تقليدي (قدم ، رطل ، بوصة). منذ ذلك الحين ، حظرت وكالة ناسا وحدات القياس الأمريكية - تتم جميع الحسابات حصريًا بالكيلوجرام والمتر.
تغلق أبواب منصة الهبوط حول روفر الفرص المطوي ، 2003
مشكلة كبيرة جدًا تنتظر أي شخص يجرؤ على الهبوط على سطح المريخ - الغلاف الجوي الغادر أضعف من أن يعتمد على قوة خطوط المظلة ، لكنه لا يزال كثيفًا للغاية بحيث لا يمكن الاقتراب من السطح بسرعة كونية. قد يبدو الأمر غير عادي ، لكن المريخ من أكثر الأجرام السماوية تعقيدًا من حيث الهبوط!
يتم الهبوط على عدة مراحل: محركات الكبح ، الكبح الديناميكي الهوائي في الغلاف الجوي العلوي ، مظلة تباطؤ السرعة ، محركات الفرامل مرة أخرى ، محركات الهبوط اللينة / الوسائد الهوائية أو "صمام الهواء" الفريد. مشكلة التثبيت خط منفصل.
كان أثقل جسم من صنع الإنسان يمكن توصيله إلى سطح الكوكب هو مركبة MSL الجوالة ، والمعروفة باسم "كيوريوسيتي" - وهو جهاز يزن 900 كجم (الوزن في مجال جاذبية المريخ - 340 كجم). ولكن ، لنكن صادقين ، فقد أذهل المتخصصون في الطيران والمراقبون الخارجيون تعقيد مخطط الهبوط والمشاكل التي واجهوها أثناء الهبوط في الغلاف الجوي للكوكب.500 ألف سطر من كود البرنامج ، 76 سكيب في تسلسل معين ، فصل العربة الجوالة عن المنصة المعلقة في الهواء مع تشغيل المحركات النفاثة والهبوط الناعم من ارتفاع على كبلات النايلون. رائع!
كوكب المريخ: لا ماء ، لا نباتات ، يسكنها الروبوتات الأمريكية.
صورة ذاتية لعربة كوريوسيتي المتجولة
تمكن العديد من الأبطال من النجاة من الاهتزازات والأحمال الزائدة الضخمة في مراحل الإطلاق والتسارع إلى المريخ ، وقد صمدوا أمام البرد القارس للفضاء الخارجي ، لكنهم ماتوا أثناء محاولتهم الهبوط على جرم سماوي ماكر. لذلك ، على سبيل المثال ، تحطمت المركبة السوفيتية "Mars-2" ، لتصبح أول جسم من صنع الإنسان على سطح المريخ (1971).
كانت المحطة الأولى التي قامت بهبوط سلس على سطح المريخ هي المركبة السوفيتية Mars-3. للأسف ، بسبب تفريغ الهالة ، خرجت المحطة عن العمل بعد 14 ثانية من الهبوط.
اختفى المسبار الأوروبي "Beagle-2" (وحدة الهبوط للمسبار المداري "Mars-Express") دون أن يترك أثرا في عام 2003 - دخل الجهاز بجرأة في الغلاف الجوي القرمزي للكوكب ، ولكن بعد ذلك لم يتلامس مع المسبار المداري. الارض …
يحافظ المريخ على أسراره بشكل آمن.
P. S. اعتبارًا من 21 نوفمبر 2013 ، تعمل مركبتان على سطح الكوكب الأحمر - Opportunity (MER-B) وكوريوسيتي (MSL). عملت الأولى في هذه الظروف لمدة 3586 يومًا - 39 مرة أطول من الفترة المقدرة وزحف فوق سطح 38 كيلومترًا خلال هذا الوقت.
هناك ثلاث مركبات فضائية في مدار المريخ: Mars-Odysseus و Mars Orbital Reconnaissance (MRO) والمسبار الأوروبي Mars-Express. استمرت أوديسيوس أطول مدة - استمرت مهمتها للعام الثالث عشر.
يتسابق تحول جديد لمساعدة المحاربين القدامى - المسبار الهندي Mangalyaan (الذي تم إطلاقه في 5 نوفمبر 2013) ، بالإضافة إلى MAVEN المذكورة أعلاه. دعونا نأمل أن تشارك روسيا أيضًا في المستقبل القريب في "سباق القوارب المريخية" - لعامي 2016 و 2018. تم التخطيط لبعثتين روسيتين فرنسيتين مشتركتين "Exomars" (تم توقيع اتفاقية تعاون في 14 مارس 2013). في نفس عام 2018 ، يجب أن تذهب محطة Phobos-Grunt 2 المحدثة والأكثر تقدمًا إلى المريخ. هذه المرة كل شيء سوف يسير على ما يرام.
كاميرا عالية الدقة HiRISE على متن مركبة الاستطلاع المدارية المريخية (MRO)
آثار أقدام المركبة الفضائية التي تم التقاطها بواسطة MRO
بانوراما منطقة Greeley Haven. منظر لكيب يورك وإنديفور كريتر. التقطت المركبة الفضائية Opportunity الصورة البانورامية خلال فصل الشتاء في عام 2012.
