ما هي المعدات التي ستأخذها معك إلى المريخ؟

ويبلغ وزن المركبة الفضائية كيوريوسيتي، التي من المقرر إطلاقها صباح اليوم (الاثنين) الساعة 08:30 في منطقة غيل كريتر على المريخ، 900 كيلوغرام. وهذا كبير مقارنة بالمركبة السابقة أوبورتيونيتي التي تسافر على المريخ منذ عام 2004، وتزن 170 كيلوغراما فقط.

وللفت انتباهكم، هذا الإدخال هو الخامس في سلسلة مقالات عن كيوريوسيتي، التي ستهبط على المريخ صباح يوم الاثنين.
يمكنك العثور على روابط للإدخالات السابقة في أسفل هذا الإدخال.

تزن المركبة كيوريوسيتي 900 كيلوغرام. وهذا كبير مقارنة بالمركبة السابقة أوبورتيونيتي التي تسافر على المريخ منذ عام 2004، وتزن 170 كيلوغراما فقط.

لكن الاختلاف المهم ليس في الوزن النسبي بينهما، بل في وزن الحمولة المخصصة التي أنشأوا هذه المهمة من أجلها، مقارنة بالوزن الإجمالي للمركبة. الحمولة المخصصة في البعثات العلمية هي أدوات البحث. كان لدى الفرصة 5 أجهزة استشعار علمية يبلغ وزنها الإجمالي 5 كجم. بالنسبة لوزنه، هذا ما يقرب من 3٪.
تمتلك كيوريوسيتي 10 أدوات قياس علمية يبلغ وزنها الإجمالي 75 كيلوجرامًا، وهو ما يعادل 8.3% من وزن المركبة. هذه هي القفزة: التكنولوجيا التي تمكن آلة أكثر كفاءة ذات قدرة أفضل، والتي سوف تعمل لفترة أطول.

ما هي المعدات المثبتة على الفضول؟
يوجد في مقدمة العربة الجوالة مركز مراقبة برأس قادر على درجتين من الحرية (الإمالة والرفع/الخفض)، وهو على ارتفاع مترين فوق سطح الأرض. يوجد في أعلى الصفحة 2 كاميرات لأدوار مختلفة.

Mastcam - كاميرتان بدقة 2 ميجابكسل تلتقطان صورًا ملونة ومقاطع فيديو للاستفادة من مسح المنطقة قبل السفر، وللمساعدة الهندسية في عمليات مثل تنشيط الذراع الطويلة للمركبة. مجموعات عدسات الكاميرات ليست متماثلة - عدسة الكاميرا اليمنى لها طول بؤري طويل ومجال رؤية ضيق، والعدسة اليسرى لها طول بؤري قصير ومجال رؤية واسع. تقوم كل كاميرا بحفظ الصور على بطاقة الذاكرة المحمولة الخاصة بها، حتى لا تزيد من التحميل على ذاكرة الكمبيوتر المركزي. هذه هي الطريقة المتبعة في جميع كاميرات Curiosity الأخرى أيضًا.
تحتوي هذه الكاميرات على مجموعة من مرشحات الألوان التي تسمح بتصوير الأرض والغلاف الجوي للاستخدام العلمي. وتم تصميم أحد المرشحات بحيث يسمح للكاميرات بالنظر مباشرة إلى الشمس، وبالتالي قياس كمية الغبار الموجودة في الجو.

ChemCam - هذه كاميرا تهدف إلى تحديد أنواع المواد عن بعد، من أجل اتخاذ قرارات بشأن الصخور التي يجب الاقتراب منها ومكان قضاء الوقت في جمع العينات. ولهذا الغرض تم تجهيز الكاميرا بجهاز ليزر قادر على تأين الطبقة الخارجية للصخور على مسافة تصل إلى 7 أمتار، وتلسكوب لرصد الوميض الذي سينشأ عند نقطة الارتطام وتوصيفه. نوع المعادن حسب الضوء المنبعث منها.

بالطبع لا يمكنك رؤية شعاع الليزر.
الكاميرا نفسها أحادية اللون بدقة 1 ميجابكسل، ويمكن استخدامها أيضًا للمراقبة دون تفعيل الليزر. يتم تنشيط الليزر لنبضات قصيرة، حوالي 5 أجزاء من المليار من الثانية، وخلال هذا الوقت ينقل أكثر من مليون واط إلى هدفه.
ويتعرف جهاز المطياف الذي يحلل وميض البلازما الناتج على 6144 طولا موجيا مختلفا، في نطاق الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية، ويتيح التعرف على مجموعاتها التعرف على أنواع المواد التي تغطي الصخور المحروقة بالليزر.
كما أن هذا الجهاز سريع نسبيًا مقارنة بأجهزة تحليل المواد الصلبة المثبتة على كيوريوسيتي، والتي يمكن أن تستمر مدة تشغيلها على عينة واحدة لعدة أيام.

NavCam – زوجان من الكاميرات مصممان لتوجيه المركبة أثناء سفرها. تعمل الكاميرات معًا للحصول على رؤية مجسمة.

تم أيضًا تركيب جهازي استشعار بيئيين يسمى REMS في مركز المراقبة، والذي سيجمع المعلومات بشكل مستمر تقريبًا طوال مدة المهمة. ستقوم المستشعرات بقياس سرعة الرياح واتجاهها، وضغط الهواء، والرطوبة، ودرجة حرارة الهواء، ودرجة حرارة التربة، والأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس.

في الجزء السفلي من العربة الجوالة، في الأمام والخلف، تم تركيب زوجين من كاميرات HazCam، والتي يتمثل دورها في المساعدة في الملاحة من خلال المراقبة قريبة المدى - بالقرب من بطن العربة الجوالة. ويتمثل دورهم الآخر في المساعدة في توجيه ذراع كيوريوسيتي عندما تكون قريبة من الأرض.

RAD - جهاز استشعار لتقييم الإشعاع. إنه في الواقع تلسكوب ذو مجال رؤية واسع، مصمم لاكتشاف الإشعاع الكوني والجسيمات عالية الطاقة القادمة من الفضاء والتي من المحتمل أن تلحق الضرر بالأنسجة الحية، وبالتالي سيجمع المعلومات التي ستكون ضرورية للتخطيط لرحلة استكشافية بشرية إلى المريخ في المستقبل. . وهذا الجهاز يعمل بالفعل ويقوم بتسجيل الإشعاع الذي يصل إلى كيوريوسيتي أثناء رحلتها عبر الفضاء في طريقها إلى المريخ.

DAN - جهاز لتحديد المعادن الموجودة تحت السطح. ويقع هذا الجهاز في الجزء السفلي من المركبة، ويستخدم طريقة إطلاق النيوترونات إلى الأرض، ومراقبة النيوترونات العائدة. وبحسب زخم الجسيمات العائدة يمكن تحديد كتلة الذرات المتأثرة وبالتالي نوع المادة المخبأة تحت الأرض.

لدى كيوريوسيتي ذراع في المقدمة، مصمم للفحص الدقيق وجمع عينات التربة. والذراع مفصلية وطولها مترين ولها خمس درجات من الحرية. يحتوي البرج الموجود في النهاية على أدوات لجمع العينات الجيولوجية.
مالي - "العدسة المكبرة" للذراع. هذه كاميرا ملونة ذات طول بؤري يمكن التحكم فيه. وعندما يتم استخدامه لفحص الصخور عن كثب، سيكون قادرًا على الوصول إلى دقة أقل من 14 ميكرون (!)، وهي معلمة ستسمح بالتعرف على المعادن وفقًا لبنيتها البلورية. ومن خلال تحريك نقطة التركيز البؤرية، ستتمكن من اكتشاف تفاصيل بحجم نصف ملليمتر من مسافة متر واحد.
عندما تنظر عن كثب إلى الأرض قد تكون هناك مشكلة التظليل، لذا فإن الكاميرا مزودة بمصباحي LED مما يسمح بالتصوير حتى في ظروف الليل. وسيتم استخدام اثنين من مصابيح LED الإضافية لإضاءة التردد فوق البنفسجي، مما سيمكن من اختبار المواد الفلورية.

APXS - مقياس طيفي يطلق جسيمات ألفا (نواة الهيليوم المنبعثة أثناء التحلل الطبيعي لمادة مشعة) على هدف قريب، و"يستجيب" الهدف عن طريق إصدار أشعة سينية يقيسها الجهاز وبالتالي يكون قادرًا على تحديد الهدف. المادة التي يصنع منها الهدف . وهذا الجهاز قادر على اكتشاف كميات صغيرة جدًا من المواد، وسيتم استخدامه للعثور على أهداف لجمع العينات. كان جهاز APXS موجودًا في جميع المركبات الجوالة السابقة التي هبطت على المريخ، ولكن هذه المرة تمت ترقيته بجهاز تبريد حتى يتمكن من العمل أيضًا خلال النهار، ومع القدرة على استخدام شعاع الجسيمات نفسه من أجل قياس و الوصول إلى مسافة مثالية من الهدف.

PADS - هذه أداة الحفر وجمع المواد الصلبة من شركة Curiosity. وهي قادرة على حفر ما يصل إلى 5 سنتيمترات في الصخور، وجمع مسحوقها من خلال الحفر. يعرف أي شخص عمل باستخدام مثقاب في الماضي أن مجرد المثقاب الدوار لا يكفي، لذا فإن هذا المثقاب هو أيضًا مطرقة تضرب الصخر أثناء إنشاء الثقب. يعرف أي شخص عمل مع المثقاب أنه في بعض الأحيان يعلق المثقاب في الحائط ويصعب الخروج منه. الحل الذي تقدمه كيوريوسيتي هو فصل لقمة الحفر (لقمة الحفر) وتركها في الصخر. هناك قطعتان بديلتان في مقدمة العربة الجوالة، وعملية الاستبدال بسيطة وسريعة إلى حد ما.

DRT - هذه في الأساس فرشاة لتنظيف الأسطح الصخرية التي تريد فحصها عن كثب أو الحفر فيها. الفرشاة مصنوعة من شعيرات فولاذية تدور بقوة محرك كهربائي، وبالتالي تنظف دائرة قطرها حوالي أربعة سنتيمترات.

Chimra - صندوق أدوات في برج كيوريوسيتي، يتمثل دوره في جمع عينات التربة وتصفيتها وتقديمها إلى أدوات التحليل داخل المركبة الجوالة. تحتوي CHIMRA على مغرفة صغيرة يمكنك من خلالها جمع الرمال من الأرض. الغبار المتجمع أثناء الحفر ينضم أيضًا إلى هذا الصندوق. بعد التجميع، يبدأ الذراع والبرج سلسلة من الحركات التي تنقل المواد المجمعة عبر متاهة تقوم بفرز العينات وتصفيتها وجمعها بكميات محسوبة. الأدوات الجراحية قادرة على العمل مع الحبوب التي لا يتجاوز قطرها حجمًا معينًا، لذلك يلزم الترشيح. يوجد مرشحان - لحجم الحبوب 150 ملم، ولحجم XNUMX ميكرون.
ولمساعدة الحبوب على الحركة بين الخلايا والممرات الدقيقة في الجهاز يوجد جهاز يقوم بهز صندوق التجميع بالكامل حتى لا تبقى الحبوب في مكان واحد.
يمكن وضع الحبوب الأكبر حجمًا على صينية مراقبة صغيرة تبرز من مقدمة العربة الجوالة، حيث يمكن فحصها باستخدام APXS وMAHLI. يمكن تنظيف الدرج قبل استخدامه مع DRT.

بعد التجميع والمعالجة الأولية للمواد الصلبة المجمعة، يمكن وضعها في أحد منشأتين للتحليل الكيميائي للمساحيق.
CheMin – تجربة لفحص وتحليل العينات الصلبة باستخدام نمط حيود الأشعة السينية ويتمكن الجهاز من التعرف على نوع المعادن وكمياتها في عينة التربة المقدمة له. يتم إنشاء نمط الحيود عندما يتم تسليط ضوء ذو طول موجي واحد عبر طبقة رقيقة جدًا من المادة. تخلق بلورات المادة نمطًا من الضوء والظل الذي يميز نوع البلورة، وبالتالي يمكن التعرف عليها. يُسكب المسحوق المُرشح من الذراع إلى قمع CheMin الموجود على ظهر المركبة، وإلى إحدى غرف أخذ العينات البالغ عددها 32 غرفة. ويوجد كل زوج من الخلايا على ذراع على شكل بقعة، يهتز لتنظيم الحبوب بطريقة منظمة. توضع الأذرع على عجلة يمكن تدويرها لوضع كل خلية أمام مصدر الأشعة السينية لفحصها.
يستغرق فحص خلية CheMin وقتًا طويلاً، يصل إلى 10 ساعات، ولا يجوز إجراؤه إلا في الليالي المريخية لأن إلكترونيات الجهاز تتطلب درجات حرارة منخفضة جدًا.

SAM - هذه هي الأداة العلمية الأكثر تطورًا التي تم إرسالها إلى المريخ حتى الآن، والأكبر التي تم تركيبها على كيوريوسيتي. وهو في الأساس معمل للتحليل الكيميائي للمواد الغازية سواء من الجو أو من عينات التربة. تدخل الغازات من الغلاف الجوي من خلال فتحات مزودة بمرشحات في مقدمة المركبة، ويتم إدخال المواد الصلبة، وهي نفس المسحوق الذي يجمعه الذراع، من خلال أحد القمعين الموجودين على ظهر المركبة.
يوجد داخل سام فرنان قادران على تسخين عينة التربة بالداخل إلى درجة حرارة 1000 درجة مئوية. ومن الغازات التي تنبعث منها أثناء التسخين يمكن التعرف على المواد التي تتكون منها، مع التركيز على التعرف على المواد العضوية.
ومن أجل التعرف على الغازات هناك ثلاثة أجهزة تعمل معًا: مطياف الكتلة، الذي يحدد الغازات حسب وزن جزيئاتها، بالإضافة إلى مطياف الليزر والكروماتوجراف.
هذا ليس كل شيء. يتم وضع المواد التي يتم وضعها في SAM في واحد من 74 كوبًا تنتقل بين المرافق المختلفة. معظمها مصنوع من مادة الكوارتز المقاومة للحرارة، وبالتالي تدخل في الخبز في الفرن. عندما تنتهي عينة التربة من تحليلها، يمكن أن تخضع للتسخين لتنظيفها من المخلفات وإعدادها لإعادة الاستخدام. تحتوي الأكواب الأخرى على مذيب، وتكون محكمة الغلق بصفيحة معدنية. عندما يحين وقت استخدامها، اثقب الغطاء واسكب العينة في السائل الموجود في الدورق. ثم نضع الدورق في الفرن على حرارة مناسبة لتسريع التفاعل الكيميائي وتكوين الغازات.

في الختام، أنصح بمشاهدة مقطعي الفيديو القصيرين اللذين تشرح فيهما إيميلي لاكداوالا، مراسلة التكنولوجيا والعلوم في جمعية الكواكب، عن كاميرات كيوريوسيتي ومعداتها العلمية: الرابط.

تذكير: يوم آخر قبل الهبوط. سأبدأ يوم الاثنين، اعتبارًا من الساعة 08:00 صباحًا على أبعد تقدير، بمراقبة القنوات الإعلامية التي تتناول الهبوط، وسأقوم بتحديث صفحة "Critical Mass" على الفيسبوك بتقارير دورية.
إذا كنت مهتمًا بالحصول على التحديثات في الوقت الفعلي والمشاركة في المحادثة وطرح الأسئلة علي، فقم بالتسجيل على صفحة Facebook الآن.

سام، إذا كنت مهتمًا بالحصول على التحديثات في الوقت الفعلي والمشاركة في المحادثة وطرح الأسئلة علي، فقم بالتسجيل فيصفحة الفيسبوك الآن.

الإدخال الأول في سلسلة الفضول: ما مدى صعوبة الهبوط على المريخ؟
المدخل الثاني في سلسلة الفضول: الغوص في جو المريخ
الجزء الثالث: نهاية مرحلة هبوط كيوريوسيتي
المدخل الرابع في السلسلة: ما الذي تبحث عنه في Gale Crater على المريخ؟