أعلنت وكالة ناسا عن اثنين من المرشحين النهائيين من بين 12 مقترحًا تم تقديمها لبرنامج "الحدود الجديدة" - مركبة جوالة إلى القمر الغامض والأكبر لكوكب زحل، تيتان، أو مهمة عودة إلى المذنب الذي يدرسه مسبار روزيتا، 67P/Churyumov-Gresimenko لكي يعود منها عينة للأرض. وستعلن ناسا عن الفائز النهائي من الاثنين في عام 2019، ولن يتم إطلاقه إلا في عام 2025 تقريبًا.
أعلنت وكالة الفضاء الأمريكية أمس عن اثنين من المتأهلين للتصفيات النهائية في المنافسة على المهمة التالية في برنامج "نيو فرونتيرز" المرموق: دراجون فلاي - مسبار إلى قمر زحل تيتان، وCAESAR (اختصار لـ Comet Astrobiology Exploration Sample Return) وهي مهمة لإعادة كوكب زحل. عينة إلى الأرض من المذنب 67P /Churyumov-Grasimenko، والتي تمت دراستها سابقًا بواسطة مسبار Rosetta.
سيحصل كلا الاقتراحين الآن على تمويل بقيمة 4 ملايين دولار لتطوير مفهومهما، مع اختيار الاقتراح النهائي في عام 2019. لن يتم إطلاق المهمة التي تختارها إلا في عام 2025 تقريبًا.
يعتبر برنامج New Frontiers التابع لناسا أحد أكثر برامج الوكالة شهرة ومتوسطة بين مهامها البحثية حول الكواكب - ستتلقى المهمة التي تختارها تمويلًا يبلغ حوالي 850 مليون دولار (لا يشمل تكلفة الإطلاق). أما البرنامجان الآخران للوكالة فهما برنامج ديسكفري "الرخيص" والذي تمول فيه المهمات بمبلغ حوالي 450 مليون دولار، وبرنامج المهمات الرئيسية للوكالة والذي يتم فيه اختيار المهمات دون منافسة وتحصل على تمويل ضخم بأكثر من 2 مليار دولار.
المهمة التي سيتم اختيارها ستكون الرابعة في برنامج New Frontiers - حيث كانت المهمات السابقة التي تم إطلاقها كجزء منها هي New Horizons إلى بلوتو، والتي تستمر الآن إلى جسم آخر في حزام كويبر على حافة النظام الشمسي و سوف تصل إليه في 1 يناير 2019؛ جونو، يدور الآن حول كوكب المشتري؛ و"أوزوريس-ريكس" الذي سيصل إلى الكويكب "بينو" القريب من الأرض العام المقبل ويعيد عينة منه إلى الأرض عام 2023.
فاز المتأهلان للتصفيات النهائية بمنافسة صعبة إلى حد ما، وتم اختيارهما من بين 12 مقترحًا تم تقديمها إلى وكالة ناسا في أبريل من هذا العام. العروض كانت مطلوبة شارك في ستة أشكال مختلفة في المسابقة الحالية: إرجاع عينة منحوض أيتكين-القطب الجنوبي القمر؛ إعادة عينة من قلب المذنب؛ مهمة إلى أقمار زحل تيتان أو إنسيلادوس؛ التحقيق في جو زحل. هبطت على كوكب الزهرة؛ مهمة لكويكب طروادة العدالة (التنازل عن عدة كيانات طروادة تم اختياره بالفعل في بداية العام كجزء من برنامج Discovery الأرخص ثمناً، لذلك لم يتم تقديم أي عطاءات لهذا الشكل).
كما أعلنت الوكالة عن مقترحين لم يتم اختيارهما، لكنهما سيحصلان على تمويل إضافي لتطوير ونضج التقنيات المدرجة في مقترحاتهما، وذلك لزيادة فرص الفوز في المسابقات المستقبلية. الاثنان المختاران هما مفهوم ELSAH (اختصار لـ Enceladus Life Signatures and Habitability)، الذي يقترح استكشاف القمر إنسيلادوس، حيث يختبئ محيط من الماء السائل تحت السطح الجليدي؛ ومفهوم VICI (اختصار لـ Venus In situ Composition Analysis) الذي يقترح إرسال مركبة هبوط إلى السطح الساخن لكوكب الزهرة.
CAESAR – إعادة عينة من مذنب مسبار روزيتا
ويسعى مقترح مهمة CAESAR إلى إرسال مسبار للعودة إلى المذنب 67P/Churyumov-Gresimenko، وإعادة عينة منه إلى الأرض لإجراء اختبارات معملية دقيقة، وهو ما لا يمكن إجراؤه بالأدوات العلمية المحدودة المتمثلة في مجسات البحث الروبوتية.
وقال ستيف سكويرز، الباحث الرئيسي في المهمة من جامعة كورنيل في نيويورك، في مؤتمر صحفي عبر الهاتف: "تعد المذنبات من بين الأجسام الأكثر أهمية من الناحية العلمية في النظام الشمسي، لكنها أيضًا من بين الأقل فهمًا". "إنها اللبنات الأكثر بدائية للكواكب. إنها تحتوي على مواد من اللحظات الأولى لتكوين النظام الشمسي وحتى قبل ذلك".
ووفقا للاقتراح، ستجمع المركبة الفضائية من سطح المذنب عينة تزن 100 جرام على الأقل، وتضعها في كبسولة لتعود إلى الأرض. وقال سكويرز: "ستتم إعادة العينة إلى الأرض في 20 نوفمبر 2038، لذا احتفظ بمذكرة يومية".
كما أن سكوايرز هو الباحث الرئيسي في برنامج "استكشاف المريخ روفر" الذي تم من خلاله إطلاق المركبتين المتجولتين روح וفرصة إلى كوكب المريخ في عام 2004 (لا تزال الفرصة نشطة أيضًا بعد أكثر من 13 عاما). وفي ما يمكن فهمه على أنه إشارة إلى المدة الطويلة للمهمة المقترحة، قال سكوايرز إن أحد الدروس التي تعلمها، من دوره كمحقق رئيسي لبرنامج المريخ المتجول، هو أن "الصبر فضيلة في هذا العمل".
وكما ذكرنا فإن الهدف الذي سيأخذ منه سيزار العينة هو نفس المذنب الذي درسه المسبار الأوروبي روزيتا. ووصلت المركبة الفضائية إليه عام 2014، وهبطت عليه مركبة الهبوط "فيلة"، التي لم يكن هبوطها ناجحا إلا جزئيا. واصطدمت المركبة روزيتا بسطح المذنب في سبتمبر/أيلول 2016، بعد دراستها وتصويرها بالتفصيل. هذا هو بالضبط السبب، وفقًا لسكويرز، في اختيار المذنب تشوريوموف-جراسيمينكو: نظرًا لأن سطح نواة المذنب مألوف جدًا، فمن الممكن تطوير المهمة وتنفيذها بمستوى مخاطرة أقل بكثير مما لو كانت مذنب جديد وغير مألوف.
سيتم بناء CAESAR، إذا تم اختياره، بواسطة Orbital ATK، وسيديره مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. وسوف تستخدم طاقة الشمس لتشغيل محرك أيوني في الرحلة إلى وجهتها والعودة إلى الأرض.
وآلية إعادة العينة إلى الأرض ستوفرها وكالة الفضاء اليابانية، وستكون مبنية على آلية مسبار "هيابوسا". الذي عاد إلى الأرض عام 2010 عينة من الكويكب الصغير "إيتوكاوا". وبحسب سكوايرز، فإن سبب اختيار الآلية اليابانية، وليس تلك المعتمدة على الأنظمة الأمريكية الأخرى، هو أن العينة ستشمل أيضا مواد متطايرة مثل الجليد من وجه المذنب، ويريدون الاحتفاظ بها في مكان ما. الحالة الصلبة طوال طريق العودة، يجب عليهم الحفاظ على العينة باردة قدر الإمكان. ومن آليات العودة إلى الأرض، كان اليابانيون فقط هم الذين شملوا إرسال الدرع الحراري من العينة قبل هبوط المظلة على الأرض، بطريقة تمنع مرور حرارتها إلى العينة نفسها، وبالتالي إبقائها باردة.
اليعسوب - مركبة جوالة إلى قمر زحل الغامض، تيتان
"اليعسوب" (اليعسوب - شابيريت بالعبرية) هو بلا شك الاقتراح الأكثر جرأة من بين الاقتراحات الـ 12 المقدمة للمسابقة. يسعى الاقتراح إلى الهبوط على قمر زحل تيتان بطائرة شراعية مزدوجة من نوع كوادكوبتر (تحتوي على أربعة دوارات علوية وأربعة دوارات سفلية - سبب اسم الطائرة الشراعية، لأن اليعسوب لها زوجين من الأجنحة). إذا اختار، سوف يفعل متوقع لن تصل إلى تيتان إلا في عام 2034.
تيتان هو أكبر أقمار العملاق الغازي زحل، والذي تمت دراسة حلقاته وأقماره العديدة حتى وقت قريب بواسطة مسبار كاسيني، الذي أنهى حياتها اصطدمت بكوكب زحل في 15 سبتمبر 2017. وكانت كاسيني أول مركبة فضائية ترى من خلال الضباب الكثيف في الغلاف الجوي الكثيف لتيتان، مما يجعله برتقاليًا ومعتمًا في الضوء المرئي. كما أطلقت المركبة الفضائية المسبار الأوروبي هويجنز الذي هبط على القمر عام 2005 وعمل لفترة وجيزة على سطحه. واكتشف هؤلاء، من بين أمور أخرى، أنه توجد في قطبيه بحيرات ضخمة من الميثان السائل والإيثان؛ كثبان "رملية" مكونة من مركبات هيدروكربونية معقدة تنشأ من وفرة غاز الميثان في الغلاف الجوي؛ وتحت سطحه، الذي يتكون من جليد الماء المتجمد عند درجة حرارة حوالي 180 درجة مئوية تحت الصفر، يختبئ محيط عالمي من الماء السائل.
أوضحت إليزابيث تورتيل، الباحثة الرئيسية في الاقتراح من مختبر الفيزياء التطبيقية (APL) في جامعة جونز هوبكنز في ماريلاند، الغرض من المهمة: "لقد رسمت كاسيني خريطة لتيتان بقدر كبير من التفاصيل، وهو أمر فعال للغاية في تحديد مواقع الهبوط المحتملة. ومعرفة أفضل الأماكن للهبوط على تيتان، لإجراء قياسات لفهم الكيمياء العضوية على سطح تيتان. بالإضافة إلى ذلك، هبطت مركبة الهبوط Huygens على تيتان في وقت مماثل من العام، وعلى خط عرض مماثل، لموعد ومكان هبوط Dragonfly، لذلك قمنا أيضًا بتمييز الغلاف الجوي في ذلك الوقت. لكن هذه المهام تركت لنا العديد من الأسئلة الأساسية. نحن لا نعرف التركيب الأساسي لسطح تيتان الصلب. لدينا بعض المعلومات من التوصيف الطيفي من المدار [بواسطة كاسيني]، ولدينا بعض المعلومات من مسبار هويجنز، ولكن لم يتم تصميم أي منها أو قادر على إجراء قياسات تفصيلية للنوع الغني من الكيمياء العضوية التي نعرف أنها تجري هناك. لذا، من المقرر أن تعود Dragonfly للبناء على ما تعلمناه من Cassini وHuygens والإجابة على الأسئلة الأساسية المتبقية حول Titan."
ومن أجل دراسة أكبر عدد ممكن من المواقع الجيولوجية المختلفة على تيتان، والتي ستنتشر على مسافات تصل إلى مئات الكيلومترات، وبالتالي زيادة العائد العلمي للمهمة، يرغب الباحثون في إرسال مركبة جوالة إلى سطح القمر الغامض. تيتان هو القمر الوحيد في النظام الشمسي الذي يتمتع بغلاف جوي كثيف وهام. في الواقع، الضغط الجوي على سطحه أكبر قليلاً من الضغط الجوي على الأرض. إلى جانب جاذبيته المنخفضة (14% من جاذبية الأرض) - يوفر تيتان الظروف المثالية للطيران.
وعلى مسافة تيتان الهائلة من الشمس، إلى جانب الغلاف الجوي الذي يخفي قطرة الضوء التي تصل إليه، لن تتمكن المركبة الجوالة من استخدام الطاقة الشمسية في العمل. بدلاً من ذلك، سيستخدم Dragonfly ملفمولد النظائر المشعة الكهروحرارية (من النوع MMRTG) والتي تنتج الكهرباء على أساس الحرارة المنبعثة من المواد المشعة. والميزة الرئيسية لمثل هذا المولد هو قدرته على العمل لسنوات عديدة. المركبات الفضائية الأخرى التي استخدمت مثل هذا المولد، على سبيل المثال، هي كاسيني التي عملت لمدة 20 عامًا (وكان من الممكن أن تعمل لسنوات عديدة أخرى لو لم يتم إرسالها إلى الموت المتعمد داخل زحل) ومركبة فوييجر الفضائية، والتي لا تزال نشطة بعد 40 عامًا. سنين.
لدراسة الغلاف الجوي لتيتان وسطحه وبنيته الداخلية، ستقوم Dragonfly بإجراء عدة أنواع من القياسات: سيستخدم مطياف الكتلة عينات من السطح والغلاف الجوي لتحديد تركيبها الكيميائي؛ يقوم مطياف أشعة جاما بقياس التركيب الكيميائي العام للسطح؛ سيقوم نظام من أجهزة الاستشعار الجوية بقياس الضغط الجوي ودرجة الحرارة والرياح. ستقوم قياسات الزلازل بدراسة البنية الداخلية لتيتان؛ وبطبيعة الحال - مجموعة من الكاميرات سوف تميز الجيولوجيا الغريبة لتيتان.
ستتطلب المسافة الهائلة بين تيتان والأرض أن تكون المركبة قادرة على العمل بشكل مستقل تمامًا تقريبًا. على عكس مركبة الهبوط الأوروبية Huygens التي عملت لفترة قصيرة جدًا على سطح تيتان، وتواصلت مع الأرض عبر المركبة الفضائية الأم كاسيني، ستتواصل Dragonfly مع الأرض مباشرة.
سيتم إدارة المهمة من قبل مختبر الفيزياء التطبيقية (APL) وسيتم بناؤها أيضًا بالتعاون مع باحثين من جامعة ولاية بنسلفانيا في بنسلفانيا، الذين لديهم خبرة في تصميم الطائرات العمودية، والذين قاموا بالفعل ببناء نموذج للطائرة بدون طيار المقترحة كجزء من عملية الاقتراح الأولي.
للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:
تعليقات 4
عند التخطيط للالتحام على مذنب ظروفه الأرضية غير معروفة يتم اتخاذ السيناريو الأصعب،
ولا تفترض شروطًا غير معروفة مسبقًا.
تبين أن الافتراض بأن الحلقات ستمسك بالأرض وتسحب المركبة أثناء الهبوط كان خاطئًا
كانت الأرض المتجمدة صعبة.
لذلك، يبدو لي أن سرعة الهبوط صحيحة بالاشتراك مع الصواريخ التي ستعطي القوة الصحيحة للالتصاق بالأرض
من شأنه أن يحل مشكلة الاصطدام المرن.
أفترض أن طريقة الجرس كانت تهدف في النهاية إلى السماح بالحفر في الأرض لجمع العينات.
عند التخطيط لنظام هبوط سلس على جسم لا تتوفر فيه معلومات حول نوع أرض الهبوط،
يجب اتخاذ الخيار الأصعب.
لقد وضع المهندسون افتراضًا مسبقًا، مخططًا له بأجراس يمكنهم اختراقها والاحتفاظ بها.
في الممارسة العملية لم تنجح.
أفترض أن الجمع بين سرعة الهبوط الصحيحة والصواريخ المضادة التي سيتم تثبيتها على الأرض كان من شأنه أن يحل مشكلة الهبوط مع الاصطدام المرن الذي كان موجودًا.
موجة
ما هو خطأ التخطيط؟ يعني - ماذا كان ينبغي عليهم أن يفعلوا بشكل مختلف - دون تجربة ما حدث في هذه الحالة؟
مسبار روزيتا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية الذي هبط أو بالأحرى قفز
على سطح المذنب تشوريوموف-جراسيمنكو كان هناك فشل في التصميم الهندسي من الدرجة الأولى
لم يتم التخطيط لربط مركبة الهبوط بالمذنب بشكل صحيح