9 دقیقه
ناسا سرانجام وظیفه پرتاب ماموریت ESCAPADE را به شرکت Blue Origin سپرد و برنامهریزی کرده این ماموریت در پاییز ۲۰۲۵ از زمین جدا شود. ESCAPADE که مخفف Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers است، برای بررسی چگونگی تعامل باد خورشیدی با مریخ و نقش فعالیتهای خورشیدی در فرار جو طراحی شده است؛ فرآیندی که بهتدریج گازها را از لایههای بالایی جو مریخ به فضا منتقل میکند.
طراحی ماموریت و اهداف علمی؛ دو چشم برای دیدن پویا
ESCAPADE از دو فضاپیمای کوچک و همسان تشکیل شده که در نقاط متفاوتی بهدور مریخ قرار میگیرند تا دیدی سهبعدی و زمانمحور از محیط فضایی اطراف این سیاره فراهم آورند. این رویکرد «استریو» و «همزمان» به دانشمندان اجازه میدهد تغییرات فضایی و زمانی در پلاسما، میدانهای مغناطیسی و ذرات باردار را از هم تفکیک کنند، چیزی که مشاهدات تکنقطهای بهتنهایی قادر به انجام آن نیستند.
ابزارهای علمی و کارکردهای کلیدی
هر یک از فضاپیماها یک مجموعه علمی جمعوجور حمل میکنند که برای اندازهگیری میدانهای مغناطیسی، ذرات باردار و خواص پلاسما طراحی شدهاند. ابزارهای اصلی شامل موارد زیر است:
ابزارها و اندازهگیریهای مهم
- مغناطیسسنج — برای نقشهبرداری میدانهای محلی و شناسایی ناهنجاریهای مغناطیسی پوستهای مریخ.
- آنالایزر الکترواستاتیک — برای اندازهگیری انرژیها و جهتگیری یونها و الکترونها و تحلیل جریانهای ذرات.
- پروب لانگمویر — برای تعیین چگالی پلاسما و اندازهگیری تابش فرابنفش خورشیدی که نقش مهمی در یونیزاسیون و فرار جو دارد.
این اندازهگیریها به محققان کمک میکند تا مقدار انرژیای را که باد خورشیدی و رویدادهای گذرای آبوهوایی فضایی (مانند فورانهای خورشیدی و برونفکنی جرمی تاجی) وارد لایههای بالایی جو مریخ میکنند، کمّیسازی کنند. با ترکیب دادهها میتوان فهمید چه میزان گونههای فرّار (volatile) به فضا رفتهاند و این اطلاعات مدلهای تحول اقلیمی مریخ را دقیقتر میکند. نتایج همچنین برای طراحی مأموریتهای آینده سرنشیندار و سامانههای سطحی حیاتی خواهد بود.
وسیله پرتاب و جدول زمانی؛ سفر ۱۱ ماهه تا مریخ
ناسا قرارداد پرتاب ESCAPADE را با شرکت Blue Origin امضا کرد تا ماموریت با راکت سنگین New Glenn از مجتمع پرتاب SLC-36 در پایگاه نیروی فضایی کیپ کاناورال فلوریدا انجام شود. در ابتدا قرار بود ESCAPADE بههمراه پرتاب اولیه نیو گلن پرتاب شود، اما اکنون برنامهریزی شده که این دو فضاپیما در دومین پرتاب عملیاتی این وسیله نقلیه پرتاب شوند؛ پرتاب اول اوایل سال ۲۰۲۵ حامل یک نمونه اولیه از ماهواره Blue Ring بود.
پس از جدایی از راکت، هر دو فضاپیما یک انتقال بینسیارهای حدوداً ۱۱ ماهه را طی خواهند کرد. پس از ورود به مدار مریخ، با مانورهای فرود مداری و فازبندی، فضاپیماها در مواضع مکمل قرار میگیرند تا عملیات علمی هماهنگ را آغاز کنند. دانشمندان انتظار دارند در عرض ماههایی پس از رسیدن، دادههای اولیه دریافت و شرایط پلاسما و واکنشهای میدان مغناطیسی مریخ در زمان تقریباً واقعی نقشهبرداری شود.
قابلیتها و فناوری نیو گلن؛ Fairing بزرگ و موتور BE-4
نیو گلن مزیتی مهم در حجم قابل استفاده برای محموله دارد: پوشش بار (payload fairing) به قطر ۷ متر (حدود ۲۳ فوت) که فضای بیشتری نسبت به بسیاری از راکتهای همرده فراهم میآورد و برای محمولههایی که به حجم بالایی نیاز دارند ایدهآل است. این وسیله میتواند حدود ۱۳ تن متریک را به مدار انتقالی مناسب برای مأموریتهای مریخ تحویل دهد، رقمی که برای مأموریتهای بینسیارهای با ماهوارههای کوچک و خوشساخت مناسب است.
نیروی پیشرانه نیو گلن از هفت موتور BE-4 در مرحله اول تأمین میشود؛ هر موتور در سطح دریا حدود ۵۵۰٬۰۰۰ پوند نیروی تراست تولید میکند. BE-4 یک موتور احتراق مرحلهای با استفاده از اکسیژن مایع (LOX) و گاز طبیعی مایع (LNG) است که برای کارایی و قابلیت چندبار استفاده طراحی شده است. مرحله اول نیو گلن برای چندین بار استفاده طراحی شده و طبق مشخصات سازنده برای حداقل ۲۵ پرواز قابل استفاده است، چیزی که میتواند هزینههای پرتاب را در طول عمر عملیاتی کاهش دهد.
هنوز تأیید نشده که آیا راکتی که ESCAPADE را حمل خواهد کرد همان بوستر استفادهشده در پرتاب اولیه است یا خیر؛ این موضوع در صورت تأیید عمومی میتواند نشانهای از قابلیت بازگشت و بازیابی بوسترها باشد.
زمینه علمی؛ چرا بررسی فرار جو مهم است؟
مریخ برخلاف زمین میدان مغناطیسی عظیم درونی ندارد که از جو در برابر باد خورشیدی محافظت کند. در عوض، مناطق کوچکی از مغناطیس پوستهای باقی مانده وجود دارند که ساختار پیچیدهای برای رفتار میدان در اطراف سیاره ایجاد میکنند. تعامل بین ذرات خورشیدی، میدانهای محلی و یونیزاسیون ناشی از تابش فرابنفش، پیشران اصلی فرایندهای فرار جوی است.
ESCAPADE با اندازهگیری همزمان میدانها و ذرات در دو نقطه میتواند تغییرات مقطعی و زمانی را از هم جدا کند و به این ترتیب نرخ فرار را در شرایط مختلف خورشیدی مشخص کند. این تحلیلها مدلهای اقلیمی طولانیمدت مریخ را بهبود میبخشد و بهما کمک میکند بفهمیم چرا مریخ زمانی آب و هوای گرمتری داشته و چگونه به وضع فعلی رسیده است.
اثرات بر برنامههای انسانی و حفاظتی
فهم دقیقتر پلاسما و فرار جوی همچنین برای برنامهریزی مأموریتهای سرنشیندار و طراحی سامانههای سطحی اهمیت دارد: تشعشعات پلاسما و ذرات پرانرژی میتواند بر سامانههای الکترونیکی و سلامت فضانوردان تأثیر بگذارد. دادههای ESCAPADE به پیشبینی دقیقتر خطرات فضایی و توسعه سپرهای محافظ و خطوط ارتباطی مقاوم کمک خواهد کرد.
چه چیزی ESCAPADE را متمایز میکند؟
نکته تمایز ESCAPADE در ترکیب چند عامل است: استفاده از دو فضاپیمای همسان برای برداشت همزمان، تمرکز ویژه بر پلاسما و فرار اتمسفری، و بهرهگیری از ظرفیت بالای نیو گلن که اجازه میدهد چنین مجموعهای بهراحتی به مدار انتقالی منتقل شود. بسیاری از مأموریتهای گذشته تنها دادههای نقطهای یا مشاهدات طولانیمدت تکفضاپیما را داشتند؛ ESCAPADE با مشاهدات چندنقطهای میتواند آشفتگیهای زمانی را از ساختارهای فضایی جدا کند و برازش به مدلهای فیزیکی را قویتر سازد.
علاوه بر این، اندازه جمعوجور فضاپیماها نشاندهنده روند رو به رشد استفاده از ماهوارههای کوچک و خوشساخت در مأموریتهای سیارهای است؛ گرچه آنها ظرفیت کمتری از نظر انرژی و ذخیرهسازی داده دارند، اما هزینه توسعه و پرتاب پایینتر و امکان پرتاب چندگانه را فراهم میکنند که برای سنجشهای همزمان بسیار مناسب است.
- پیامدهای علمی: کاهش عدم قطعیت در نرخهای فرار جو و بهبود مدلهای تکامل اقلیمی مریخ.
- پیامدهای مهندسی: دادههای ورودی برای طراحی سازهها و محافظهای ماموریتهای سرنشیندار.
- پیامدهای عملیاتی: آزمون قابلیت هماهنگی چندفضاپیما و مدیریت داده در زمان واقعی.
چگونه دادهها استفاده خواهند شد و با چه مأموریتهایی همپوشانی دارند؟
دادههای ESCAPADE احتمالاً با مشاهدات مأموریتهایی مانند MAVEN ناسا و مدارگردهای اروپایی و آزمایشی دیگر ترکیب میشوند تا تصویر جامعی از رفتار پلاسما و میدان در محیط مریخی ایجاد شود. این همپوشانی امکان بررسی تغییرات با زمانهای مختلف خورشیدی و نسبت دادن اثرات مشخص به رویدادهای خورشیدی گذرا را فراهم میکند.
از منظر علمی، مجموعه دادهها برای مدلسازان جو و اقلیم، مهندسان طراحی مأموریت و محققان تابش فضایی ارزشمند خواهد بود. از منظر دادهای، نیاز است تا پهنای باند، ذخیرهسازی، و زمانبندی دریافت اطلاعات از شبکههای زمینی مانند شبکه Deep Space Network مدیریت شود تا نتایج علمی حداکثر بهرهوری را داشته باشند.
چالشها و ریسکها
هر مأموریت بینسیارهای با ریسکهایی همراه است: شرایط دقیق پرتاب، عملکرد پیشرانهها، سازگاری فضاپیما با محیط بینسیارهای و توانایی انجام مانورهای ورودی مداری همه میتوانند پیچیدگیهایی ایجاد کنند. علاوه بر این، توان محدود فضاپیماهای کوچک برای برقرسانی، مدیریت حرارتی و ذخیرهسازی داده چالشهای طراحی و عملیاتی ایجاد میکند. با این حال، استفاده از یک راکت با ظرفیت بالا مانند نیو گلن و نقشهبرداری دقیق قبل از پرتاب ریسکها را تا حد زیادی کاهش میدهد.
مثال عملی: رویدادهای قدرتمند خورشیدی در طول انتقال بینسیارهای میتواند الکترونیک حساس را تحت تأثیر قرار دهد؛ بنابراین طراحی سیستمهای حفاظتی و انتخاب زمانبندی مناسب پرتاب در مدت فعالیت خورشیدی اهمیت دارد.
در نهایت، موفقیت ESCAPADE به ترکیبی از طراحی دقیق، اجرای دقیق مانورها و تداوم پشتیبانی زمینی از جمله شبکههای رادیویی و تحلیل داده بستگی دارد.
ESCAPADE یک گام مهم در درک نحوهٔ تعامل مریخ با محیط فضایی پیرامونش است؛ با دادههایی که از این مأموریت برمیآید، میتوانیم نه تنها تاریخچهٔ اقلیمی این سیاره را بهتر بازسازی کنیم، بلکه ابزارها و دانش لازم برای حفاظت از فضانوردان و سازههای آینده در آن محیط سخت را نیز تکمیل کنیم. آیندهٔ بررسی مریخ با ترکیب مراکز مشاهداتی چندنقطهای و راکتهای مدرن مانند نیو گلن روشنتر بهنظر میرسد.
منبع: autoevolution
ارسال نظر