آزمایشگاه پیشرانش جت
نرمافزار نسل جدید پرواز پهپاد فقط یکی از ۲۵ فناوری برای سیاره سرخ است که آژانس فضایی در سال جاری برای توسعه آن بودجهگذاری کرده است.
وقتی مهندسان ناسا میخواهند یک مفهوم برای اکتشاف سیاره سرخ را آزمایش کنند، باید راههایی برای ایجاد شرایط شبیه به مریخ روی زمین پیدا کنند. سپس آن را آزمایش، اصلاح و تکرار میکنند.
به همین دلیل تیمی از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، سه پهپاد تحقیقاتی را در اوایل امسال به پارک ملی دره مرگ کالیفرنیا و صحرای موهاوی برد. آنها به تپههای شنی خالی و بیویژگی نیاز داشتند تا نرمافزار ناوبری را دقیقتر کنند. تحت عنوان «خودمختاری هوایی مقاوم گسترشیافته»، این کار تنها یکی از ۲۵ پروژهای است که برنامهٔ اکتشاف مریخ این آژانس در سال گذشته برای پیشبرد مرزهای فناوریهای آینده تأمین مالی کرد. تپههای شنی مشابه در مریخ الگوریتم ناوبری هِلکوپتر مریخ ناسا Ingenuity را در چندین از پروازهای آخر خود، شامل پرواز هفتاد و دوم و پرواز نهایی در سیاره سرخ، بهچالش کشید.
«Ingenuity برای پرواز بر فراز زمینهای با بافت خوب طراحی شده بود و با نگاه به ویژگیهای بصری روی زمین، حرکت خود را تخمین میزد. اما سرانجام مجبور شد بر روی نواحی کمباورتر عبور کند که این کار را دشوار میساخت»، گفت رولاند بروکرز، پژوهشگر JPL و خلبان پهپاد. «ما میخواهیم وسایل آینده انعطافپذیرتر باشند و نیازی به نگرانی درباره پرواز بر فراز نواحی چالشی مانند این تپههای شنی نداشته باشند.»
چه نرمافزار ناوبری جدید باشد، چه راسسازهای صعودی رباتیک یا چه پرندههای طولانیبرد، فناوریهای توسعهیافته توسط برنامهٔ اکتشاف مریخ آیندهای را تصور میکنند که در آن رباتها میتوانند بهتنهایی بهکشتبردارند — یا حتی به فضانوردان در انجام کارهایشان کمک کنند.
پهپادهای بیابانی
دانشمندان و مهندسان ناسا از دههٔ ۷۰ به پارک ملی دره مرگ میرفتند، زمانی که آژانس برای اولین فرودهای مریخ با مأموریتهای دوقلوی «Viking» آماده میشد. سنگهای آتشفشانی درشت بر روی شیبهای خالی، منطقهای به نام «Mars Hill» را بهدست داد که بسیاری از این پژوهشها در آن انجام شده است. تقریباً نیمقرن پس، مهندسان JPL سیستم فرود دقیق رَوِر «Perseverance» را با پرواز یک مؤلفهٔ آن در هلیکوپتر سرنشیندار بر فراز پارک آزمایش کردند.
برای آزمایش پهپاد، مهندسان به «Mars Hill» و تپههای شنی مسکیت فلاتس در اواخر آوریل و اوایل سپتامبر در این پارک سفر کردند. تیم JPL تنها سومین مجوز پرواز پهپادهای تحقیقاتی در دره مرگ را دریافت کرد. دماها بهحد ۱۱۳ درجه فارنهایت (۴۵ درجه سلسیوس) رسید؛ در زیر یک سایهساز پرتابپذیر، اعضای تیم پیشرفت پهپادهای خود را بر روی یک لپتاپ پیگیری میکردند.
این کارزار آزمایشی تاکنون به نتایج مفیدی دست یافته است، از جمله اینکه چگونه فیلترهای مختلف دوربین به پهپادها در پیگیری سطح زمین کمک میکند و الگوریتمهای جدید میتوانند آنها را برای فرود ایمن در زمینهای شلوغ مانند Mars Hill هدایت کنند.
«دیدن دانشمندان که دره مرگ را بهعنوان زمین آزمون برای اکتشافات فضایی به کار میگیرند، فوقالعاده هیجانانگیز است»، گفت مایک رینولدز، سرپرست پارک ملی دره مرگ. «این یادآوری قدرتمندی است که پارک نه تنها بهدلیل زیباییهای مناظر یا فرصتهای تفریحیاش محافظت میشود، بلکه بهعنوان یک آزمایشگاه زنده بهصورت فعال به ما کمک میکند تا محیطهای صحرایی و جهانهای فراتر از دنیای خودمان را درک کنیم.»
برای آزمونهای بیشتر در طول سفر سهروزه، تیم به تپههای شنی دمونت در صحرای موهاوی رفت. این مکان که در سال ۲۰۱۲ برای آزمونهای سامانه تحرکی رَوِر Curiosity ناسا مورد استفاده قرار گرفت، تپههای موجی آن تنوعی از زمینهای بیویژگی فراهم کرد که برای آزمون نرمافزار پرواز در دره مرگ به کار میرفت.
«آزمونهای میدانی چشمانداز جامعتری نسبت به نگاه صرف به مدلهای رایانهای و تصاویر محدود ماهوارهای فراهم میکنند»، گفت ناتان ویلیامز از JPL، زمینشناس تیم که پیشتر بهکارگیری Ingenuity را هدایت کرده بود. «ویژگیهای علمی جالب همیشه در مکانهای آرامترین نیستند؛ بنابراین میخواهیم برای کاوش در زمینهای چالشیتری نسبت به Ingenuity آماده باشیم.»
سگهای رباتیک
صحرای کالیفرنیا تنها مکان میدانی نیست که فناوری مریخ در سال جاری در آن آزمایش شده است. در ماه اوت، پژوهشگران مرکز فضایی جانسون ناسا در هوستون به پارک ملی شنیهای سفید نیومکزیکو، یک مکان صحرایی دیگر که برای دههها محل آزمایشهای ناسا بوده است، رفتند.
آنها با رباتی شبیه سگ به نام LASSIE-M (پدیده علمی سطحی خودکار در محیطهای شبیهسازی برای مریخ) حضور داشتند. موتورهای موجود در پاهای ربات ویژگیهای فیزیکی سطح را اندازهگیری میکنند؛ این دادهها به LASSIE-M امکان میدهد تا هنگام مواجهه با سطحی نرمتر، شلتر یا سختتر، الگوی راهرفتن خود را تغییر دهد — تغییراتی که اغلب نشاندهندهٔ تحولات علمی جالب هستند.
هدف تیم توسعه رباتی است که بتواند بر روی زمینهای سنگی یا شنی صعود کند — هر دو میتوانند برای یک رَوِر خطرناک باشند — و همانند پیشنویسکننده پیشرو برای انسانها و رباتها عمل کند و با استفاده از ابزارهای خود بهدنبال علم جدید بگردد.
بالهای مریخ
یکی دیگر از مفاهیم برنامهٔ اکتشاف مریخ مفهوم که در سال گذشته تأمین مالی شد، رباتی خودمختار است که فشردگی هِلکوپتر Ingenuity را در ازای برد بیشتری که بالها فراهم میآورند، تعویض میکند. مرکز تحقیقاتی لانگلی ناسا در همپتون، ویرجینیا، در حال توسعهٔ MERF (پرواز الکتریکی قابل استفاده مجدد مریخ) است؛ این وسیله شبیه یک بال منفرد با دو پروانه است که امکان بلند شدن عمودی و معلق ماندن در هوا را میدهد. (بدنه و دم برای این طراحی بسیار سنگین خواهد بود.) در حالی که پرنده با سرعت بالایی در آسمان میسراید، ابزارهای زیر بطن آن میتوانند سطح را نقشهبرداری کنند.
در سایز کامل، MERF بهطول حدود یک مینیباس بزرگ باز میشود. مهندسان لانگلی یک نمونهٔ نیمنقشهای را تست کردهاند و آن را در یک میدان در دانشگاه ویرجینیا پرواز دادهاند تا آیرودینامیک طراحی و مواد سبک وزن ربات را که برای پرواز در جو نازک مریخ حیاتیاند، بررسی کنند.
همچنین پروژههای دیگری که بر روی اشکال جدید تولید انرژی، دریلها و تجهیزات نمونهبرداری، و نرمافزارهای پیشرفتهٔ خودمختار متمرکز هستند، راههای متعددی برای ناسا فراهم میکنند تا در آینده بهپیشنهادهای بیشتری برای کاوش مریخ دست یابند.
تماسهای رسانهای
Andrew Good
آزمایشگاه پیشرانش جت، پاسادینا، کالیفرنیا
818-393-2433
andrew.c.good@jpl.nasa.gov
Alise Fisher / Alana Johnson
دفتر مرکزی ناسا، واشینگتن
202-617-4977 / 202-672-4780
alise.m.fisher@nasa.gov / alana.r.johnson@nasa.gov
2025-131