پس از نزدیک به دو دهه در مدار سیاره سرخ، مدارگرد شناسایی مریخ ناسا (Mars Reconnaissance Orbiter یا MRO) در حال آزمودن یک روش جدید است.
مهندسان این فضاپیما را طوری آموزش داده‌اند که بتواند غلت بزند — آن هم نه یک کج شدن ساده، بلکه غلت‌های کامل و در مواردی تا مرز وارونه شدن.
هدف این مانورهای جسورانه، دستیابی به دیدی عمیق‌تر در زیر سطح مریخ و جست‌وجو برای نشانه‌های آب و یخ است.
آموزش غلت زدن به مدارگرد مریخ
خاستگاه ایده
این روش تازه توسط دانشمندان مؤسسه علوم سیاره‌ای (Planetary Science Institute) و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) ارائه شده است.
در فاصله سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴، مدارگرد MRO سه بار مانور چرخشی بزرگ — که تیم مأموریت آن را «غلت‌های بسیار بزرگ» می‌نامد — انجام داد تا عملکرد یکی از ابزارهای کلیدی خود را بهبود ببخشد.
گرت مورگان از مؤسسه علوم سیاره‌ای در توسان، آریزونا در این‌باره گفت:
«نه تنها می‌توانید به یک فضاپیمای قدیمی ترفندهای جدید یاد بدهید، بلکه با این کار می‌توانید نواحی کاملاً جدیدی از زیرسطح را برای کاوش در دسترس قرار دهید.»
برنامه‌ریزی پیشرفته و حفظ تعادل
مدارگرد شناسایی مریخ در ابتدا طوری طراحی شده بود که بتواند حداکثر تا ۳۰ درجه غلت بزند تا دوربین‌ها و سنسورهای خود را به سمت اهداف موردنظر در سطح مریخ نشانه برود.
این فضاپیما از ابتدا به‌عنوان یک سکوی انعطاف‌پذیر طراحی شده بود که می‌تواند در فضا بچرخد و تغییر جهت بدهد، به‌طوری‌که دانشمندان بتوانند دهانه‌های برخوردی، محل‌های فرود و دیگر ویژگی‌ها را نشانه‌گیری کنند.
رید توماس، مدیر پروژه MRO در آزمایشگاه JPL در کالیفرنیای جنوبی گفت:
«ما در این مورد منحصربه‌فرد هستیم که کل فضاپیما و نرم‌افزار آن طوری طراحی شده که به ما اجازه می‌دهد هر زمان که بخواهیم غلت بزنیم.»
اما غلت‌های بزرگ‌تر — در زاویه ۱۲۰ درجه یا بیشتر — موضوعی کاملاً متفاوت است. این حرکات نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و حفظ تعادل ظریف هستند.
چرا هر غلت اهمیت دارد؟
مدارگرد MRO پنج ابزار علمی اصلی دارد که هرکدام نیازهای متفاوتی دارند. وقتی یکی از آن‌ها به سمت مریخ نشانه می‌رود، ممکن است دیگر ابزارها از بهترین زاویه دید خود خارج شوند.
به همین دلیل، هر مانور باید چندین هفته قبل برنامه‌ریزی شود. تیم‌ها درباره این‌که کدام ابزار در چه زمانی فعال باشد، مذاکره می‌کنند.
در ادامه، یک الگوریتم هدایت کار را برعهده می‌گیرد و مدارگرد را به‌گونه‌ای هدایت می‌کند که غلت بزند و در عین حال پنل‌های خورشیدی را به سمت خورشید نگه دارد و آنتن را به سمت زمین نشانه بگیرد. در غلت‌های بسیار بزرگ، حتی این سیستم‌ها هم به‌طور موقت از کار می‌افتند.
رید توماس توضیح می‌دهد:
«غلت‌های بسیار بزرگ به یک تحلیل ویژه نیاز دارند تا مطمئن شویم در طول مانور، توان باتری‌ها برای انجام ایمن حرکت کافی است.»
چرخش برای دریافت سیگنال‌های راداری قوی‌تر
این مانورهای بزرگ به‌ویژه برای ابزار SHARAD (رادار کم‌عمق) مفید است. این ابزار برای مشاهده عمق حدود ۰٫۸ تا ۱٫۹ کیلومتری زیر سطح مریخ طراحی شده است.
SHARAD می‌تواند بین یخ، سنگ و ماسه تمایز قائل شود — قابلیتی حیاتی برای شناسایی منابع آبی که در آینده ممکن است فضانوردان از آن بهره بگیرند.
گرت مورگان در این‌باره گفت:
«SHARAD برای بررسی زیرسطح نزدیک طراحی شده، اما بخش‌هایی از مریخ وجود دارد که در حالت عادی برای ما دور از دسترس است. نگاهی نزدیک‌تر به این نواحی ارزش زیادی دارد.»
به‌طور معمول، سیگنال‌های SHARAD قبل از برخورد به مریخ از بخش‌هایی از بدنه فضاپیما بازتاب می‌شوند که باعث تداخل در داده‌ها می‌شود. اما با چرخاندن فضاپیما تا ۱۲۰ درجه، SHARAD به خط دید مستقیم دست پیدا می‌کند. این کار قدرت سیگنال را تا ده برابر یا بیشتر افزایش می‌دهد.
البته این بهبود، بهایی هم دارد. در طول مانور، MRO نمی‌تواند با زمین ارتباط برقرار کند یا باتری‌های خود را شارژ کند. به همین دلیل، در حال حاضر تیم مأموریت فقط می‌تواند سالی یک یا دو بار این غلت‌های بسیار بزرگ را انجام دهد.
ابزارهای قدیمی با ترفندهای جدید
SHARAD تنها ابزاری نیست که به این مانورهای تازه متکی شده است. ابزار Mars Climate Sounder (آشکارساز اقلیم مریخ) که یک رادیومتر ساخت JPL است، اکنون از قابلیت چرخش مدارگرد بهره می‌گیرد.
این ابزار دمای جو و تغییرات اقلیمی مریخ را ردیابی می‌کند و الگوهای طوفان‌های گردوغبار و تشکیل ابرها را آشکار می‌سازد.
در ابتدا، این ابزار از یک گیمبال برای تغییر زاویه دید خود استفاده می‌کرد. اما در سال ۲۰۲۴، این گیمبال دچار نقص شد. اکنون آشکارساز اقلیم مریخ به مانورهای چرخشی مدارگرد وابسته است.
آرمین کلین‌بوهل، سرپرست موقت این ابزار در JPL گفت:
«چرخش در گذشته محدودیتی برای علم ما بود، اما اکنون آن را در برنامه‌ریزی‌های روتین خود گنجانده‌ایم، هم برای مشاهده سطح و هم برای کالیبراسیون.»
مدارگرد مریخ پس از ۱۸ سال همچنان در اوج
مدارگرد شناسایی مریخ ناسا از سال ۲۰۰۶ در مدار سیاره سرخ می‌چرخد. با وجود قدمت بالا، این فضاپیما همچنان بسیار توانمند است.
این مانورهای چرخشی جدید نشان می‌دهند که حتی پس از ۱۸ سال حضور در فضا، این مدارگرد هنوز راه‌های تازه‌ای برای مشارکت در مأموریت‌های علمی پیدا می‌کند.
با چرخش‌های جسورانه در مسیرهای جدید، MRO به ما کمک می‌کند تا آن‌چه در زیر غبارهای مریخی نهفته است را ببینیم — و شاید، جایی را پیدا کنیم که در آن، آب انتظار کشف را می‌کشد.
عکس: NASA/JPL-Caltech
