گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
اخیرا خبر رسیده که آژانس فضایی ناسا قصد دارد تا پهپاد نبوغ (Ingenuity) را برای اولین پروازش در سطح سیاره مریخ آماده کند. در ادامه با ما همراه باشید.
پهپاد نبوغ (Ingenuity) اولین وسیله پروازی بوده که توسط بشریت به یک سیاره دیگر فرستاده شده است؛ آژانس فضایی ناسا این هلیکوپتر کوچک را همراه با جدیدترین مریخ نورد خود، استقامت (Perseverance)، به سیاره سرخ فرستاد و اخیرا خبر رسیده که ناسا قصد دارد تا به زودی نبوغ را در آسمان مریخ به پرواز دربیاورد.
در تابستان گذشته بود که سه کشور از بازیگران مهم حوزه صنعت هوافضا ماموریت‌هایی را برای کاوش سیاره سرخ آغاز کردند؛ چین، امارات متحده عربی و آمریکا هرکدام کاوشگری را در ماه‌های گذشته به سیاره سرخ فرستادند و در میان این تجهیزات پیشرفته، هلیکوپتری به نام نبوغ همراه با کاوشگر استقامت ناسا به مریخ فرستاده شد.
پرواز پهپاد نبوغ
با رسیدن استقامت به مقصدش در 18 فوریه گذشته، اخبار مختلفی در مورد مراحل گوناگون فرود و شروع به کار این مریخ نورد منتشر شد و در دنیای هوافضا توجه‌ها بار دیگر به سیاره سرخ و تازه‌ترین ربات آژانس فضایی ایالت متحده در این جرم آسمانی جلب شد. در همین رابطه، گفته شده که در اوایل ماه آوریل، ناسا پهپاد نبوغ را برای اولین پرواز کنترل شده خود که یک رکوردشکنی به حساب می‌آید، آماده می‌کند.
دانشمندان ناسا اعلام کرده‌اند که این وسیله پروازی در اولین تلاش خود برای مدت 30 روز در آسمان مریخ به پرواز درمی‌آید و توانایی‌های نبوغ برای کاوش آسمان مقصدش در این مدت سنجیده خواهند شد. گفته شده که پرواز مورد نظر به هیچ وجه قبل از 8 آوریل انجام نمی‌شود و پیش از رسیدن به تاریخ مورد نظر، تیم هدایتگر نبوغ باید مقدمات این رکوردشکنی شگفت‌انگیز در صنعت هوافضا را آماده کنند.
در میان چالش‌هایی که پرواز در سطح مریخ را با چنین کاری در سطح سیاره زمین متفاوت می‌کنند، می‌توان به جاذبه، غلظت اتمسفر و همچنین میزان انرژی خورشیدی دریافتی این جرم آسمانی اشاره کرد؛ بررسی‌ها نشان داده که جاذبه مریخ حدودا یک سوم زمین بوده و جو این سیاره هم به اندازه 1 درصد اتمسفر زمین غلیظ است. چنین موضوعی باعث می‌شود تا به پرواز درآوردن یک وسیله کنترل از راه دور که با برهم زدن توده‌های هوا کار می‌کند، در اتمسفری به رقیقی مریخ کار دشواری باشد.
چالش‌های سیاره سرخ
اینجا تصویری را از پهپاد مریخی نبوغ می‌بینیم که به قسمت پایینی مریخ نورد استقامت متصل شده است. بخش مکعبی شکل تصویر بدنه اصلی این وسیله پروازی بوده و باله‌های قسمت چرخان پهپاد هم به خوبی در تصویر مشخص هستند.
از طرف دیگر سیاره سرخ به واسطه موقعیت خاصش در منظومه شمسی تنها نیمی از انرژی متوسط دریافتی زمین از خورشید را به صورت روزانه از این ستاره می‌گیرد. این میزان انرژی کمتر باعث می‌شود تا شارژ باتری‌های هر نوع وسیله‌ای که در سطح مریخ فعالیت دارد، کار دشواری باشد و از آنجایی که پهپاد نبوغ هم با چنین سیستمی انرژی خود را تامین می‌کند، چالش‌های مورد نظر فعالیت این وسیله پروازی را هم به دردسر می‌اندازند.
در طول شب، دمای سیاره سرخ به 90- درجه سلسیوس می‌رسد و چنین سرمایی می‌تواند به راحتی هر وسیله برقی که به خوبی درون حفاظ قرار نگرفته را خراب کرده و از کار بیاندازد. هم‌اکنون هلیکوپتر مریخی نبوغ به قسمت پایینی کاوشگر مادر خود متصل بوده و استقامت هم مشغول جابه‌جایی به محلی است که به زودی به عنوان نقطه شروع پرواز نبوغ مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
حدودا 120 سال پیش بود که برادران رایت اولین وسایل پروازی برای بلند کردن بشر از سطح زمین و جابه‌جایی در آسمان را اختراع کردند و هم‌اکنون می‌بینیم که آژانس فضایی ناسا در شرف عملی کردن یک موفقیت تاریخی دیگر است که تا ده‌ها و قرن‌ها از یاد بشریت نمی‌رود.
شگفتی‌های بالگرد مریخی ناسا
جالب است بدانید که پهپاد نبوغ با ارتفاعی که تا زیر زانو بوده و وزن دو کیلوگرمی خود، نمی‌تواند در اتمسفر زمین پرواز کند. با این حال دانشمندان ناسا این وسیله را از روز اول به گونه‌ای ساخته‌اند که برای به حرکت درآمدن در آسمان سیاره سرخ ایدئال باشد. هزینه ساخت این هلیکوپتر مریخی 80 میلیون دلار بوده و سه سال طول کشیده تا وسیله مورد نظر از طرح‌های اولیه به پهپادی با قابلیت کنترل از راه دور تبدیل شود.
برای برطرف کردن چالش‌های مربوط به غلظت اتمسفر مریخ، پره‌های 1.2 متری نبوغ باید تا 3 برابر سریع‌تر از سرعت مورد نیاز برای پرواز در جو زمین، بچرخند. هرکدام از پره‌های به کار رفته از فیبر کربن ساخته شده‌اند و به همین خاطر به راحتی هوای اطراف خود را برهم می‌زنند؛ از طرف دیگر وزن این پره‌ها به قدری کم بوده که هرکدام تقریبا به سنگینی یک کاغذ سایز A4 هستند!
این پره‌ها به شدت نازک‌اند و در عین حال فوق‌العاده قوی هستند. قسمت پایینی پهپاد نبوغ به پاهایی فنری مجهز شده که به هنگام فرود وسیله از وارد شدن آسیب به آن جلوگیری می‌کنند. در مرکز هلیکوپتر مریخی هم نوعی کامپیوتر کوچک کار گذاشته شده تا بتوان از طریق آن حجم تصاویر و داده‌های مختلف جمع‌آوری شده توسط نبوغ را پردازش و دسته‌بندی کرد. دانشمندان ناسا می‌گویند که پردازشگر قرار گرفته در این بالگرد کوچک 100 برابر از پردازشگر مریخ نورد استقامت قوی‌تر است.
مسیر پرواز پهپاد نبوغ
طبق تصویر بالا هلیکوپتر مریخی ناسا در منطقه‌ای نزدیک به محل فرود استقامت شروع به پرواز خواهد کرد و مریخ نورد ناسا هم از فاصله 60 متری این پهپاد را زیر نظر می‌گیرد. گفته شده که در طول 31 روز زمینی، نبوغ پنج پرواز مجزا را انجام خواهد داد. پیش از هرکدام از این پروازها، تیم کنترل کننده باید شرایط هوایی آن روز در مریخ را کنترل کرده و از طرف دیگر، سلامت تجهیزات مختلف نبوغ را کنترل کنند. پس از تایید هرکدام از این مولفه‌ها، فرمان شروع پرواز به سیاره سرخ فرستاده می‌شود و به محض دریافت شدن این سیگنال‌ها، پهپاد نبوغ شروع به پرواز می‌کند.
برخلاف پهپاد های زمینی، بالگرد مریخی ناسا باید به صورت خودکار پرواز کرده و بر اساس اطلاعاتی که از سنسورها و دو دوربین قرار گرفته روی خود جمع‌آوری می‌کند، مسیر حرکت، سرعت جابه‌جایی و داده‌هایی از این دست را جمع‌آوری کند. هرکدام از این دوربین‌ها در هر ثانیه 30 عکس مجزا می‌گیرند.
در پرواز اول که به احتمال قوی 8 آوریل آینده انجام می‌شود، نبوغ 3 متر از سطح فاصله می‌گیرد و برای مدت 30 ثانیه در آسمان پرواز می‌کند. پس از تکمیل این مراحل پهپاد به زمین نشسته و تا فرا رسیدن زمان پرواز دوم صبر می‌کند. پرواز اول بیش از هر چیز برای مشخص کردن پایه‌ای‌ترین پارامترها بوده و هدف از این اقدام، مشخص کردن این موضوع بوده که شرایط پروازی در سطح سیاره سرخ چگونه است.
نقاط حساس ماموریت
در پروازهای دوم و سوم، ارتفاع حداکثری 5 متر خواهد بود و پس از رسیدن به این ارتفاع، نبوغ تا 15 متر از محل بلند شدن دور می‌شود و با سرعت حرکتی 2 متر بر ثانیه، در آسمان مریخ مانور می‌دهد. اگر تمامی مراحل ماموریت در این سه پرواز اولیه به خوبی پیش روند، تصمیم گیری‌های جاه‌طلبانه‌تری برای دو پرواز آخر نبوغ در نظر گرفته شده‌اند و انتظار می‌رود که این وسیله پروازی سریع‌تر، بلندتر و دورتر از مراحل اولیه پرواز کند. البته گفته شده که جان سالم به در بردن از اولین شب مریخی خود چالش مهمی بوده که پهپاد نبوغ باید قبل از هر چیزی آن را با موفقیت پشت سر بگذارد.
اما پراضطراب‌ترین قسمت ماموریت پیش رو کدام است؟ با اینکه محققان آژانس فضایی آمریکا بالگرد مریخی نبوغ را چندین مرتبه روی زمین آزمایش کرده‌اند، دو بخش از مراحل ماموریت مورد نظر از همه حساس‌تر هستند. بخش اول به جدا شدن نبوغ از استقامت مربوط می‌شود و گفته شده که انداختن این بالگرد روی سطح مریخ کمی اضطراب آورد است. فرح الیبی (Farah Alibay)، هدایتگر ربات نبوغ می‌گوید که جدا شدن از مریخ نورد مادر به این معنا بوده که پهپاد ناسا باید انرژی مورد نیاز برای شارژ باتری‌ها را از خورشید دریافت کند و این اتفاق باید در 25 ساعت اولیه پس از جدا شدن از استقامت رخ دهد.
شب‌های سرد مریخ
در واقع مریخ نورد ناسا نبوغ را روی سطح رها می‌کند و سپس خودش از محل مورد نظر دور می‌شود. حال به گفته الیبی اگر این کاوشگر نتواند به موقع از نبوغ دور شود، امکان دارد که نور کافی به بالگرد مورد نظر نرسد و در نتیجه، این وسیله پروازی انرژی کافی برای زنده ماندن در شب اول اقامتش در مریخ را نخواهد داشت.
طراحان پهپاد نبوغ نوعی وسیله گرمایشی را برای گرم نگه داشتن این هلیکوپتر در سرمای شدید مریخ تعبیه کرده‌اند که اگر انرژی کافی برای تامین برق بخاری تامین نشود، باتری‌های نبوغ در شب اول اقامت یخ می‌زنند و کل ماموریت 80 میلیون دلاری به پرواز درآوردن اولین هلیکوپتر در یک سیاره دیگر شکست می‌خورد. مسئولان کار با این بالگرد مریخی می‌گویند که شب اول اقامت همه چیز را در مورد توانایی‌های نبوغ برای زنده نگه داشتن خود ثابت می‌کند و به ما نشان می‌دهد که مدل‌های در نظر گرفته شده برای طراحی این وسیله با شرایط واقعی سیاره سرخ تطابق دارند یا خیر؟
بخش حساس بعدی در ماموریت نبوغ اولین پرواز این وسیله بوده که اگر شب اول جدا شدن از مریخ نورد استقامت به خوبی پیش رود، نگرانی بعدی الیبی و همکارانش با موفقیت طی کردن هرکدام از مراحل این پرواز خواهد بود.
یکی از فعالیت‌های تیم الیبی در حوزه شبیه‌سازی، ساخت محفظه‌ای فضایی بود که شرایط سطح سیاره سرخ را تا حد امکان برای آزمایش نبوغ روی سطح زمین فراهم می‌کرد. با وجود تمامی این آماده‌سازی‌ها، هنوز مشخص نیست که مریخ دقیقا چه چالش‌هایی بر سر راه پرواز پهپاد نبوغ ایجاد خواهد کرد.
استریم زنده پرواز پهپاد نبوغ
دانشمندان ناسا فرمان پرواز را در ابتدای صبح برای نبوغ می‌فرستند و پس از دریافت سیگنال، باید بین 4 تا 5 ساعت صبر کرد تا داده‌های ثبت شده از سنسورهای این پهپاد به زمین مخابره شوند. به این ترتیب پرواز اولیه نبوغ به غیر از مریخ نورد استقامت توسط هیچ شخص یا وسیله دیگری قابل مشاهده نخواهد بود.
دکتر الیبی می‌گوید که سنسورهای نبوغ به هنگام پرواز ارتفاع و سرعت حرکت را ثبت می‌کنند و دوربین‌های تعبیه شده هم تصاویر زیادی می‌گیرند. در فاصله 60 متری، کاوشگر استقامت با دوربین خود از پرواز اولیه این بالگرد مریخی تصویربرداری می‌کند.
ناسا قصد دارد تا به محض دریافت داده‌های پرواز نبوغ، این تصاویر را به صورت زنده در کانال‌های خود استریم کند و این احتمال وجود دارد که در زمان مقرر شده، علاقه‌مندان بتوانند بلند شدن این پهپاد از زمین را برای اولین بار تماشا کنند. محل پرواز نبوغ پیش از این توسط ماهواره‌های ناسا کاملا آنالیز شده و داده‌های تصویری جمع‌آوری شده توسط این وسیله پروازی اطلاعات جدیدی را به دانشمندان نمی‌دهند؛ با این حال فرستادن پهپاد نبوغ به سیاره سرخ بهترین فرصت را برای آزمایش ایده به پرواز درآوردن یک پهپاد در جرم آسمانی به غیر از زمین، فراهم می‌کند.
اگر به شکلی معجزه‌آسا، تمامی پنج پرواز برنامه‌ریزی شده برای نبوغ به خوبی انجام شوند، ماموریت 31 روزه این پهپاد همان‌جا به پایان می‌رسد. در واقع دانشمندان ناسا این وسیله پروازی را برای فعالیت دیگری طراحی نکرده بودند و هدف اصلی جمع‌آوری اطلاعات مختلف از به پرواز درآوردن یک پهپاد در سطح مریخ بود. در پایان روز سی و یکم باتری‌های نبوغ از کار می‌افتند و وظیفه دیگری بر عهده این بالگرد رکوردشکن نخواهد بود.
نقش پیشرو هلیکوپتر مریخی نبوغ
الیبی می‌گوید که قطعات به کار رفته در ساخت نبوغ اکثرا از نوع تجاری بوده‌اند و هیچ‌کدام برای جان سالم به در بردن از سرمای شدید مریخ برای مدت طولانی ساخته نشده‌اند. گفته شده که پهپاد نبوغ راه را برای وسیله‌های پروازی پیشرفته‌تر، بزرگ‌تر و شگفت‌انگیزتر باز می‌کند؛ درست همان‌طور که کاوشگر سوجورنر (Sojourner) ناسا به عنوان اولین مریخ نورد تاریخ در سال 1997 راه را برای سایر ربات‌های آژانس فضایی آمریکا در سیاره سرخ باز کرد.
مطمئنا اگر قرار باشد روزی سطح سیاره مریخ توسط بشریت به شکلی گسترده‌تر کاوش شود، باید اولین نمونه‌های پهپاد و وسیله‌های پروازی دیگر روی این جرم آسمانی آزمایش شوند تا بتوان اثبات کرد که انجام چنین کاری ممکن است. از طرف دیگر یک هلیکوپتر مریخی نه تنها با سرعت بیشتری سطح مریخ را آنالیز می‌کند، بلکه به کمک این وسیله می‌توان با راحتی بیشتری به قسمت‌های صعب‌العبور و پردردسر مریخ دست پیدا کرد و از گوشه گوشه سیاره سرخ داده جمع‌آوری کرد.
به علاوه هر بخش از داده‌هایی که پهپاد نبوغ به زمین می‌فرستد، به زمینیان کمک می‌کند تا در مورد به پرواز درآوردن وسیله‌های گوناگون در آسمان مریخ دانش باارزشی کسب کنند و برای پروازهای پیچیده‌تر آماده شوند. الیبی اظهار کرده که برای ساخت وسیله‌ای که سال‌ها روی مریخ دوام آورد، باید سخت‌افزار سرسخت‌تری روی ربات کار گذاشته شود، اما پیش از هر چیز مجبوریم که در قالب ماموریت‌هایی ابتدایی، ثابت کنیم که ایده پرواز در آسمان مریخ عملی است.