فرود فونیکس درمریخ

«فونیکس» فردا به سلامت درسیاره سرخ فرودخواهد آمد؟
لحظات بیم و امید خطرناکترین ماموریت مریخ درگفت‌وگوی ایسنا با معاون ایرانی ‌مرکزJPL ناسا‌

در شرایطی که تاکنون نیمی از تلاش‌ها برای اعزام کاوشگرها به سیاره سرخ با شکست مواجه شده است، دانشمندان مرکز JPL آژانس فضایی آمریکا لحظات پر بیم و امیدی را در آستانه فرود تاریخی مریخ‌نشین «فونیکس» در قطب شمال مریخ تجربه می‌کنند.

 فضاپیمای «فونیکس»(ققنوس) که از خاکستر فضاپیماهای نافرجام ناسا برخاسته است، 13 مردادماه سال گذشته سفر پر فراز و نشیب 700 میلیون کیلومتری‌اش را در اعماق فضا به سوی مریخ آغاز کرده و می‌رود تا ساعاتی دیگر بخت خود را برای فرود در سطح این سیاره آزمایش کند.

«فونیکس»، نخستین فضاپیمایی است که در قطب شمال مریخ فرود می‌آید و امکان مشاهده و شناسایی کلاهک قطبی سیاره را فراهم خواهد کرد.

هدف از این سفر فضایی بررسی ترکیبات کلاهک یخی قطب شمال سیاره و وجود آب مایع و شرایط لازم برای وجود حیات احتمالی در این بخش از سیاره سرخ است

«فونیکس» برخلاف ماموریت های قبلی همچون مریخ‌نوردان دوقلوی «روح» و «فرصت» به جای حرکت در میان دشت ها یا دره ها، در جای خود ثابت می ماند و با حفاری به عمق سنگ ها و یخ های قطب شمال مریخ نفوذ می‌کند تا به طور مستقیم آنها را بررسی کند.

گروه «علمی - پژوهشی» خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا) در آغاز این ماموریت در گفت‌وگو با دکتر فیروز نادری، دانشمند برجسته ایرانی و معاون مرکز فضایی JPL (آزمایشگاه پیشرانش جت) ناسا ـ که برنامه‌ریزی و اجرای ماموریت «فونیکس» (Phoenix) توسط دانشمندان آن صورت گرفته است - از اهداف و دستاوردهای متصور از این ماموریت، مراحل مختلف آن، نحوه حرکت و کنترل مسیر فضاپیما، نحوه فرود آن و روند کاوش‌های سه ماهه آن بر روی مریخ را جویا شد.

دکتر نادری در تشریح روند اجرای ماموریت فضایی «فونیکس» گفت: ماموریت مریخ‌نشین «فونیکس» شامل سه مرحله اساسی است؛ یکی پرتاب آن به مداری در نزدیکی زمین است، مرحله‌ بعد رسیدن فضاپیما به مقصد و فرود آن در قطب شمال مریخ در پنجم خردادماه 87 و مرحله بعدی کاوش‌های علمی «فونیکس» در سطح مریخ است.

230 هزار کیلوگرم سوخت برای حمل فضاپیمای 700 کیلوگرمی

وی با اشاره به این که راکت حامل «فونیکس» ساعت 5 و 26 دقیقه صبح شنبه 13 مردادماه سال 86 (به وقت فلوریدا) به فضا پرتاب شد، خاطرنشان کرد: راکت DELTAII که مریخ‌نشین «فونیکس» را به فضا برد هم خود بسیار قابل توجه است. ارتفاع این راکت به اندازه‌ یک ساختمان 13 طبقه است و حدود 230 هزار کیلوگرم وزن دارد و این در حالی است که وزن فضاپیمایی که در نوک این راکت نصب شده، تنها 700 کیلوگرم است که نشان می‌دهد چه سوخت عظیمی نیاز است تا جسمی با چنین وزنی به فضا پرتاب شود.

دکتر نادری خاطرنشان کرد: این راکت یک موتور اصلی داشت که با سوخت مایع کار می‌کند و 9 کمک راکت که به دور آن پیچیده شده‌اند تا انرژی بیشتری به آن بدهند که شش کمک راکت همزمان با موتور اصلی روی زمین روشن شد و «شل» آن پس از یک دقیقه جدا شده و در اقیانوس سقوط کرد و سه کمک راکت دیگر پس از کاهش وزن راکت در فضا روشن شدند که آنها هم بعد از سه دقیقه سوخته و به اقیانوس سقوط کردند. موشک، 10 دقیقه بعد از پرتاب به مداری در 200 کیلومتری زمین رسید که مقداری - کمتر از یک دور کامل – در این مدار دایره‌یی حرکت کرده و بعد قسمت‌های دوم و سوم موشک وایر کرده و آن را به سمت مریخ پرتاب کرد که تقریبا 9 دقیقه بعد از پرتاب تمام مراحل عملکرد موشک خاتمه یافته و فضاپیما عازم مریخ شد.

سفر صدها میلیون‌ کیلومتری فضاپیما تا مریخ بدون نیاز به سوخت!

وی تصریح کرد: باید توجه داشت که حرکت فضاپیما به سوی مریخ همانند حرکت هواپیما نیست که دائما سوخت مصرف کند بلکه همانند سنگی که پرتاب می‌شود از انرژی اولیه‌ای که به آن داده شده، استفاده می‌کند و بقیه مسیر را با شتاب اولیه‌ای که در مدار زمین پیدا کرده ادامه می‌دهد و چون در فضا جو وجود ندارد و فضاپیما با اصطکاک مواجه نیست، همین شتاب اولیه برای رساندن فضاپیما به مقصد کافی است. البته از آن‌جا که ممکن است در طول مسیر چند بار ناچار به اصلاح جهت آن شویم مقدار کمی سوخت همراه فضاپیما هست که البته فقط برای تصحیح مسیر احتمالی به کار می‌رود، نه حرکت دادن فضاپیما.

دکتر نادری با بیان این‌ که فضاپیمای فونیکس 9 ماه و نیم پس از پرتاب و طی 700 میلیون کیلومتر مسافت به مریخ می‌رسد، اظهار کرد: البته فاصله زمین تا مریخ در زمان پرتاب فضاپیما کمتر از 700 میلیون کیلومتر است ولی نحوه‌ پرتاب فضاپیما به این صورت است که آن را مستقیما به سمت مریخ در جایی که در زمان پرتاب قرار دارد نفرستاده‌ایم بلکه به جایی در مدار حرکت مریخ می‌فرستیم که در زمان خاصی مریخ و فضاپیما با هم در آن نقطه تلاقی می‌کنند.

وی فعالیت‌های لازم در طول این 9 ماه و نیم آینده را تقریبا ساده عنوان کرد که شامل کنترل دقیق مسیر حرکت فضاپیما در شش نوبت و اعمال اصلاحات لازم لازم در مسیر حرکت فضاپیما است.

فرود، مشکل‌ترین مرحله ماموریت «فونیکس»

مدیر ایرانی آژانس فضایی آمریکا با اشاره به این‌که مشکل‌ترین مرحله‌ ماموریت «فونیکس»، فرود فضاپیما در سطح مریخ در بعد از ظهر 25 ماه مه (پنجم خرداد) است، اظهار داشت: مریخ مرز مشخصی ندارد ولی اصطلاحا از ارتفاع 125 کیلومتری سطح مریخ را داخل فضای مریخ محسوب می‌کنند. فضاپیمای «فونیکس» با سرعتی نزدیک به 20 هزار کیلومتر در ساعت به فاصله‌ 125 کیلومتری مریخ می‌رسد و چالش اصلی کاهش این سرعت فوق‌العاده در مدت 7، 8 دقیقه برای جلوگیری از تصادم فضاپیما با سطح سیاره است.

وی خاطرنشان کرد: غلظت جو مریخ یک صدم جو زمین است؛ با این حال اصطکاک حاصل از همین جو رقیق می‌تواند تا حد زیادی انرژی فضاپیما را کاهش دهد. در چهار، پنج دقیقه اول با این که هیچ کار خاصی انجام نمی‌دهیم ولی 90 درصد سرعت فضاپیما به دلیل همین اصطکاک بین فضاپیما با جو سیاره کاسته شده و سرعت آن به حدود 2 هزار کیلومتر در ساعت می‌رسد. البته فضاپیما به شدت داغ می‌شود و دمای آن به 3000 درجه فارنهایت هم می‌رسد که اگر یک سپر آتشین نداشته باشد، می‌سوزد. لذا مهمترین مساله این است که یک سپر حرارتی قوی برای تحمل حرارت در 4، 5 دقیقه‌ اول فرود به آن بدهیم. پس از آن با این‌که سرعت فضاپیما به شدت کاهش یافته ولی ارتفاع باقی‌مانده هم تنها 13 تا 14 کیلومتر است (تقریبا به اندازه‌ی ارتفاع پرواز هواپیماهای معمولی) در حالی که سرعت فضاپیما 2000 کیلومتر بر ساعت (دو برابر سرعت صوت) است. در این مرحله چتر نجات باز می‌شود که باید از استحکام بسیار بالایی برخوردار باشد که بتواند حدود دو، سه دقیقه فضاپیما را نگه دارد تا فضاپیما به ارتفاع 600 متری از سطح مریخ می‌رسد و بعد از آن فضاپیما جدا می‌شود و فقط در 30 ثانیه آخر راکت‌هایی روشن می‌شوند تا سرعت فضاپیما باز هم کاهش یابد تا در نهایت فرود آید.

نامشخص بودن محل فرود فضاپیما در محدوده‌ای به وسعت 14 در 100 کیلومتر

دکتر نادری که در آغاز این ماموریت (تابستان گذشته) با ایسنا گفت‌و‌گو کرده بود درباره‌ میزان دقت فرود فضاپیمای «فونیکس» با توجه به خطرات فرود این کاوشگر غیرمتحرک در محل‌های ناهموار گفت: با فن‌آوری‌های موجود دقت فرود فضاپیما محدوده‌ای بیضی شکل با اقطار 14 و 100 کیلومتر است و محل فرود فضاپیما را نمی‌توان دقیق‌تر از این تعیین کرد و فضاپیما جایی در داخل این محدوده بیضی شکل فرود می‌آید.

وی خاطرنشان کرد: یک خطر اساسی در ماموریت «فونیکس» همین است که مریخ‌نشین در محل مناسبی فرود نیاید؛ چون برخلاف «اسپیریت» و «آپورچونیتی» ارابه(کاوشگر متحرک) نیست و روی سه پا ثابت است. اگر فضاپیما فرضا در منطقه‌ای با سنگ‌های نیم متری فرود آید قابل تحمل است ولی اگر در جایی فرود آید که سنگ‌های آن از نیم متر بزرگ‌تر باشد با مشکل مواجه می‌شویم؛ چون نمی‌توان پنل‌های خورشیدی را باز کرد یا اگر در زاویه‌ای حاد بنشیند امکان واژگونی آن وجود دارد؛ لذا اگر تمام مراحل ماموریت دقیق دقیق انجام شده باشد مرحله‌ی آخر فرود فقط دست خداست و نمی‌توان پیش‌بینی کرد که در موقع فرود چه پیش خواهد آمد.

دکتر نادری در عین حال تصریح کرد: البته قبل از آغاز ماموریت به وسیله‌ کاوشگرهای مدارگرد مریخ مثل MRO از منطقه تصویربرداری کرده و چند منطقه را به دلیل شرایط خاص آنها رد کرده‌ایم و بهترین محل برای فرود انتخاب شده ولی به هر حال فضاپیما در یک محدوده‌ی بیضی 14 در 100 کیلومتر فرود می‌آید که احتمال بروز مشکل وجود دارد.

وی تصریح کرد: صرف نظر از خطر فرود در محلی نامناسب برای پایین آمدن فضاپیما در مریخ از دو ابزار جدید استفاده می‌کنیم که ریسک فرود را افزایش می‌دهد،‌ یکی رادار تازه‌ای است که باید قدرت بخش سرعت و ارتفاع را در هنگامی که فضا پیما به مریخ نزدیک می‌شود داشته باشد که با وجود دقت بسیار بالایی که شده هنوز خیلی نگرانیم و دیگر این که موتورهایی که در 30 ثانیه آخر فرود برای کاهش سرعت فضاپیما به کار می‌روند نیز تاکنون استفاده نشده‌اند.

ناسا در قطب شمال مریخ دنبال چیست؟

مدیر سابق ماموریت‌های مریخ ناسا با اشاره به این‌که فضاپیمای «فینیکس» نخستین کاوشگری است که به نزدیک قطب شمال مریخ اعزام می‌شود، اظهار داشت: موقعیت محل فرود فینیکس نسبت به قطب شمال مریخ تقریبا معادل شمال ایالت آلاسکا به قطب شمال زمین یعنی نزدیک مدار 70 درجه است. علت این منطقه اطلاعات حاصل از ماموریت اودیسه در سه چهار سال پیش است که نشان داد در نزدیکی قطب شمال مریخ بسیار بیش از آن‌چه فکر می‌کردیم آب به صورت یخ‌زده وجود دارد و نیازی هم نیست که تا عمق زیادی را کاوش کنیم. هدف این ماموریت این است که بفهمیم آیا اصولا آب به صورت مایع هم در زیر سطح مریخ وجود دارد که وجود آب مایع نشان‌دهنده‌ مناسب بودن محل برای حیات احتمالی است.

وی خاطرنشان کرد: فضاپیمای «فینیکس» به بازویی دو متری مشابه بازوی انسان – دارای شانه و آرنج – مجهز است که به جای انگشتان آن بیلچه‌ای قرار دارد که می‌تواند تا عمق نیم متری سطح نفوذ کند و علاوه بر آن به وسایل و تجهیزات مجهز شده که بتواند مواد حاصل از کندن سطح مریخ را بررسی کند.

بررسی ترکیبات مریخ با دقتی تا یک هزارم قطر مو!

دکتر نادری درباره لوازم و تجهیزات علمی موجود در این کاوشگر به ایسنا گفت: در ارتفاع دو متری مریخ‌نشین دو دوربین مشابه چشم انسان نصب شده که فاصله و قدرت دید آنها همانند چشم ماست و وضوح تصاویر گرفته شده با این دوربین‌ها یک مگاپیکسل (یک دهم دوربین‌های خوب موجود) است. یک دوربین هم در سر بیلچه انتهای بازوی کاوشگر متصل شده تا محدوده‌ اطراف آن را بررسی کند. علاوه بر این دو میکروسکوپ نوری و نیروی اتمی با قابلیت تشخیص تا یک هزارم قطر مو و یک سیستم هواسنج با قابلیت بررسی دما و فشار جو در طول شبانه‌روز و ... دارد که این هواسنج خود دارای یک سیستم لیزری است که از انعکاس پرتو تابیده شده به سوی جو مریخ بررسی‌های جوشناسی انجام می‌دهد.

دانشمند ایرانی آژانس فضایی ناسا تصریح کرد: اساسی‌ترین ابزارهای کاوشگر «فونیکس» دو آزمایشگاه شیمی است که نمونه‌های تهیه شده از خاک و یخ زیر سطح مریخ را بررسی می‌کنند. این آزمایشگاه‌ها دارای هشت اجاق کوچک استوانه‌ای به طول 1 سانتی‌متر و قطر 2، 3 میلی‌متر است که نمونه‌های جمع‌آوری شده در این اجاق‌ها تا نزدیک 1000 درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بیند تا مشخص شود که آب یخ‌زده در چه دمایی از یخ به آب مایع و در چه دمایی به بخار تبدیل می‌شود که با توجه به تفاوت این شاخص‌ها در مواد مختلف می‌توان نوع مواد و ترکیبات موجود در آن منطقه از مریخ را تعیین کرد که خصوصا به دلیل ترکیبات حاوی کربن هستیم که عنصری اساسی در حیات است. یکی دیگر از ابزارهای این آزمایشگاه‌های مینیاتوری شیمی، pH متر (ابزارهای اندازه‌گیری اسیدیته) است که مواد جمع‌آوری شده را در آبی که همراه فضاپیما به مریخ برده‌ایم حل کرده و اسیدیته آنها را اندازه‌گیری می‌کند.

«فونیکس» در جست‌و‌جوی شرایط حیات است نه حیات احتمالی!

وی با اشاره به این‌که مدت ماموریت «فینیکس» در سطح مریخ 90 روز است و بعد از آن به دلیل برودت شدید سطح فضاپیما از یخ پوشیده شده و از کار می‌افتد، خاطرنشان کرد: وجود آب یخ‌زده در منطقه فرود مریخ‌نشین «فینیکس» برای ما مسجل است و هدف ما بررسی این مساله است که آیا این منطقه قابلیت میزبانی حیات - به شکل تک‌سلولی – را دارد یا نه که لازمه‌ آن وجود آب به صورت مایع – غیر یخ‌زده – در زیر سطح سیاره و همچنین وجود کربن است. فینیکس وجود این دو عامل موثر در حیات را بررسی می‌کند؛ چون تجهیزات آن قادر به تشخیص وجود موجودات زنده احتمالی نیست و تنها وجود این دو شرط مهم برای حیات را بررسی می‌کند.

دکتر نادری در عین حال تصریح کرد: البته در صورت وجود احتمالی حیات در مریخ و برجا ماندن شاخص‌هایی از آنها احتمال تشخیص شانسی آنها وجود دارد ولی هدف اصلی از این ماموریت کشف موجودات زنده احتمالی در مریخ نیست و هدف اصلی تخمین قابلیت این منطقه برای وجود حیات است. ما نمی‌دانیم حیات احتمالی در مریخ به چه صورت بوده و چگونه خود را نشان می‌دهد؛ بنابراین ابزارهایی که بتواند مستقیما آن را کشف کند در اختیار نداریم.

وی در ادامه در پاسخ به این سوال که با توجه به برودت بالای قطب شمال مریخ چرا جست و جوی حیات احتمالی در مریخ در مناطق گرم‌تر (نزدیک به استوا) مریخ انجام نمی‌شود، اظهار داشت: علت انتخاب قطب شمال مریخ این است که از وجود آب در زیر سطح آن‌جا مطمئنیم ولی در جاهای گرم‌تر مریخ مشخصا آب پیدا نکرده‌ایم؛ لذا احتمال یافتن حیات در آن‌جا خیلی کم است. مساله‌ اساسی در بررسی احتمال حیات، وجود آب مایع است، نه دمای بالا.

«فونیکس» از خاکستر یک ماموریت شکست‌خورده برخاسته است!

مدیر ایرانی ناسا درباره‌ وجه تسمیه ماموریت «فونیکس» (ققنوس) گفت: «ققنوس» نام مرغی افسانه‌یی است که پس از سوختنش، پرنده دیگری از خاکستر آن به دنیا می‌آید و دلیل نامگذاری ماموریت اخیر به نام «ققنوس» زنده نگه داشتن خاطره‌ی یکی از ماموریت‌های پیشین اعزام کاوشگر به مریخ است که با شکست مواجه شد.

وی خاطرنشان کرد: ناسا سال 2000 دو سفینه را به مریخ فرستاد که هر دو با شکست مواجه شد و آن موقع بود که از من خواستند ریاست ماموریت‌های مریخ ناسا را بر عهده بگیرم. در آن زمان دو فضاپیما را برای پرتاب به مریخ آماده کرده بودیم که به دلیل حوادث پیش آمده پرواز یکی از آنها که قرار بود در مریخ فرود بیاید را متوقف کردم تا علت شکست ماموریت‌های قبلی را بفهمیم و از حادثه‌ای دیگر پیش‌گیری شود و دیگری را که یک مدارگرد بود به فضا فرستادیم. به همین دلیل حالا که فکر می‌کنیم به علت شکست ماموریت‌های قبلی پی برده و با رفع آنها فضاپیمای دیگری را به سمت مریخ می‌فرستیم به پیشنهاد مدیر علمی این برنامه آن را ققنوس (فونیکس) نامگذاری کرده‌ایم. یعنی از خاکستر آن فضاپیما که از بین رفت یک سفینه جدید به وجود آورده‌ایم.

حیات فرازمینی مهمترین سوال بشر!

مدیر سابق ماموریت مریخ ناسا در پایان در پاسخ به این سوال که با توجه به یافته‌های سال‌های اخیر که امیدواری دانشمندان را نسبت به وجود حیات احتمالی در مریخ نسبت به دهه‌های قبل کاهش داده است، جست وجوی حیات حقیقتا تا چه حد در پیشبرد ماموریت‌های مریخ موثر بوده و خود دانشمندان تا چه قدر با این هدف و آرزو این طرح‌ها را دنبال می‌کنند، اظهار داشت: اصولا این سوال که حیات در دنیا تنها مختص زمین است یا جای دیگری هم وجود دارد، شاید بزرگترین سوال علمی بشر باشد و این سوال را با یکی، دو ماموریت و بررسی یکی، دو مکان نمی‌توان پاسخ داد. ما جواب این پرسش بزرگ را از چند محور دنبال می‌کنیم که بررسی مریخ یکی از آنهاست، ما همچنین با تلسکوپ‌های عظیم مشغول بررسی ستاره‌های بزرگ در ورای منظومه شمسی هستیم تا وجود سیاراتی مشابه زمین در گرداگرد آنها را بررسی کنیم در حالی که با علم و فن آوری کنونی امکان سفر به آنها را نداریم.