آرام گرفتن بالگرد «نبوغ» بر سطح سیاره سرخ 

به لطف نبوغ مهندسانی که مأموریت «نبوغ» را راهی مریخ کرده بودند، انسان برای اولین بار توانست بالگردی را به شکل کنترل‌شده و با هدایت دقیق در جو سیاره‌ای غیر از زمین به پرواز درآورد.

هلی‌کوپتر کوچکی که مهندسان سازنده‌اش امیدوار بودند بتواند برای مدت ۳۰ روز مأموریتی غیرممکن را به انجام برساند، پس از نزدیک به سه سال فعالیت موفق روز ۱۸ ژانویه، ۲۸ دی، برای همیشه به پرواز خود خاتمه داد.

بالگردی کوچک برای زمین، پرنده‌ای شگفت‌انگیز برای مریخ

چرا باید پرواز هلی‌کوپتری کوچک بر مریخ تا این حد برای دانشمندان و مهندسان مهم و موفقیتش شورآفرین باشد؟ اگر ما مریخ‌نوردی رباتیک و بزرگ را با موفقیت به مریخ فرستاده‌ایم، چه چیزی در مورد یک ابزار پرنده کوچک می‌تواند مهم باشد؟

داستان این پرنده، به دو دلیل اصلی دارای اهمیتی حیاتی برای ادامه کاوش‌های مریخ است.

نخست اینکه مریخ را نباید با زمین مقایسه کنیم. جو غلیظ زمین امکان استفاده از پرنده‌هایی همچون بالگردها و هواپیماها را مهیا می‌کند. هواپیما برای پرواز خود نیازمند جوی غلیظ است که علاوه بر تأمین اکسیدکننده مورد نیاز برای سوخت، باله‌ای هواپیما بتواند بر روی آن سوار شوند.

نبوغ قرار بود حداکثر تا ارتفاع پنج‌متری از سطح مریخ پرواز کند اما رکوردی ۲۴ متری را به جا گذاشت

بالگردها نیز در جو غلیظ توانایی آن را دارند که با چرخش پروانه‌های خود نیروی بلندکننده (لیفت) لازم برای ابزارهای سنگین را فراهم کنند.

اما مریخ شرایط دیگری دارد.

برای مقایسه بد نیست نگاهی به رکوردهای پرنده مریخی «نبوغ» (Ingenuity) در مریخ بیندازیم. بر اساس محاسبه و پیش‌بینی مهندسان قرار بود این هلی‌کوپتر بتواند تا ارتفاع پنج‌متری از سطح مریخ ارتفاع بگیرد. اما در عمل «نبوغ» این رکورد را شکست و به سطح پروازی ۲۴ متری دست یافت.

این ارتفاع زیادی برای پرنده‌ای روی زمین نیست، اما مریخ جو فوق‌العاده رقیقی دارد و فشار جو در سطح آن معادل ۰.۶ درصد فشار جو زمین در سطح دریای آزاد است.

اگر بخواهید این سطح پرواز را با زمین مقایسه کنید، یک بالگرد برای اینکه بتواند در جو زمین در ارتفاعی پرواز کند که فشار جو در آن ارتفاع معادل فشار جو در سطح مریخ باشد، باید تا ارتفاع ۳۸ هزار متری سطح زمین اوج بگیرد.

بیشتر در این باره:

ناسا می‌گوید ماموریت هلیکوپتر «نبوغ» در مریخ پایان یافت

عمده بالگردهایی که در زمین داریم حداکثر تا ارتفاع چهار هزار و ۵۰۰ متری توان اوج گرفتن دارند. یعنی «نبوغ» در مقایسه، هشت و نیم برابر بیش از سقف پرواز بالگردهای زمینی، پرواز کرده است.

دوم اما به اهمیت کاوش هوایی در مریخ بازمی‌گردد. موضوعی که برای دانشمندان اهمیتی بالایی دارد. درحالی‌که مریخ‌نوردهای رباتیک ما می‌توانند کیلومترها در سطح مریخ راهپیمایی کنند، اما برای مسیریابی خود متکی به تصاویر ماهواره‌های اطراف مریخ و همین‌طور دوربین‌های نصب‌شده بر عرشه خود هستند. پرواز یک بالگرد می‌تواند مسیرهای دقیق‌تر و اهداف مهم‌تر پیش روی این مریخ‌نوردها را مشخص کند.

از سوی دیگر تصاویر دقیق هوایی از عارضه‌ها و همین‌طور پرواز درون و بر فراز دره‌ها و گودال‌هایی که مریخ‌نوردها نمی‌توانند به آن راه پیدا کنند، می‌تواند داده‌های باارزشی در اختیار دانشمندان قرار دهد که امکان دست‌یابی به آن از روش دیگری وجود ندارد.

تصویری از فوریه ۲۰۲۱ که مسیر طی شده و مکان مریخ‌نورد ناسا (نقطه آبی سمت چپ) و بالگرد نبوغ را در آن زمان نشان می‌دهد

داستان اما از این هم مهم‌تر است. «نبوغ» بیش از هر چیز قرار بود ثابت کند که چنین پروازهایی در مریخ ممکن است. با موفقیت خیره‌کننده آن، نسل بعدی کاوشگرهای مریخ چه در موارد رباتیک و چه احیاناً در کاوش‌های آینده سرنشین دار، می‌توانند مجموعه‌ای از این ابزارهای پرنده را با خود به مریخ ببرند، تا هم‌زمان فضای وسیعی از سطح مریخ را مورد بررسی قرار دهند.

داستان شگفت‌انگیز بالگرد مریخی

داستان فرستادن بالگرد مریخی اتفاقی نبود که یک‌شبه مطرح و اجرا شود. ناسا از سال ۲۰۱۲ به دنبال راهی برای طراحی و اجرای این مأموریت بود.

در آن سال چارلز الاچی، مدیر آزمایشگاه پیش‌رانش جت در ناسا، که مسئولیت کاوش‌های رباتیک را بر عهده دارد و تنی چند تن از مدیران دیگر برنامه مریخ و اکتشافات منظومه شمسی، ازجمله فیروز نادری، ایده‌های مختلفی برای مأموریت‌های آینده مریخ مطرح کردند.

یکی از این ابتکارات فرستادن بالگردی کوچک به همراه مأموریت مریخ ۲۰۲۰ بود که بعدتر به مریخ‌نورد «پشتکار» (Perseverance) معروف شد.

طرح‌های مقدماتی برای ساخت این ابزار که باید می‌توانست در شرایط دشوار مریخ کار کند، مطرح شد.

در درون پروژه مریخ‌نورد پشتکار، برخی از مهندسان با این فکر مخالف بودند و به همین دلیل هم تا سال ۲۰۱۸ طراحی و توسعه این ابزار بیرون از پروژه مریخ‌نورد پشتکار و با استفاده از بودجه‌های دیگر ناسا دنبال شد.

اعضای تیم کاری بالگرد نبوغ به هنگام دریافت پایان گرفتن اولین مأموریت آن در آوریل ۲۰۲۱

در گفت‌وگویی که سه سال پیش در مورد این مأموریت با دکتر فیروز نادری انجام دادم، او یادآور شد که حتی در بازه‌ای گفت‌وگوهایی با بخش خصوصی و به‌طور خاص جف بزوس، مدیر آمازون، برای پشتیبانی مالی صورت گرفته بود. اما در نهایت، با مخالفت بخش خصوصی، توسعه آن از سوی ناسا دنبال شد و سرانجام به‌عنوان بخشی از مأموریت پشتکار عازم مریخ شد.

قرار بود این بالگرد کوچک چند پرواز آزمایشی در مدت ۳۰ روز مریخی به انجام برساند و حداکثر تا ارتفاع پنج‌متری سطح پرواز کند. اما یک‌بار دیگر نبوغ مهندسان ناسا خود را به رخ کشید و این بالگرد نه‌تنها به‌جای سی روز، قریب به سه سال به فعالیت خود ادامه داد که موفق به انجام ۷۲ پرواز موفق با سقف پرواز ۲۴ متری شد و در مجموع بیش از ۱۷ کیلومتر پرواز کرد.

هنگام آخرین فرود بر سطح مریخ با وجودی که توانست به نرمی بر سطح بنشیند و ارتباطش با مریخ‌نورد مادر برقرار بود، اما پره‌ها دچار آسیب شدند و دیگر امکان پرواز برای این پرنده وجود ندارد.

گام‌های بعدی

موفقیت این بالگرد پنجره تازه‌ای را بر روی کاوش‌های مریخ باز کرده و از همین الان مهندسان در حال بررسی آزمایشگاه پرنده مریخی و همین‌طور ابزار گردآوری نمونه پرنده مریخ هستند.

استفاده از بالگردها و ابزارهای پروازی البته به مریخ محدود نخواهد بود. جو غلیظ زهره و قمر تیتان در اطراف سیاره زحل، که جوی فشرده دارد، می‌توانند در آینده میزبان ربات‌های پرنده‌ای باشند که چشم‌انداز ما را نسبت به جهان توسعه می‌دهند.