پرواز بر فراز مریخ با هلیکوپتر/ «نبوغ» در پی اکتشافات فضایی عجیب
به گزارش «نبض فناوری»، ناسا اولین پرواز خود را روی یک سیاره دیگر انجام داد. این پرواز در حقیقت، پرش کوتاهی بود که توسط هلیکوپتر کوچکی به نام نبوغ(Ingenuity) انجام شد. فناوری به‌کاررفته در این هلیکوپتر می‌تواند برای آینده اکتشافات فضایی مهم باشد. این شیء پرنده حدوداً ۲ کیلویی تا ۱۲ متری بالاتر از سطح سیاره سرخ برای تقریباً ۴۰ ثانیه صعود کرد و سپس به سطح سیاره برگشت.
هلیکوپتر نبوغ
نبوغ، هلی‌کوپتری سبک، کوچک و با دو ملخ است. ملخ‌های این هلیکوپتر از فیبر کربن بسیار مقاوم ساخته شده‌اند تا در دماهای مختلف کار کنند. هر یک از ملخ‌ها خلاف جهت یکدیگر و با سرعت بسیار بالای ۲۴۰۰ دور بر دقیقه گردش می‌کند. علت وزن سبک این هلیکوپتر و چرخش ملخ‌هایش با چنین سرعت بالایی به اتمسفر فوق‌العاده رقیق مریخ برمی‌گردد. تراکم جو سیاره سرخ بسیار کمتر از زمین است به همین دلیل این روبات کوچک(و هر وسیله نقلیه هوایی دیگری) به چرخانه‌های (Rotor) پرسرعتی نیاز دارد تا نیروی بالابر(Lift) کافی برای بلند کردن آن از سطح مریخ را فراهم کند.
این هلیکوپتر همراه با مریخ‌نورد استقامت(Perseverance) در ۱۸ فوریه سال جاری میلادی در یک فرود چشمگیر به سطح مریخ رسیدند. هلیکوپتر نبوغ دارای دو دوربین است: یکی برای پیمایش و دیگری برای عکاسی از زمین. نبوغ باید به صورت بی‌سیم به کاوشگر استقامت متصل شود تا تصاویر خود را به مدارگرد بالای سطح مریخ منتقل نماید. سرانجام این مدارگرد، تصاویر را به زمین منتقل خواهد کرد.
چرا اولین پرواز مهم بود؟
به نظر می‌رسد همزمان با آماده شدن ایالات متحده، چین، روسیه و سایر کشورها برای بازگشت به ماه، استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین و وسایل نقلیه هوایی در سطح سایر اجرام آسمانی برای ارزیابی دقیق مناظر اطراف اهمیت زیادی پیدا کرده است.
از زمان مأموریت‌های آپولو که برای اولین بار فضاپیماها و کاوشگرهای زمینی روی سطح ماه قرار گرفتند، اکتشافات بشر همواره صرفاً در سطح سایر اجرام آسمانی باقی مانده است. حال با گذشت زمان، انتظار می‌رود پرواز پهپادها و هلی‌کوپترها بتواند دامنه اکتشافات را در نقاطی همچون دره‌ها یا صخره‌های صعب‌العبور در خارج از زمین ممکن سازد. یک پهپاد به سادگی می‌تواند از کوه‌ها و سایر مناطقی که رسیدن به آن برای کاوشگرها و یا حتی برای انسان دشوار است تصویربرداری کند.
ناسا آزمایش روی اشیای پرنده خارج از جو زمین را از سال ۲۰۱۴ آغاز کرد و برای درک پیچیدگی پرواز در سیاره سرخ آزمایش‌های پیچیده‌ای را در دماهای متنوع(تا ۹۰- درجه سانتی گراد) انجام داد. اما دانشمندان می‌گویند که نبوغ تنها آغاز کار است.
برنامه نبوغ در مریخ چیست؟
در مصاحبه‌هایی که از میمی اونگ(MiMi Aung)، مدیر پروژه نبوغ، صبح دوشنبه به وقت آمریکا از اتاق کنترل آزمایشگاه پیشرانه جت(JPL) ناسا در کالیفرنیا منتشر شده او رو به دوربین‌ها گفته است: «این فقط اولین پرواز عالی‌مان است!»
در اطلاعات مندرج در وب‌سایت رسمی ناسا، محققان در آزمایشگاه پیشرانه جت این آژانس فضایی، برای نشان دادن دوام و پایداری فناوری نوین خود در جو رقیق مریخ، چهار پرواز دیگر را نیز در نظر گرفته‌اند. جو مریخ برای مصنوعاتی که قرار است به پرواز درآیند و در هوا شناور بمانند، بسیار کم‌تراکم محسوب می‌شود(جو مریخ ۱۰۰ برابر رقیق‌تر از جو زمین است) و این کار را برای طراحان هلیکوپتر نبوغ سخت کرده بود.
پرواز در نزدیکی سطح مریخ، از منظر تراکم اتمسفر معادل پرواز در مسافت حدوداً ۲۶ کیلومتری زمین است(یعنی حدود شش برابر بالاتر از ارتفاع قله دماوند!). ذکر این نکته ضروری است که رکورد ارتفاع پرواز یک هلیکوپتر روی زمین تنها حدود ۱۲ کیلومتر بوده است.
این جو رقیق مریخ(۹۵ درصد جو رقیق مریخ از دی‌اکسیدکربن تشکیل شده است) موجب می‌شود برای بالا ماندن هلیکوپتر به سرعت چرخش ملخ‌ها تا ۲۴۰۰ دور در دقیقه نیاز باشد(۵ برابر سرعت آن در زمین). نکته دیگری که محققان پیش از پرتاپ کاوشگر از زمین برآورد کرده بودند سرعت باد در مریخ بود. آنها باید اندازه‌گیری می‌کردند وزش باد بر حرکت هلیکوپتر چه تأثیری می‌تواند بگذارد(سرعت باد در آن نقطه حدود ۲۰ کیلومتر بر ساعت بود) و تدابیر لازم را در این زمینه می‌اندیشیدند.
قرار است نبوغ در آزمایش‌های بعدی تا ارتفاع بالاتری برود. هدف ظاهراً درک توانایی‌هایی این وسیله و محک زدن آن است. با این حال طولانی‌ترین پرواز بیش از ۹۰ ثانیه طول نخواهد کشید.
مدیران برنامه آزمایشگاه پیشرانه جت هشدار داده‌اند که پروازهای بعدی هلیکوپتر نبوغ با توجه به افزایش احتمال سقوط این شیء پرنده، کاملاً امکان دارد به معنای پایان این بخش از مأموریت باشد. این هلیکوپتر کوچک اگر به صورت کج روی زمین قرار بگیرد(و روی چهارپایه خود نباشد)، دیگر هیچ راهی برای صاف کردن و درست کردنش وجود ندارد.
برنامه‌های آتی
مأموریت دراگون‌فلای(Dragonfly) ناسا به ماه تیتان(قمر سیاره زحل) برای سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده است. پیش‌بینی می‌شود کاوشگر پس از پرتاپ، هشت سال بعد به مقصد برسد. قرار است در این مأموریت از یک هلیکوپتر بزرگ‌تر استفاده شود که بتواند نمونه‌های مختلفی را از جو قمر مزبور جمع‌آوری کند.
گرچه جو تیتان به دلیل نیتروژن سنگین برای پرواز هلیکوپتر در قیاس با مریخ مناسب‌تر خواهد بود اما با توجه به باران متانی و سرمای فوق‌العاده شدید (۱۷۹- درجه سانتیگراد) آنجا نیز چالش‌های خاص خود را دارد.
یکی دیگر مسائل کلیدی به کارگیری هوش مصنوعی است. هلیکوپتر نبوغ و اعقاب آن باید با توجه به تأخیر در ارتباطات با زمین(مریخ حدود ۳۰۰ میلیون کیلومتر با زمین فاصله دارد)، تا حد زیادی مستقل باشند. ناسا برای هلیکوپتر نبوغ دو تراشه از شرکت کوالکام خریداری کرد زیرا پلتفرم آن نسبت به فناوری موجود ناسا، محاسبات قوی تر را ارائه می‌داد و کم مصرف‌تر بود. با این وجود لازم است در نسل‌های بعدی از هوش مصنوعی به گونه‌ای استفاده شود که نیاز به ارتباط با زمین به حداقل برسد.
منبع/ آنا
