خاک گرانبهایی که ژاپنی ها از مریخ به زمین می آورند (+ عکس)

ژاپن قصد دارد فضاپیمای جدید خود را برای کشف قمر مرموز مریخ بفرستد.

مریخ خود دنیایی پر از رمز و راز است، به خصوص وقتی صحبت از این می شود که آیا این سیاره زمانی میزبان حیات در دوران باستان بوده یا حتی امروز میزبان حیات است. اما فعلا این را کنار بگذارید. حتی بدون حضور احتمالی حیات، سیاره سرخ به اندازه کافی مرموز است، زیرا توسط چندین گوی عجیب احاطه شده است.

هیچ کس دقیقاً نمی داند که دو قمر مریخ، فوبوس و دیموس چگونه به این موقعیت رسیده اند یا از چه چیزی ساخته شده اند.

اما اکنون یک اقدام جسورانه و ماجراجویانه در حال انجام است که می تواند به ما در درک بهتر قمرهای مریخ کمک کند. ماموریت برنامه‌ریزی شده ژاپن برای اکتشاف ماه مریخ (MMX) شامل حفاری و نمونه‌برداری فوبوس و سپس بازگرداندن آن نمونه‌ها به زمین است.

کارآگاه در محل

این همه جنجال برای چیست؟ دلیلش این است که این دو قمر مریخ از نظر نجومی عجیب هستند. هر دو قمر در مدارهای استوایی تقریبا دایره ای هستند. فوبوس به آرامی به سمت مریخ در حال حرکت است در حالی که دیموس به تدریج از آن دور می شود.

آنها ممکن است سیارک هایی باشند که پس از شکل گیری مریخ توسط گرانش مریخ دستگیر شده اند، یا ممکن است بقایای یک برخورد عظیم به مریخ بوده باشند – همانطور که در مورد زمین و ماه اتفاق افتاد.

ماموریت MMX آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن مانند فرستادن یک کارآگاه برای کمک به حل این معما است. این ماموریت مستلزم همکاری قابل توجهی با اروپا و ایالات متحده از جمله در توسعه ابزارهای علمی و سخت افزار است.

اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، ماموریت MMX سال آینده به مقصد خود حرکت می کند و حدود یک سال پس از پرتاب، فضاپیمای MMX برای آغاز ماموریت خود به مریخ خواهد رسید.

پس از اتمام ماموریت، کاوشگر پس از تقریبا یک سال به زمین بازمی گردد و نمونه های جمع آوری شده را در سال 2029 به ما تحویل می دهد و کپسول برگشت نمونه در منطقه هدف دورافتاده ای در استرالیا فرود می آید.

آن را بگیر و بگذار برود

فضاپیمای MMX نزدیک به دوازده ابزار علمی خواهد داشت که هفت مورد از آنها به سنجش از دور و رصد قمرهای مریخ اختصاص دارد. دو مکانیسم نمونه‌برداری نیز مواد را از فوبوس جمع‌آوری می‌کنند و دو ابزار نیز فناوری اکتشاف را آزمایش و توسعه خواهند داد.

فضاپیمای MMX به دو مکانیسم مختلف برای جمع آوری مواد از فوبوس مجهز شده است. اولی نمونه‌بردار هسته‌ای (C) و دومی نمونه‌بردار پنوماتیکی (P) است.

مواد فوبوس برای نگهداری در یک کپسول در نظر گرفته شده است. نمونه‌بردار هسته از یک بازوی روباتیک استفاده می‌کند که مواد زیرسطحی را از قمر مریخ جمع‌آوری می‌کند و این مواد را در یک لوله برای قرار دادن در کپسول برگشت نمونه ذخیره می‌کند.

نمونه بردار پنوماتیکی همچنین از گاز فشرده برای انتقال مواد از سطح فوبوس به داخل ظرف نمونه استفاده می کند.

کاوشگر موبایل MMX

یکی دیگر از اجزای مأموریت MMX یک کاوشگر آلمانی-فرانسوی است که به طور مشترک توسط مرکز ملی CNES در فرانسه و مرکز هوافضای آلمان (DLR) ساخته شده است.

این ربات که از ارتفاع 40 تا 100 متری فوبوس رها می شود، به مدت سه ماه کار خود را انجام می دهد. در طول این مدت، کاوشگر به اهداف علمی جالب برنامه ریزی شده نزدیک می شود و به تعیین نمونه هایی از فوبوس توسط فضاپیمای مادر برای انتقال به زمین در کپسول برگشت کمک می کند.

اما فرود بر روی فوبوس آسان نخواهد بود.

در میان قمرهای مریخ با دهانه های برخوردی متعدد، فوبوس بزرگترین قمر با قطر 27×22×18 کیلومتر است و سه بار در روز به دور سیاره سرخ می چرخد. فوبوس در یک محیط ریزگرانشی قرار دارد و تنها یک دو هزارم گرانش زمین را دارد.

تغییرات سطحی

تریک دالی یک دانشمند سیاره‌شناسی در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز (APL) در تیم عملیات علمی MMX است. او در اوایل سال جاری به عنوان یک دانشمند مشارکت‌کننده توسط ناسا انتخاب شد و با مقایسه داده‌ها و تصاویر MMX با تصاویر قبلی دو قمر به دنبال تغییرات سطحی در دو قمر خواهد بود.

دالی می‌گوید مأموریت MMX جاه‌طلبانه است، زیرا هیچ‌کس نمونه‌هایی را روی قمرهای مریخ فرود نیاورده است.

وی افزود: ماموریت MMX بر اساس ماموریت های موفقیت آمیز هایابوسا و هایابوسا 2 است که نمونه هایی از دو سیارک نزدیک به زمین به نام های ایتوکاوا در ژوئن 2010 و ریوگو در دسامبر 2020 بازگردانده شد.

دالی ادامه داد: یکی از سؤالات بزرگ این است که آیا قمرهای فوبوس و دیموس سیارک هایی هستند که توسط گرانش مریخ دستگیر شده اند یا پیامدهای یک برخورد شدید؟ پاسخ به این سوال به ما در درک بهتر منشا و تکامل منظومه شمسی کمک می کند و بازگرداندن نمونه های فوبوس به حل این معما کمک می کند.

تجزیه و تحلیل فوبوس

دیوید لارنس از APL مدیر علمی ابزار پرتو گاما و نوترون گاما و طیف‌سنج نوترونی ماموریت MMX است که ترکیب عنصری قمر مریخی فوبوس را با استفاده از پرتوهای گاما و نوترون‌ها اندازه‌گیری می‌کند.

لورنس می‌گوید: «در حال حاضر اطلاعات کمی در مورد ترکیب عنصری فوبوس داریم، اما این اطلاعات برای درک چگونگی شکل‌گیری فوبوس کلیدی است.

وی افزود: “اگر فوبوس در اثر یک برخورد غول پیکر تشکیل شده باشد، احتمالاً بسیار داغ است و حاوی عناصری نیست که به راحتی تبخیر شوند.” از سوی دیگر، اگر فوبوس جسمی است که در گرانش مریخ به دام افتاده است، ممکن است از بیرون آمده باشد. منظومه شمسی که سرشار از عناصر فرار است. بنابراین انتظار می رود که چنین عناصری به دفعات بیشتری رخ دهند.

ابزار نمونه گیری

یکی دیگر از سخت افزارهای MMX که تحت نظارت ناسا توسعه یافته است، P-Sampler است که توسط Honeybee Robotics طراحی شده است.

این تجهیزات در امتداد پایه فرودگر MMX نصب شده و برای انجام عملیات نمونه برداری تنها پنج ثانیه پس از فرود فضاپیما بر روی فوبوس و حداکثر سه ثانیه قبل از پرتاب طراحی شده است.

کریس زاکنی، معاون سیستم‌های اکتشافی و پژوهشگر ارشد این شرکت در مأموریت MMX، گفت: «دو مورد از بزرگترین چالش‌ها در نمونه‌برداری فوبوس، گرانش بسیار کم و خواص ناشناخته خاک و سنگ‌های آن است. نمونه‌گیر پنوماتیک برای رفع هر دوی این چالش‌ها طراحی شده است.

مته

زاکنی می گوید: استفاده از گاز نیتروژن فشرده برای هم زدن و قرار دادن خاک و سنگ های فوبوس در ظرف نمونه، ماهیت ناشناخته خاک و سنگ ها را آشکار می کند.

از آنجایی که سیستم پنوماتیک اساساً یک موتور موشک است که نیروی رانش تولید می کند، تیم روباتیک این شرکت نیز مجبور شد نیروی رانش را حذف کند تا این سیستم برای گرانش کم فوبوس مناسب باشد.

زاکنی می‌افزاید: «برای تأیید آماده بودن نمونه‌گیر پنوماتیکی برای این مأموریت، آزمایش‌های زیادی را در یک محفظه خلاء با استفاده از شبیه‌ساز خاک و سنگ فوبوس ارائه‌شده توسط آزمایشگاه Exolith در دانشگاه فلوریدا مرکزی انجام دادیم».

به گفته لارنس، ماموریت MMX در واقع یک اقدام جسورانه و جاه طلبانه است و این همان چیزی است که آن را بسیار هیجان انگیز می کند.

با توجه به دو ماموریت بازگشت نمونه سیارکی بسیار موفق ژاپن در گذشته، این گام بعدی عالی برای آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن برای نشان دادن مهارت خود در چنین ماموریت های علمی است.