دانشمندان ناسا در جهت ساخت یک واسطه‌ی جدید، راهی برای تطبیق مجموعه‌‌ای از فناوری‌های توسعه‌یافته پیدا کرده‌اند، هدف آنها کشف جزئیاتی در مورد بادهای مریخی و همین‌طور تیتان بزرگ‌ترین قمر زحل است.
به‌گفته‌ی مایک اسمیت، دانشمند سیاره‌ای مرکز پرواز فضای گودارد ناسا، عملکرد آنها در بهبود فناوری جدید موفقیت‌آمیز بوده است. اسمیت با دانشمندی به نام جیم ابشایر برای ساخت یک مدل تست نمایشی یا تجربی از MARLI همکاری می‌کند، این واژه کوتاه‌شده‌ی واژه‌ی لیدار مریخی برای اندازه‌گیری‌های آب و هوای جهانی از مدار است. اسمیت این پرسش را مطرح می‌کند: چرا باید برای تطبیق فناوری‌های جدید، از صفر شروع کنیم؟
اولین لیدار سیاره‌ای ناسا
تیم پژوهشی معتقد است MARLI آزمایشی به‌اندازه‌ی کافی برای ارائه‌ی یک مأموریت مداری در چندسال آینده بالغ شده است، در نتیجه می‌تواند به اولین لیدار بادی سیاره‌ای ناسا تبدیل شود. وظیفه‌ی این واسطه هم تنظیم توزیع عمودی گازهای جوی از جمله گرد و غبارها و ذرات یخ است و برای شناسایی نحوه‌ی تغییر شرایط در طول زمان، مکان و فصل به اندازه‌گیری مستقیم سرعت اولیه‌ی باد می‌پردازد.
این اطلاعات برای درک هر چیزی از جمله انتقال عناصر زیستی مثل متان تا فراهم کردن ورودی برای مدل‌های چرخش جهانی جوی ضروری هستند و به شناسایی موقعیت‌های فرودی دقیق و ایمن سفینه‌ی فضایی هم کمک می‌کنند.
تیم پژوهشی، MARLI را به‌عنوان واسطه‌ی بالقوه‌ی نسل بعدی برای بررسی جو رقیق مریخ در نظر گرفته است و از طریق برنامه‌ی PICASSO (راه‌کارهای واسطه‌ی سیاره‌ای ناسا برای رصدهای منظومه‌ی شمسی) به توسعه‌ی این راهبرد می‌پردازد، به گفته‌ی ابشایر می‌توان از یک نسخه‌ی تغییریافته هم برای بررسی تیتان استفاده کرد. ابشایر و تیم او اخیرا برنده‌ی سرمایه‌گذاری توسعه و پژوهش در مورد واسطه‌های ناسا به‌منظور اکتشافات منظومه‌ی شمسی یا برنامه‌ی MatISSE شده‌اند، هدف آنها توسعه‌ی بیشتر MARL و تطبیق‌های لازم برای بررسی آینده‌ی تیتان است. اسمیت می‌گوید:
پس از بیست سال پیاده‌سازی مدارپیما و مریخ‌نوردهای مختلف، نکات زیادی را در مورد شرایط محیطی مریخ از جمله دما و گازهای جوی آموختیم. او اضافه کرد، با این حال اندازه‌گیری‌های مستقل در دسترس دانشمندان بسیار کم هستند، بعضی مریخ‌نوردها اندازه‌گیری‌هایی با سرعت ۷۲ کیلومتربرساعت یا سریع‌تر را ثبت کرده‌اند. اگرچه جو مریخ تراکم پائینی دارد، قدرت بادها برای افزایش گرد و غبار در سیاره کافی است. اگر بخواهیم فهرستی از عوامل ناشناخته در مریخ را بنویسیم، بادهای مریخی در صدر لیست قرار می‌گیرند.
ابشایر اضافه کرد اگر دانشمندان اطلاعات کمی از بادهای مریخی داشته باشند، اطلاعات اندکی هم از عناصر جوی و متغیر تیتان به دست خواهند آورد، زیرا تیتان تنها ماه با جو متراکم است و در کنار زمین، تنها جرمی است که بدنه‌های پایداری از مایعات در سطح آن دیده می‌شود.
بعضی از مؤلفه‌های واسطه‌ی MARLI در اینجا همراه با تیم توسعه‌دهنده‌ی واسطه نشان داده شده‌اند. ردیف جلو (چپ به راست): دنیل کرمونز و گراهان آلن)؛ (ردیف عقب) چپ به راست) : مایک اسمیت، جیم آبشیایر، هریس ریریس و زیائولی سان.
راه حل
توسعه‌دهندگان MARLI معقتدند که می‌توانند راه‌حلی را برای این مشکل ارائه دهند. شعاع این واسطه از مدار آن حول مریخ یا تیتان، دقیقا در زاویه‌ی ۳۰ درجه‌ی حضیض (دقیقا زیر سفینه) قرار دارد. در این جهت، واسطه درست مثل رادار داپلر عمل می‌کند، رادار دوپلر یک نوع رادار ویژه است که به اندازه‌گیری سرعت اولیه می‌پردازد. این رادار با بازتاب یک سیگنال مایکروویو از هدف دلخواه به ثبت سرعت اولیه می‌پردازد و سپس بررسی می‌کند که حرکت جسم چگونه می تواند منجر به تغییر فرکانس سیگنال بازگشتی شود. با این حال MARLI به جای موجهای مایکروویو یا رادیویی، با لیزر خود به انتشار ضربه‌ای نور مادون قرمز به سمت سطح می‌پردازد.
این اندازه‌گیری‌ها یک نمای سه‌بعدی از ساختار بادی و غباری مریخ را نشان می‌دهند
به‌دلیل وجود ذرات یخ و گرد و غبار در جو، بعضی از نورها قبل از رسیدن به سطح منحرف می‌شوند و بعضی از نورها به سمت تلسکوپ MARLI باز می‌گردند، این تلسکوپ سیگنال‌های بازگشتی را جمع‌آوری کرده و آنها را به آشکارسازهای واسطه بازمی‌گرداند. داده‌های حاصل نه تنها سرعت بادها بلکه توزیع غبار و یخ را در آن قسمت از جو نمایش می‌دهند. این اندازه‌گیری‌ها یک نمای سه‌بعدی از ساختار بادی و غباری مریخ و نحوه‌ی تغییر آن با زمان، مکان و فصل را نمایش می‌دهند. ابشایر می‌گوید:
این روش با احتمال بالای موفقیت روبه‌رو است و لیزر کلیدی و فناوری‌های گیرنده‌ی مأموریت‌های گذشته‌ی لیدار و توسعه‌های دیگر را بهبود بخشیده است، که شامل بعضی از شاخصه‌های سطح یا توپوگرافی‌های مریخ، عطارد و ماه هستند. دشوارترین قسمت اندازه‌گیری‌های مریخ است.
تطبیق روش‌های اندازه‌گیری و فناوری‌ها
لیزر MARLI، که توسط هرندون، یک شرکت واقع در ویرجینیا ساخته شده است، بر اساس یکی از دستگاه‌های گذشته‌ی این شرکت تطبیق یافت و کاربرد آن سیستم، انتقال گازهای معلق گودارد یا CATS بود. اگرچه CATS یک واسطه‌ی وابسته به فضاپیما است، توسعه‌دهندگان آن را تغییر داده و در سال ۲۰۱۵ روی ایستگاه فضایی بین‌المللی نصب کردند، وظیفه‌ی این واسطه جمع‌آوری اطلاعات جهانی دقیق از ابرهای زمین و عناصر جوی بود. پس از ۳۳ ماه کار در مدار، فعالیت آن در اواخر سال ۲۰۱۷ به پایان رسید.
علاوه بر این تلسکوپ MARLI بر اساس تلسکوپ آلتیمتر (ارتفاع سنج) لیزری مدارپیمای مریخ تطبیق یافته است، واسطه‌ای که روی فضاپیمای Mars Global Suerveyor پرواز می‌کند و روش اندازه‌گیری بادی آن مشابه واسطه ی هوابرد معروف به TwiLiTE ( مخفف آزمایش فناوری لیدار بادی تروپوسفری) است.
مقاله‌های مرتبط:
فناوری آشکارساز، ساخت زائولی سان و شریک صنعتی او دالاس، فناوری DRS، یک فناوری جدید تطبیق‌یافته را برای اندازه‌گیری باد ارائه می‌دهد. این آشکارسازی اولین واسطه‌ی شمارنده‌ی فوتونی است که نسبت به طول موج میانی مادون قرمز حساس است، این طول موج نقطه‌ی مناسبی برای کاربردهای حسگر ریموت از جمله کشف یخ است.
این آشکارساز مجهز به یک مبدل است که سیگنال‌های بازگشتی را به شماره‌ی فوتون تبدیل می‌کند، بنابراین در نوع خود منحصربه‌فرد است. هر آشکارساز در اندازه‌ی هسته، هر فوتون تبدیل‌شده در سیگنال بازگشتی را ثبت می‌کند و حساسیت بی‌سابقه‌ای را به آن می‌دهد. علاوه بر این فناوری آشکار ساز در دو واسطه‌ی لیزری هوابرد کاربرد دارد که ابشایر و هریس ریریس آن را برای اندازه‌گیری کربن دی‌اکسید و متان موجود در جو طراحی کرده‌اند. به گفته‌ی ابشایر:
MARLI یک نمونه‌ی منحصر به فرد است که همراه با یک واسطه‌ی مستقل می‌تواند به سؤال‌های مهم علمی پاسخ دهد. در نتیجه می‌توانیم به درک بهتری از رویدادهای جوی از جمله انتقال ذرات غبار و یخ و پیدایش طوفان‌های غباری برسیم.
ارسال دیدگاه