«مسبار الأمل».. 3 أجهزة علمية تستعد لاختبار كفاءتها لخدمة البشرية

بغرض تحقيق الأهداف العلمية غير المسبوقة في تاريخ البشرية لمهمة «مسبار الأمل» إلى الكوكب الأحمر، يحمل المسبار على متنه ثلاثة أجهزة علمية مبتكرة، قادرة على نقل صورة شاملة عن مناخ المريخ وطبقات غلافه الجوي المختلفة، مما يمنح المجتمع العلمي العالمي فهماً أعمق لعمليات الغلاف الجوي لكوكب المريخ.

ويهدف «مسبار الأمل» ضمن مشروع الإمارات لاستكشاف المريخ إلى توفير أول صورة متكاملة للغلاف الجوي للمريخ، لذلك صممت ثلاثة أجهزة علمية حديثة خصيصاً لإتمام هذه المهمة ودراسة الجوانب المختلفة للغلاف الجوي للكوكب الأحمر.

وعند وصول «مسبار الأمل» إلى المرحلة السادسة والأخيرة في رحلته المريخية وهي المرحلة العلمية، بعد استكمال إنجاز المراحل الخمس السابقة: الإطلاق والعمليات المبكرة والملاحة في الفضاء والدخول لمدار الالتقاط والانتقال للمدار العلمي، تبدأ هذه الأجهزة الثلاثة على مدار سنة مريخية كاملة تعادل 687 يوماً أرضياً، قابلة للتمديد سنة مريخية إضافية، في أداء مهامها المتعددة، في رصد كل ما يتعلق بكيفية تغير طقس المريخ على مدار اليوم، وبين فصول السنة المريخية، بالإضافة إلى دراسة أسباب تلاشي غازي الهيدروجين والأوكسجين من الطبقة العليا للغلاف الجوي للمريخ، اللذين يشكلان الوحدات الأساسية لتشكيل جزئيات الماء، وكذلك تقصي العلاقة بين طبقات الغلاف الجوي السفلى والعليا، ومراقبة الظواهر الجوية، مثل العواصف الغبارية، وتغيرات درجات الحرارة، فضلاً عن تنوّع أنماط المناخ تبعاً لتضاريسه المتنوعة.

ويحمل «مسبار الأمل» ثلاثة أجهزة علمية لدراسة مناخ كوكب المريخ، أولها: كاميرا الاستكشاف الرقمية EXI وهي كاميرا رقمية لالتقاط صور ملونة عالية الدقة لكوكب المريخ، وتستخدم أيضاً لقياس الجليد والأوزون في الطبقة السفلى للغلاف الجوي.

وهذا الجهاز عبارة عن كاميرا إشعاعية متعددة الطول الموجي، قادرة على التقاط صور بدقة 12 ميغابيكسل مع الحفاظ على التدرج الإشعاعي اللازم للتحليل العلمي المفصل، والكاميرا مكونة من عدستين إحداهما للأشعة الفوق بنفسجية والأخرى للأطياف الملونة تستخدم لالتقاط صور ذات تفاصيل واضحة للمريخ.

ويمكن للبعد البؤري القصير للعدسة أن يخفض من مقدار الزمن اللازم للتعريض الضوئي إلى وقت قصير جداً لالتقاط صور ثابتة أثناء الدوران حول الكوكب، ما يرفع من درجة دقة وجودة الصور رغم السرعة المرتفعة التي يدور بها المسبار حول المريخ، فخلال وجوده في المدار العلمي يدور المسبار دورة كاملة حول الكوكب الأحمر مرة كل 55 ساعة.

ويتكون مستشعر الكاميرا من مصفوفة أحادية اللون بدقة 12 ميغابيكسل أبعادها 3:4، ويمكن التقاط الصورة وتخزينها على شريحة الذاكرة بحيث يمكن التحكم في حجم الصورة ودقتها، مما يقلل من معدل نقل البيانات بين المسبار ومركز التحكم الأرضي.

ويستطيع المستشعر التقاط 180 صورة عالية الدقة في المرة الواحدة، ويعني ذلك إمكانية تصوير فيلم بدقة 4K عند الحاجة، ويعتبر استخدام المرشحات المنفصلة ميزة إضافية يمكنها توفير دقة أفضل لكل لون من الألوان، كذلك فإنها توفر تفاصيل أكثر دقة في الصورة، مما يسهم في تقليل درجة عدم اليقين عند قياس الإشعاع للتصوير العلمي.

أمّا في ما يخص عدسة الأشعة فوق البنفسجية فسيكون نطاق التردد للموجات قصيرة الطول بين (245-275) نانومتر، بينما سيكون نطاق التردد للموجات الطويلة بين (305 – 335) نانومتر، أما بالنسبة لنظام العدسة الأخرى فسيكون تردد اللون الأحمر (625 – 645) نانومتر، واللون الأخضر (506 – 586) نانومتر، واللون الأزرق (405 – 469) نانومتر.

وتتلخص مهمة كاميرا الاستكشاف الرقمية في دراسة الطبقة السفلى من الغلاف الجوي للكوكب الأحمر من خلال التقاط صور عالية الدقة للمريخ، وقياس العمق البصري للماء المتجمد في الغلاف الجوي، وقياس مدى وفرة الأوزون.

أمّا الجهاز الثاني فهو المقياس الطيفي بالأشعة تحت الحمراء EMIRS، الذي يقيس درجات الحرارة وتوزيع الغبار وبخار الماء والغيوم الجليدية في الطبقة السفلى للغلاف الجوي. وقد تم تطوير هذا الجهاز لالتقاط ديناميكيات الغلاف الجوي المتكاملة للمريخ، باستخدام مرآة المسح الضوئي لتوفير 20 صورة في الدورة الواحدة بدقة تبلغ من 100 إلى 300 كم لكل بيكسل.

ويستهدف هذا المقياس الطيفي دراسة الغلاف الجوي السفلي للمريخ في نطاقات الأشعة تحت الحمراء، وتوفير معلومات من الغلاف الجوي السفلي بالتزامن مع ملاحظات من كاميرا الاستكشاف.

ويحتوي المقياس الطيفي بالأشعة تحت الحمراء على مرآة دوارة تقيس الأشعة تحت الحمراء في نطاق من 6 إلى 40 مايكرومتر صُمم ليعطينا فهماً أفضل حول تغير حالة الطقس خلال اليوم. وعلى وجه التحديد سيستخدم هذا المقياس للبحث في الحالة الحرارية للطبقة السفلى من الغلاف الجوي، والتوزيع الجغرافي للغبار وبخار الماء والجليد المائي.

والجهاز الثالث هو المقياس الطيفي بالأشعة ما فوق البنفسجية EMUS، ويقيس الأوكسجين وأول أوكسيد الكربون في الطبقة الحرارية للمريخ والهيدروجين والأوكسجين في الغلاف الخارجي للمريخ. وهو مقياس فوق بنفسجي مصمم لمراقبة التغيرات المكانية والزمنية للمكونات الرئيسة في الغلاف الحراري للمريخ (على ارتفاع ما بين 100 و200 كلم) والغلاف الخارجي (على ارتفاع 200 كلم) على المقاييس الزمنية.

ويتمتع هذا الجهاز بدقة طيفية يمكن اختيارها من 1.3 نانومتر و1.8 نانومتر و5 نانومتر، ونطاق طيف من 100 إلى 170 نانومتر لإجراء الملاحظات المطلوبة للانبعاثات فوق البنفسجية من الهيدروجين (H) والأوكسجين (O) وأول أوكسيد الكربون ( CO).

ويتكون هذا المطياف من تلسكوب أحادي العدسة يُغذي مطياف التصوير المزود بدائرة رولاند، والمجهز لعملية عدّ الفوتونات وتحديد موقعها. وتصل دقة مقياس المطياف في تحديد الأماكن للمسافات التي تقل عن 300 كم عن السطح، وهي مسافة كافية لتمييز الاختلاف المكاني بين الغلاف الحراري للمريخ الذي يقع على ارتفاع (100 – 200 كم)، والغلاف الخارجي الذي يقع على ارتفاع أعلى من 200 كم. ويوفر المقياس في الدورة الواحدة ما لا يقل عن صورتين للغلاف الحراري للمريخ، وما لا يقل عن ثماني صور للغلاف الخارجي للمريخ.

ويستهدف المقياس الطيفي بالأشعة ما فوق البنفسجية تحديد مدى وفرة وتنوّع أول أوكسيد الكربون والأوكسجين في الغلاف الحراري على نطاقات زمنية شبه موسمية، وحساب التركيب ثلاثي الأبعاد والنسب المتغيرة للأوكسجين والهيدروجين في الغلاف الخارجي.

ويجمع «مسبار الأمل» أكثر من 1000 غيغابايت من البيانات الجديدة عن كوكب المريخ، بحيث يتم إيداعها في مركز للبيانات العلمية في الإمارات، وسيقوم الفريق العلمي للمشروع بفهرستها وتحليلها.

بث حي

يصل «مسبار الأمل» إلى مدار الالتقاط حول المريخ يوم غد عند الساعة 7:42 مساء بتوقيت دولة الإمارات، فيما سيكون هناك بث حي لحدث وصول المسبار عند السابعة مساءً عبر محطات التلفزيون ومنصات التواصل الاجتماعي وشبكة الإنترنت، ونظراً لأن هذه المرحلة تعد الأخطر في مهمة المسبار بالكامل، فإنه سيتم إعادة فحص واختبار جميع الأجهزة الفرعية الموجودة على متن المسبار قبل الانتقال إلى المرحلة العلمية.

«مسبار الأمل» أنهى بنجاح 3 مراحل

كان «مسبار الأمل» أنهى بنجاح ثلاث مراحل في مهمته التاريخية الأولى من نوعها، منذ انطلاقه من مركز تاناغاشيما للفضاء في اليابان على متن الصاروخ «إتش 2 إيه» يوم الـ20 من يوليو 2020 عند الساعة 01:58 فجراً بتوقيت دولة الإمارات، وهي: مرحلة الإطلاق ومرحلة العمليات المبكرة، ومرحلة الملاحة في الفضاء، ويتبقى أمام المسبار ثلاث مراحل أخرى هي الدخول إلى المريخ، والانتقال إلى المدار العلمي ثم المرحلة العلمية التي سيقوم خلالها المسبار عبر أجهزته العلمية بجمع وإرسال البيانات حول الكوكب الأحمر، ولكل من هذه المراحل مخاطرها وطبيعتها الخاصة وتحدياتها النوعية التي تتطلب التعامل معها بكل دقة.

• كاميرا الاستكشاف الرقمية تلتقط صوراً ملونة عالية الدقة لكوكب المريخ.

• الأجهزة العلمية توفّر صورة شاملة لمناخ كوكب المريخ وأسباب تآكل غلافه الجوي.

• الأجهزة تم تطويرها بجهود مشتركة لمركز محمد بن راشد للفضاء، وشركاء المعرفة.