ربات های فضایی

1‌.1‌فعالیت های ربات در فضا

1‌.1‌.1‌ربات  برای نمونه برداری از سیارات دیگر

اولین رباتی که برای این منظور به فضا فرستاده شد را می توان به ربات سوجورنر که در شکل 1 نشان داده شده است اشاره کرد این ربات در جولای سال 1997 به فضا فرستاده شد هدف اصلی این ربات بررسی سطح سیاره مریخ بود این ربات توسط  انسان کنترل می شد و به صورت خودکار نمی توانست ادامه  فعالیت بدهد  و قادر به شناسایی موانعی که بر سر خود داشت نبود حداکثر سرعت این ربات 01. متر بر ثانیه بود ربات بعدی که برای این منظور به فضا فرستاده شد مریخ نورد MERs  بود که در ژانویه سال 2004 به فضا فرستاده شد در شکل 2 این مریخ نورد نشان داده شده است این مریخ نورد دارای قابلیت های بیشتری نسبت به سوجورنر بود و می توانست موانع را شناسایی کرده و از آنها عبور کند این مریخ نورد مجهز به آزمایشگاه نمونه برداری پیشرفته تری نسبت به نمونه قبلی بود و خاک سیاره سرخ را نمونه برداری می کرد و بر روی آن تجزیه و تحلیل لازم را انجام می داد و اطلاعات را به زمین می فرستاد مریخ نورد   MERs  به علت اندازه بزرگ تر، قدرت بیشتر، ابزار دقیق تر و ارتباط بهتر با زمین توانایی بیشتری با نمونه قبلی داشت اما با روش سوجورنر کنترل می شد.

مریخ‌نورد اکتشاف یک ماموریت رباتی فضایی است که از دو مریخ‌نورد، روح و فرصت، برای تحقیق و کشف مریخ بهره می‌برد.

روح و فرصت تابستان ۱۳۸۲ که مقارن با نزدیک‌ترین ملاقات زمین و مریخ در چند ده سال اخیر بود، به سوی سیاره سرخ رهسپار شدند و در همان سال به مقصد رسیدند. این مریخ نوردها قرار بود فقط ۹۰ روز کار کنند، اما طراحی فوق العاده و ساخت بی نظیرشان سبب شد بتوانند زمستان مریخ را نیز پشت سر بگذارند و هشت برابر بیشتر عمر کنند. سال مریخی، نزدیک به دو برابر سال زمین طول می‌کشد و از آن جا که فاصله مریخ تا خورشید، بسیار بیشتر از فاصله زمین تا خورشید است، زمستان آن جا بسیار سخت تر و طولانی تر است. روح و فرصت در طول این یک سال مریخی توانستند هفتصد هزار تصویر به زمین مخابره کنند، بیش از ده هزار متر مسیر سنگلاخ را طی کنند و بسیاری از سنگ‌ها و صخره‌های سر راه را سوراخ کنند و مورد آزمایش قرار دهند. آن‌ها شواهدی قاطع برای حضور آب جاری در گذشته مریخ به دست آوردند که بزرگ‌ترین کشف سال ۲۰۰۳ لقب گرفت. آن‌ها نشانه‌های بسیار زیادی در مورد فعالیت‌های شدید درون مریخ پیدا کردند. از تپه‌هایی که رسیدن به آن‌ها رؤیایی بیش نبود، صعود کردند و بسیاری دیگر از واقعیت‌های سطح مریخ را نمایان ساختند. البته اطلاعات مشابهی که دو مریخ نورد از دو سوی مریخ ارسال کردند، نشان داد که این نشانه‌ها در همه جای مریخ وجود دارد و منحصر به یک منطقه خاص نیست.

در ۱۹ مهٔ ۲۰۱۰، سازمان JPL در ناسا مریخ‌نوردها را به بیشترین رکورد مدت ماموریت روی مریخ، اعلام کرد. قبل از آن وایکینگ1 در سال 1975 اولین سفینه ای که سالم روی مریخ نشست و به ماموریتش پرداخت، با رکورد ۲۲۴۵ سُل (روز مریخی) برابر با ۲۳۰۶ روز زمینی، رکورد داشت.

مریخ‌نوردهای روح و فرصت قرار بود نود روز کار کنند، ولی الان بیش از شش سال است مشغول کار هستند. در طول این مدت، اتفاق‌های زیادی روی داد که نزدیک بود آخر کار آن‌ها را رقم بزند. یک بار یک تکه سنگ درون یک بازو گیر کرده بود و دانشمندان هر کاری کردند، نتوانستند آن را خارج کنند، تا این که به طور اتفاقی، سنگ قِل خورد و از بازو خارج شد. یک بار هم فرصت در یک دشت شنی بوکس‌واد کرد. یکی از چرخ‌های روح هم خراب شده و نمی‌چرخد.

سلول‌های خورشیدی که تنها منبع تأمین انرژی این مریخ نوردها هستند، به مرور غبارآلود می‌شوند و انرژی تولیدی شان کاهش می‌یابد. اما در تابستان ۱۳۸۴ به شکلی اتفاقی، چند گردباد به هنگام ظهر پدید آمدند و غبارها را جارو کردند. در حال حاضر، هر دو مریخ‌نورد در کمال صحت و با انرژی کامل به کار خود ادامه می‌دهند. با توجه به این که این دو مریخ نورد، زمستان طولانی مریخ را نیز پشت سرگذاشته‌اند، به نظر می‌رسد حالا حالاها با مشکلی مواجه نشوند. اما این مأموریت که ۲۰ ماه بیشتر از زمان پیش بینی شده به طول انجامیده، انرژی و بودجه بسیار زیادی را در دفتر مطالعات مریخی ناسا به خود جذب کرده و برنامه‌های بعدی مریخ را با تعویق مواجه کرده است. هنوز مشخص نیست آیندهٔ این مأموریت و دیگر برنامه‌های در دست مطالعه به کجا می‌انجامد.

اندرو دانتزل، مدیر قسمت منظومه خورشیدی ناسا در واشنگتن می‌گوید: روح و فرصت ظاهراً برای ادامه داستان ماجراجویانه خود آماده‌اند. ما با دریافت این خبر خوب و با توجه به ضرورت ادارهٔ صحیح مریخ‌نوردها، پشتیبانی بیشتری از کار دسته جمعی تیم کنترل آن‌ها در زمین کردیم.

با این که مریخ نوردها تاکنون به خوبی فراتر از حد تفکر کار کردند، ولی آرام آرام اثرات فرسودگی و خستگی در آن‌ها به چشم می‌خورد.

یکی از تغییراتی که اخیراً در روند پروژه صورت گرفت، کاهش فعالیت مریخ نوردها از ۷ روز به ۵ روز در هفته است. بدین ترتیب، حدود ۲۰درصد از متخصصان گروه پشتیبانی که تقریباً ۱۰۰ نفر می‌شوند، مریخ نوردها را رها می‌کنند و سراغ پروژه‌های دیگر می‌روند. مریخ نوردان می بایست دو روز در هفته را فقط صرف جذب انرژی و شارژ کردن باتری‌های خود کنند.

در ۱ مهٔ ۲۰۰۹ روح در ماسه‌های نرم گیر کرد دانشمندان به تجزیه و تحلیل ماسه‌ها پرداختند و سپس روی زمین به آزمایش‌هایی پرداختند تا بتوانند روح را از آنجا نجات دهند و به ادامه کار در بیاورند. آزمایش‌هایی از قبیل شبیه سازی در جعبه ماسه با همان شیبی که روح در ماسه‌های مریخ گیر کرده است. در حال حاضر روح به خاطر اینکه نمی‌تواند از جای خود حرکت کند برنامه بر این شده که در همانجا به تحقیق ادامه دهد. ولی فرصت در حال حرکت به سمت یک آتشفشان خاموش (اندیور) است.

فرصت و روح به ترتیب و با فاصله دو هفته، نشانه‌های وجود آب مایع در زمانی دور در سیاره سرخ را کشف کردند. بررسی داده‌های ارسالی از مریخ نورد روح، مشخص کرد بستر این سطح در مجاورت با آب مایع، دچار تغییرات فیزیکی و شیمیایی شده است. هر دو مریخ نورد به نشانه‌هایی از آب از جمله سنگ‌های رسوبی و حاوی هماتیت رسیدند. فرصت خیلی زود اثبات کرد که مقدار زیادی آب به همراه نمک در فلات مریدیانی (محل فرود مریخ نورد فرصت) وجود داشته است. یافتن شواهدی از وجود آب در گذشته سیاره سرخ، مأموریت اصلی روح و فرصت به شمار می‌رفت. اینک به نظر می‌رسد این دو، پیش از به پایان رسیدن زمان مأموریت، موفقیت کامل خود را کسب کرده اند.

برای نخستین بار در تاریخ، انسان موفق به بررسی شهاب سنگی بر سطح سیاره‌ای دیگر شد. فرصت توانست شهاب سنگی را پیدا کند که بستر جرم آن از آهن و نیکل تشکیل شده است. این شهاب سنگ که به اندازه یک توپ بسکتبال است، کاملاً سوراخ سوراخ شده و ماهیت آن به کمک طیف نگارهای مریخ نورد مشخص شده است. تعداد اندکی از شهاب سنگ هایی که بر روی زمین یافت می‌شوند، این ترکیبات را دارند و بقیه آن‌ها عمدتاً صخره‌ای هستند. به طور مثال، جرمی که گودال معروف آریزونا را پدید آورده است، ترکیباتی مانند شهاب سنگ یافت شده بر سطح مریخ را داشته است. این شهاب سنگ در نزدیکی سپر گرمایی مریخ نورد در فلات نصف النهار یافت شده است.

روح و فرصت، دومین نسل مریخ نوردها به حساب می‌آیند. نسل اول در سال ۱۹۹۶ در رهیاب مریخ استفاده شد و سوجورنر نام داشت که اکتشافات آن در پروژه رهیاب (Pathfinder)در نوع خود بی نظیر بودند. ناسا اعلام کرد که سوجورنر فقط یک هفته بر روی سطح مریخ دوام می‌آورد. ولی مریخ نورد در حدود ۹۰ روز کار کرد و به طور ناگهانی، ارتباطش با زمین قطع شد. بعد از آن، دو مأموریت اصلی ناسا در سال‌های ۱۹۹۸ و ۱۹۹۹ با شکست مواجه شد. یک مدارگرد و مریخ نشین به همراه یک ریزکاوشگر در طول این دو مأموریت از بین رفتند. همین باعث شد ناسا درباره مأموریت‌های مریخ، کمی جدی تر بیندیشد.

کارهای ارزشمند مدارگرد اودیسه در هیاهوی اکتشافات روح و فرصت کم رنگ شده است، اما تصاویر و نقشه‌های ارزشمند این سفینه نیز ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را داشت. اودیسه برای انجام سه کار طراحی شده بود: ۱- نقشه برداری شیمیایی و معدنی از سطح مریخ ۲- جستجو برای یافتن آب در زیر لایه‌هایی نازک از سطح. ۳- اندازه گیری و تجزیه و تحلیل میزان تشعشعات محیطی و تعیین میزان تأثیر آن بر روی انسان.

اودیسه در سال ۱۳۸۰ پرتاب شد و از اواخر سال ۱۳۸۱ کار نقشه برداری خود را آغاز کرد. داده‌هایی که اودیسه از سطح مریخ فرستاده است، نیازمند سال‌ها مطالعه و تحقیق است. مریخ نشین انگلیسی بیگل۲ که همراه با مدارگرد سریع‌السیر مریخ، (Mars Express) متعلق به سازمان فضایی اروپا عازم سیاره سرخ شده بود، از کار افتاد. در نتیجه، امیدهای بی شمار محققانی که به دنبال داده‌های این مریخ نورد درباره شرایط زیستی مریخ بودند، نقش بر آب شد. در گزارشی که کمیته تحقیق ناسا در مورد این حادثه ارائه داد، مدیریت ضعیف، یکی از عوامل مؤثر در این شکست عنوان شده است.

به خاطر موفقیت هایی که دو کاوشگر روح و فرصت در سیاره سرخ داشتند، ناسا در حال برنامه ریزی مأموریت کاوشگر بعدی خود برای سفر به مریخ است. کاوشگرهای جدید، آزمایشگاه علمی مریخ و ققنوس (Phoenix) نام دارند. این کاوشگر برای یافتن نشانه‌های حیات میکروبی در گذشته و حال سیاره مریخ یا می‌تواند خاک و سنگ‌های مریخی را به میزان سه برابر بیشتر از کاوشگرهای قبلی جمع آوری و تحلیل کند. این مأموریت، حاصل همکاری بین‌المللی در زمینه اکتشافات فضایی است. آژانس فضایی فدرال روسیه، وزارت علوم و تحقیقات اسپانیا، آژانس فضایی کانادا و مؤسسه ماکس پلانک آلمان، از جمله مراکزی هستند که در این پروژه تازه نقش دارند.

این کاوشگر قصد دارد برای اولین بار، روش‌های دقیق فرود را بر روی سطح مریخ به کار ببرد. یعنی پاسخ به این سؤال که آیا کاوشگر می تواند خودش را بر روی سطح مریخ هدایت کند و فضاپیما قبل از بازشدن چتر نجات می‌تواند به بالای نقطه مورد نظر در مریخ پرواز کند و سپس فرود بیاید؟ قبل از فرود، فضاپیما باید چتر نجات و موشک‌های پس ران خود را آماده کند. این روش فرود، باعث می‌شود که کاوشگر در یک سطح۲۰ در۴۰ کیلومتری فرود بیاید. این مساحت، سه تا پنج برابر کوچک تر از منطقه فرود بر مریخ در مأموریت‌های گذشته است. آزمایشگاه علمی مریخ با شش چرخ و یک دوربین به کاوش خواهد پرداخت. این کاوشگر برخلاف کاوشگرهای دوقلو، یک دستگاه لیزر را برای تبخیر لایه نازکی از سطح صخره و تحلیل ترکیب عناصر مواد زیرین آن حمل خواهد کرد. سپس قادر خواهد بود تا نمونه‌های صخره و خاک این سیاره را جمع آوری و خرد کند و آن‌ها را برای تحلیل شیمیایی به محفظه آزمایش همراه کاوشگر منتقل کند.

طراحی این کاوشگر به گونه‌ای است که یک سری از ابزارهای علمی را برای شناسایی ترکیبات آلی مانند پروتئین ها، اسیدهای آمینه و سایر اسیدها و بازها که همگی از زنجیره کربنی به وجود آمده اند، به کار می‌برد. این مواد، از عوامل حیاتی زندگی هستند و با پیدا کردن آن‌ها در مریخ، می‌توان به اطلاعات تازه‌ای درباره حیات در این سیاره دست یافت. این وسیله همچنین ترکیباتی از قبیل گازهای اتمسفری را که ممکن است به فعالیت‌های بیولوژیکی مربوط باشند، شناسایی می‌کند. با استفاده از این ابزار، آزمایشگاه علمی مریخ، خاک و صخره‌های سیاره مریخ را با جزئیات بیشتر از قبل آزمایش خواهد کرد تا وجود آب و دی اکسیدکربن به صورت جامد، مایع یا گاز را در این سیاره مشخص کند. ناسا قصد دارد علاوه بر اطلاعات مأموریت‌های پیشین، بر مبنای تصاویر ارسالی از کاوشگر مدارپیمای مریخ که در سال ۲۰۰۶ شروع به کار می‌کند، مکانی برای فرود انتخاب کند.