فينكس (مسبار فضائي)
مشروع فينكس (بالإنجليزية: Phoenix) (و التي تعني بالعربية العنقاء)يندرج ضمن إستراتيجية جديدة لوكالة الفضاء الأمريكية ناسا لجعل الكشف عن الماء العنصر الأساسي للمهمات الالية القادمة على سطح كوكب المريخ (following water). وخلافا لمهمات العربات الالية لمشروع Mars Exploration Rover المتمثلة في مسباري سبيريت Spirit وابرتيونتي Opportunity، فان مسبار فينكس سيقوم بتحليل الضروف البيئية المناسبة لحياة المجهرية محتملة في منطقة سهول جليدية مسماة Vastitas Borealis وهي قريبة من القطب الشمالي للكوكب الأحمر. كان إطلاق الحامل الصاروخي لمسبار فينكس بنجاح يوم 4 أغسطس 2007 من قاعدة كاب كانافيرال الجوية Cape Canaveral Air Force Station في فلوريدا، هبط المسبار فوق سطح المريخ يوم 25 مايو 2008 [١]. يقوم بالاشراف على المهمة الدولية مختبر الأقمار والكوكب Lunar and Planetary Laboratory التابع لجامعة أريزونا بتوجيه من ناسا وبمساهمة مجموعة من المختبرات الجامعية في كندا (وكالة الفضاء الكندية) وألمانيا وسويسرا وفنلندا وكذلك مجموعة مراكز وأبحاث صناعات الفضاء [٢].
المشروع وطبيعة المهمة
في أغسطس 2003، وقع اختيار مشروع "فينكس" لجامعة أريزونا من قبل لجنة مشكلة لناسا على أن يبدأ تطبيقه الفعلي في 2007 وذلك لإنشاء مهمات فضائية متكاملة وقليلة التكلفة ضمن برنامج اكتشاف كوكب المريخ. وكان المشروع المنتقى نتاج عمل دؤوب دام سنتين في جو من المنافسة شديدة مع عدة مؤسسات أخرى للأبحاث. وقد قامت ناسا بتخصيص ميزانية 325 مليون دولار أمريكي للمشروع أي ما يعادل ستة مرات ما أنفق في أي مشروع بحث في هذه الجامعة [٣]. كلفت اللجنة "بيتر سميث" Peter H. Smith من مختبر الأقمار والكواكب بإدارة المهمة ومن ثم التحقت لتطوير المشروع عدة مختبرات جامعية ومراكز بحثية وصناعية داخل الولايات المتحدة الأمريكية وخارجها، ووزعت مهامها كالآتي :
- مختبر الدفع النفاث Jet Propulsion Laboratory (بسادينا، كاليفورنيا) يقوم بالتخطيط لمسار الرحلة والتحكم بها.
- شركة لوكهيد-مارتن Lockheed Martin Space Systems (دنفر، كولورادو) أوكلت بتصنيع المسبار الفضائي وتجربته.
- وكالة الفضاء الكندية وفرت محطة أرصاد جوية مصغرة تحتوي على مجس متطور يعمل بأشعة الليزر.
- بقية المكونات وجزء من الاختبرات قامت بها مؤسسات أخرى منها، على سبيل الذكر، معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي Max Planck Institute for Solar System Research(ألمانيا) ومركزي البحث "أمس"(كاليفورنيا)Ames Research Center و"جنسن" Johnson Space Center(تكساس) التابعين لناسا وشركة Optech Incorporated الكندية بالإضافة إلى العديد من مراكز البحث الجامعية في الولايات المتحدة وكندا وسويسرا.
وفي 2 يوليو 2005، وقعت المراجعة النهائية للمشروع من حيث الاستعداد والتصاميم المبدئية ووافقت عليه ناسا ليبدأ العمل به حسب المخطط [٤]. وقد سمي المشروع ب"فينكس" Phoenix نسبة لطائر العنقاء الخرافي، وهو كما تقول الأسطورة، يحترق ويولد من جديد من رماده.
الإطلاق وعملية الهبوط
حدد الإطلاق مبدئيا في مدة زمنية (نافذة الإطلاق) تمتد من 3 إلى 24 أغسطس من مركب الإطلاق Pad 17-A بقاعدة كاب كنافرل للقوات الجوية، وكان متوقعا أن يكون ذلك قبل يوم الثلاثاء 7 أغسطس لأن نافذة إطلاق مسبار فضائي آخر (مهمة دوون) من نفس الموقع كانت تهدد بتأجيل لشهر سبتمبر 2007.و قعت عملية إطلاق المسبار "فينكس" فعليا يوم السبت 4 أغسطس 2007، على الساعة 5:26:34 صباحا (بالتوقيت المحلي)، بواسطة الحامل الصاروخي دلتا من الجيل الثاني 7925 Delta. وقد تمت العملية بنجاح ومن دون مشاكل تذكر. ووضع المسبار فينكس في المسار المحدد بدقة. ومن الملاحظ أن الحامل الصاروخي دلتا-2 صار يعتمد عليه بكثرة في هذه المهام خاصة بعد إطلاقه الناجح لمسباري "سبريت" و"اوبرتيونتي" Mars Exploration Rovers سنة 2003 ولمسبار مشروع "مارس باث فايندر" Mars Pathfinder الشهير سنة 1996 [٥]. وحالما تبلغ المركبة المريخ في العام 2008، ستخترق غلافه الجوي بسرعة 20277 كلم في الساعة، وسيعمل درع واقي على حماية أجهزة المسبار من الحرارة المرتفعة في أسفل المركبة وعلى امتصاص الجزء الأكبر من الطاقة الناتجة عن الاحتكاك [٦]. وحالما تصل سرعة المركبة لحوالي 1207 كلم في الساعة، ستفتح مظلات للتخفيف منها. ومع اقتراب المركبة من السطح سينفصل الدرع الواقي وستفتح ركائز وتنطلق قاذفات ذات دفع طردي Retrorocket.
خلافا لمسباري "سبريت" و"اوبرتيونتي"، سيحط المسبار "فينكس" بطريقة مشابهة لمسبار "فيكنك" Viking مع تغييرات بسيطة، ويفتح ألواحه الشمسية ليبدأ عمله. ولكن تقريرا ورد في 2007 من جمعية الفلك الأمركية American Astronomical Society بين بأن استعمال قاذفات ذات دفع طردي في تخفيف السرعة عند الهبوط، على طريقة "فيكنك"، قد يأدي إلى تغيرات في الطبيعة الكيميائية للتربة ويفني أشكال الحياة التي قد تكون متواجدة على موقع الهبوط [٧]. ويعكف الآن علماء الأحياء العاملون بالمشروع على دراسة هذه الفرضية، وإمكانية اجراء تعديلات في طريقة أخذ العينات باعتبار أن المسبار غير متحرك [٨].
الأهداف العلمية
للمسبار "فينكس" ذاتي التشغيل مهمتان رئيسيتان سيخصص لهما حوالي 90 يوما أرضيا. تتمثل الأولى في دراسة التاريخ الجيوليوجي للمياه على سطح المريخ وسيساعد ذلك على فهم طبيعة التغيرات المناخية التي طرئت على الكوكب منذ ملايين السنين. وأما المهمة الثانية، فهي مبنية على فرضية، وهي البحث عن علامات حياة مجهرية قد تكون وجدت في وقت ما عندما كانت المياه سائلة. لذلك اختير مكان الهبوط بعناية في منطقة القطبية الشمالية (68° شمالا على دائرة عرض، 233° شرقا على دائرة الطول)[١] حيث يوجد سهل ممتد في منطقة الأراضي المنخفضة الشمالية Vastitas Borealis ولا يحتوي الكثير من الكتل الصخرية وتتواجد فيه كميات هائلة من الجليد تحت السطح تتحول في فصل الصيف المريخي إلى سحب من الثلج (أي أن الماء يمر من الحالة الصلبة مباشرة إلى حالة غاز). سيقوم المسبار بالحفر إلى عمق نصف متر تقريبا تحت السطح لاستخراج العينات وتحليلها بفضل عدة أجهزة ومجسات متطورة. المختبر المصغر للمسبار "فينكس" مجهز لقياس الخصائص الفيزيائية للعينات (الموصلية الكهربائية، درجة الحرارة) ودراسة بنيتها بواسطة ميكروسكوب قوة ذرية atomic force microscope ومن ثم يقوم بتسخينها في فرن خاص لدرجة 950° سلزية ويممررها عبر مطياف الكتلة mass spectrometer الذي يكشف عن مختلف الجزيئات الكيميائية وتركيزها. ويأمل العلماء أن تكون هناك علامات لحياة بكتيرية تحت السطح، ان وجدت ظروف ملائمة لذلك، حيث تتحمل بعض أنواع البكتيريا الأرضية مثل اللستيريا Listeria درجات الحرارة المنخفضة وتكون في حالة أبواغ تعود للنشاط عندما تصل درجة الحرارة إلى 20° سلزية تحت الصفر [٩].
و سيدرس المسبار أيضا الغلاف الجوي للمريخ منذ رحلة هبوطه على علو 20 كلم، كما أنه سيلتقط صور ثلاثية الأبعاد وفائقة الجودة لسطح الكوكب في موقع الهبوط بفضل أجهزة التصوير ذات الرؤية المنظورية Surface Stereo Imager.
النزول على سطح المريخ
حط المسبار فينكس بنجاح على سطح المريخ، في منطقة الوادي الأخضر Green Valley، يوم 25 مايو 2008 [١٠]. وهي فترة نهاية فصل الربيع في نصف الكرة الشمالي، حيث ستقوم الشمس بتغذية المسبار بالكهرباء طيلة اليوم المريخي.
الخصائص التقنية
ركب مسبار "فينكس" في مصانع شركة "مارتن-لوكهيد" حول قاعدة كانت مخصصة أصلا للمركبة "مارس سورفيور" Mars Surveyor التي كانت ستنطلق سنة 2001.
تخلت وكالة الفضاء الأمريكية ناسا عن هذا المشروع بعد تحطم مسبار "مارس بولار لاندر" Mars Polar Lander على سطح المريخ سنة 1999، اثر عطل فني طرء أثناء عملية النزول. وقد "ورث" المسبار الجديد الكثير من المعدات التي تعود لهذه المهمة الملغاة [١١].
يحمل مسبار "فينكس" عددا من المعدات العلمية والمجسات المتطورة، بمثابة مختبر مصغر، وكتلتها حوالي 55 كيلوغراما. تتكفل هذه الأنظمة بتحميل العينات وتحليلها، وتحتوي أجهزة للتصوير والاجهار والتحليل الفيزيائي والكيميائي الدقيق. كما خصصت محطة أرصاد وقياسات جوية مدمجة لدراسة غلاف المريخ الغازي, قامت كندا بتجهيزها.
يحتوي مسبار "فينكس" على ثمانية أنظمة أساسية متكاملة، دون احتساب المعدات العلمية، وهي كالآتي :
- حاسوب يعمل على قيادة المسبار ومعالجة المعلومات.
- منظومة كهربائية تزود أجزاء المسبار بالطاقة اللازمة بواسطة بطاريات وألواح شمسية.
- منظومة اتصلات يمكنها إرسال واستقبال المعلومات سواء من الأرض أو من المركبات المدارية مثل "مارس ؤوديسي" Mars Odyssey ومارس ريكونيسانس أوربيتر.
- جهاز ملاحة متطور يمكن من اختيار المكان المناسب للهبوط وتتسيير عملية نزول آمنة فوق سطح الكوكب.
- جهاز دفع نفاث ويتكون من ستة محركات تعمل بوقود الهيدرازين اHydrazine.
- هيكل المسبار وهو مقاوم للتغير المفاجئ لدرجات الحرارة والصدمات.
- محركات كهربائية تعمل على توجيه أجزاء المسبار.
- منظومة تحكم حرارية تأمن درجة حرارة مناسبة وحيوية لتشغيل أجهزة المسبار في جو المريخ البارد (درجة الحرارة المتوسطة فوق سطح المريخ 46° سلزية تحت الصفر وقد تكون أقل من ذلك بكثير في المنطقة القطبية).
خصائص المعدات العلمية على متن مسبار "فينكس" :
| المعدات | الخصائص والوضائف | المصنعون |
|---|---|---|
| ذراع ربوتية Robotic Arm اختصارا RA |
ذراع ربوتية متطورة يمكن أن تمتد من المسبار إلى طول أقصاه 2.35 متر، في نهايتها رفش يمكن أن يحفر إلى عمق 0.5 متر ويقوم باستخراج العينات. الذراع تمتلك 4 درجات حرية ويمكن أن تسلط قوة مقدارها 80 نيوتن [١٢]. |
مختبر الدفع النفاث [٢]. |
| كميرا الذراع الربوتية Robotic Arm Camera اختصارا RAC |
الكميرا الرقمية مثبتة في نهاية الذراع الربوتية وتحتوي على لوحة من ثنائيات كهرضوئية LED تنير المكان المراد تصويره بثلاثة ألوان (أحمر، أخضر، أزرق) ويمكن بذلك الحصول على صور ملونة ذات جودة عالية. وستلتقط الكميرا صورا للعينات ولمكان الحفر وكذلك للصخور المحيطة بالمسبار [١٣]. |
تعاون بين جامعة أريزونا ومعهد ماكس بلانك (ألمانيا). |
| مصور أسطح ثلاثي الأبعاد Surface Stereo Imager اختصارا SSI |
وهو "العين" الرئيسية للمسبار، تم تحويله من مركبات بعثات أخرى مثل "مارس بولار لاندر" Mars Polar Lander. يتميز المصور بمجسات عالية الدقة تمكن من التقاط صور منضورية ذات ثلاثة أبعاد لبيئة المسبار، على علو مترين. كما سيقوم هذا الجهاز بقياس تقوس الغلاف الجوي المريخي atmospheric distortion وذلك بالمقارنة مع موقع الشمس في الأفق (وهذه الخاصية تتأثر بالمكونات الكيميائية للغلاف الجوي وديناميكية الغازات)، وسيراقب أيضا الغبار والسحب الثلجية وذلك بتحليل امتصاصها للضوء [١٤]. |
تعاون بين جامعة أريزونا ومعهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (ألمانيا). |
| مصور الهبوط على المريخ Mars Descent Imager اختصارا MARDI |
ستقوم هذه الكميرا بالتقاط صور لسطح الكوكب أثناء نزول المسبار، بداية من علو يقدر بخمسة أميال، بعد أن يتخلى عن درعه الحراري. وكان مقررا التقاط حوالي 20 صورة ملونة ذات جودة عالية من منطقة الهبوط لدراسة طبيعتها الجيولوجية، ولكن خللا تقنيا اكتشف أثناء الاختبارات النهائية للمسبار ويتمثل في عدم قدرة الجهاز على التقاط عدد كبير من الصور [١٥]. ولكن هذا العطل اكتشف في وقت متأخر ولم يكن من الممكن تلافيه، لذلك قرر المشرفون على المهمة اتقاط صورة واحدة فقط على أن تكون على قدر من الأهمية العلمية [١٦]. |
طورت من قبل شركة Malin Space Science Systems (كاليفورنيا، الولايات المتحدة) [٣]. |
| محلل غازات حراري Thermal and Evolved Gas Analyzer اختصارا TEGA |
يدمج هذا الجهاز ثمانية أفران صغيرة ومطياف كتلة متطور. تقوم الذراع الربوتية بأخذ العينات وتصويرها ثم تضعها في موزع آلي يغذي كل فرن بحوالي 100 ملغ من العينة. ثم تسخن في الفرن تدريجيا إلى أن تبلغ درجة حرارتها 950° سلزية (ومن الملاحظ أن هذه العملية ستتم تغذيتها بطاقة الألواح الشمسية فقط). وأثناء التسخين سيتحرر من العينة، الماء في شكل بخار وثاني أكسيد الكربون وبقية الجزيئات العضوية الطيارة organic volatiles ذات تركيز لا يقل عن ppb 10 جزيئات من مليار [١٧]. |
تعاون بين جامعة أريزونا وجامعة تكساس. |
| نظام التحليل المجهري، الكهركيميائي والتوصيلي Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer اختصارا MECA |
وهو عبارة عن مختبر مصغر لتحاليل البصرية، الفيزيائية والكيميائية. يحتوي على نظامين [١٨]:
|
المحلل الكيميائي من صنع مختبر الدفع النفاث، المجهر الضوئي صنع من قبل جامعة أريزرونا ومجهر القوة الذرية طور وصنع في جامعة نوشتال University of Neuchatel بسويسرا. |
| محطة الرصد الجوي Meteorological Station اختصارا MET |
ستقوم هذه المنظومة بأرصاد يومية لدرجة الحرارة والضغط الجوي بفضل مجسات ليزرية متطورة تعرف باسم "ليدار" Lidar عوضا عن مجسات الرادار العادية، العاملة بالموجات الراديوية، والمستعملة في محطات الرصد الأرضية. وسيعمل ثنائي أقطاب ليزري Laser diode على قياس جسيمات الغبار والثلج التي تغطي جو المريخ، على مسافة تغطي 4 كلم من المسبار. كما أن مجسات مثبتة على الذراع الروبوتية ستقوم بتغذية المحطة بدرجات حرارة التربة [١٩]. |
تعاون بين وكالة الفضاء الكندية وجامعة ألبرتا الأمريكية ومعهد الأرصاد الجوية بفنلندا وهيئة المسح الجيولوجي الكندية وعدد من الشركات الكندية مثل Optech Incorporated. |
الأعمال التي قام بها المسبار فينيكس
1.قيام كاميرات المسبار بإرسال أكثر من 25 ألف صورة بغستخدام أول ميكروسكوب ذري يستخدم خارج الأرض.
2.اكتشاف أملاح حامض البركلوريك التي تترك تأثيرها على خواص الجليد والتربة.
3.اكتشاف كربونات الكاليسيوم.
4.اكتشاف تربة فوق مستوى سطح الجليد.
5.العثور على نوعين من الترسبات الجليدية.
6.رصد تساقط الثلوج من السحب المريخية.
نهاية المهمة رسميا
في الأول من شهر كانون الأول سنة 2008 أعلنت وكالة الفضاء الأمريكية رسميا انتهاء المهمة وذلك بعد شهر من عمليات التنصت اليومية لتحديد ما إذا كان المسبار قادرٌ على الاتصال مرة أخرى, وتوقف استخدام المركبات المدارية حول المريخ لإحياء المسبار أو الاستماع لصوت الإشارة الصادرة عنه.[٢٠] وعاودت ناسا المحاولة في سنة 2010 لكن المسبار اوديسي فشل بالتقاط اي إشارة من فينيكس حسب تصريح من الوكالة الأمريكية في 23 شباط 2010 [٢١].
الدول المشاركة
- Flag of the United States الولايات المتحدة: جامعات أريزرنا، تكساس، تافتس، كولورادو، ميشيغان، واشنطن، سان لويس ووكالة ناسا (مختبر الدفع النفاث، مركز ايمس للأبحاث، مركز جنسن للفضاء) وشركة لوكهيد-مارتن لصناعات الفضاء وشركة Malin Space Science Systems.
- ملف:Flag of Canada.svg كندا: جامعات ألبرتا ويورك ووكالة الفضاء الكندية وهيئة المسح الجيولوجي الكندية وشركة Optech Incorporated.
- علم ألمانيا ألمانيا: معهد ماكس بلانك لأبحاث المنظومة الشمسية.
- ملف:Flag of Finland.svg فنلندا: المعهد الفنلندي للرصد الجوي.
انظر أيضا
- مارس ريكونيسانس أوربيتر
- برنامج سيرفيور
- أبورتيونيتي
- سبيريت
- مارس ريكونيسانس أوربيتر
- كوكب المريخ
- اسكتشاف المريخ
- مسبار فضائي
- مارينر 9
المراجع
- ^ أخبار مكتوب:فينيكس هبط بسلام ويبدأ مهمته على المريخ
- ^ Phoenix Mars Scout - wikisource.
- ^ "Mars 2007 'Phoenix' will Study Water near Mars' North Pole" August 4, 2003 NASA Press release. URL accessed April 2, 2006
- ^ NASA's Phoenix Mars Mission Begins Launch Preparations. NASA
- (2005-06-02).
- ^ Phoenix Mars Mission - Launch. University of Arizona. Retrieved 2007-08-06.
- ^ وكالة الفضاء الأميركية تقرر إطلاق مركبة "فينكس" الفضائية في الشهر القادم.
- ^ Did probes find Martian life ... or kill it off?. Associated Press via MSNBC
- (2007-01-08). Retrieved 2007-05-31.
- ^ "U-M scientists simulate the effects of blowing Mars dust on NASA's Phoenix lander, due for August launch". University of Michigan News Service
- (2007-06-07).
- ^ The University of Arizona: NASA Selects UA 'Phoenix' Mission to Mars, 4. August 2003
- ^ [phoenix.lpl.arizona.edu http://phoenix.lpl.arizona.edu]
- ^ Phoenix Mars Lander- Spacecraft. Phoenix Mars Lander. Retrieved 2006-06-09.
- ^ The University of Arizona: Robotic Arm (RA)
- ^ The University of Arizona: Robotic Arm Camera (RAC)
- ^ The University of Arizona: Stereo Imager (SSI)
- ^ One image planned during descent of Phoenix. The University of Arizona
- ^ Malin, M. C.; Caplinger, M. A.; Carr, M. H.; Squyres, S.; Thomas, P.; Veverka, J. (2005). "Mars Descent Imager (MARDI) on the Mars Polar Lander" 106: 17635-17650. doi:.
- ^ The University of Arizona: Thermal Evolved Gas Analyzer (TEGA)
- ^ The University of Arizona: Mars Environmental Compatibility Assessment (MECA)
- ^ The University of Arizona: Meteorology Suite (MET)
- ^ الكوكب الرابع: ناسا توقف التنصت على الفينيق
- ^ http://mirriix.blogspot.com/2010/03/blog-post.html
وصلات خارجية
| مشاريع شقيقة | هناك المزيد من الصور والملفات في ويكيميديا كومنز حول: فينكس (مسبار فضائي) |
- الموقع الرسمي لمهمة فينكس Phoenix home page (إنجليزي).
- "وكالة الفضاء الأميركية تقرر إطلاق مركبة "فينكس" الفضائية في الشهر القادم" من مكتب برامج الاعلام الخارجي, نص أخباري (10 يوليو 2007).
- usinfo.state.gov (عربي).
- ملخص الرحلة (ناسا) Phoenix summary (إنجليزي).
- خصائص المسبار والمهمة Phoenix Profile من موقع اكتشاف المنظومة الشمسية لناسا NASA's Solar System Exploration (إنجليزي).
- مقدمة وأفكار حول مشروع "روئ للمريخ" Written Introduction to the Visions of Mars Project (إنجليزي).
- مقطع فيديو للحضيرات قبل إطلاق مسبار فينكس Phoenix Launch Preparation Video (إنجليزي).
- مقطع فيديو لتفاصيل الرحلة ومهمة فينكس Phoenix Mission Details Video (إنجليزي).
- تقارير عن مهمة المسبار فينيكس (الفينيق) بالعربية من مدونة الكوكب الرابع
![[١]](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/1b/PIA09946_fig1.jpg){kind=link}
