كيوب المريخ واحد

أُطلق كيوب المريخ واحد (أوماركو) وهومهمة تحليق بالقرب من المريخ فيخمسة مايومن عام 2018 جنبًا إلى جنب مع مهمة الهبوط على المريخ إنسايت التابعة لناسا. ويتكون من زوج من المركبات الفضائية الصغيرة ماركوإيه وماركوبي، وهذا ما يوفر اتصالات في الوقت الحقيقي مع الأرض للمهمة إنسايت أثناء دخولها الغلاف الجوي للمريخ وخلال عملية النزول والهبوط على سطحه في 26 نوفمبر عام 2018 «عندما تكون إنسايت خارج خط النظر من الأرض». كلا المركبتين هما كيوب ساتستة يو، وتعد المهمة اختبارًا لتقنيات الملاحة والاتصال المصغّرة الجديدة. ويُعد هذا أوّل كيوبسات سيعمل خارج مدار الأرض، وقد اختُبر بغض النظر عن الاتصالات قدرة مركبتي كيوبسات على التحمل في الفضاء السحيق. أعربت ناسا فيخمسة فبراير 2019 انقطاع الاتصالات مع مركبتي كيوبسات، ومن غير المحتمل التواصل معها من جديد. كُرِّمت مركبتي كيوبسات في أغسطس عام 2019 لدورهما في الهبوط الناجح لمركبة إنسايت على سطح المريخ.

أُعيد نقل بيانات القياسات للمركبة إنسايت خلال عملية الهبوط، مما يشير إلى استخدام تقنية ونظام نقل المعلومات الجديد في المستقبل في مهمات إلى أجسام أخرى في النظام الشمسي. ويزودنا هذا ببديل للمركبات المدارية من حيث المعلومات المنقولة ويمكّننا من تجاوز عتبة التطور التقنية.

نظرة عامة

كيوب المريخ واحد هوأوّل مركبة فضائية تُبنى على شكل كيوبسات (مركبة فضائية مكعبة الشكل) لتعمل في مدار خارج الأرض في الفضاء السحيق. يتألف كيوبسات من مكونات صغيرة، كما أنها مرغوبة لعدة أسباب، من ضمنها تكلفة البناء المنخفضة، والتطوير السريع، والأنظمة البسيطة، وسهولة نشرها في مدار منخفض حول الأرض. وقد استُخدمت للعديد من الأغراض البحثية، من ضمنها: المساعي البيولوجية، ومهمات رسم الخرائط، إلخ. طوّرت جامعة ولاية كاليفورنيا للتقنيات المتعددة بالإضافة إلى جامعة ستانفورد تقنية كيوبسات، بهدف القيام بمشاريع سهلة وسريعة تسمح للطلاب باستخدام التكنولوجيا. يُحزم كيوبسات عادةً كجزء من حمولة المهام الكبيرة، مما يجعلها حتى أكثر فعالية من حيث التكلفة.

كانت مركبتي كيوبسات الخاصتان بمهمة المريخ متطابقتان وسُمّيا رسميًا ماركوإيه وماركوبي، وأُطلقا معًا من أجل الاحتياط. وقد أطلق عليهما مهندسومختبر الدفع النفاث أسماءً مستعارة هي وول-إي وإيف في إشارة إلى الشخصيات الرئيسية في فلم الأنيميشن وول-إي. كلّفت مهمة ماركو18.5 مليون دولار.

نظر مهندسي مختبر الدفع النفاث الذين صمموا ماركوإلى التحليق بالقرب من المريخ على أنه تقنية يمكن حتى تقود إلى مهمات أقمار صناعية صغيرة خارج مدار الأرض بتكلفة منخفضة. اقترحت ناسا في نفس الوقت الذي كانت تراقب فيه أداء مهمات كيوبسات إنفاق المزيد من المال على مهمات كيوبسات بمثابة تكملة لمشاريع تكلف مليارات الدولارات وتقابل أحيانًا تأخيرًا لسنوات عديدة.

الإطلاق

لف برنامج خدمات الإطلاق التابع لناسا عملية إطلاق كيوب المريخ واحد. كان من المقرر حتى يتم الإطلاق في الأصل في أربعة مارس من عام 2016 على متن صاروخ أطلس5 401، ولكن أُجلت المهمة إلىخمسة مايومن عام 2018 بعد فشل الاختبار الرئيسي للمعدات الفهمية لمهمة إنسايت. أُطلق كيوبسات برفقة المركبة إنسايت على متن صاروخ أطلس5، وانفصلت ماركوإيه وماركوبي بعد الإطلاق بفترة قصيرة لكي تسلك طريقها الخاص إلى المريخ لأجل تجريب إمكانية كيوبسات ونظام ملاحته في الفضاء السحيق.

أُبقيت المركبتين ماركوإيه وماركوبي خلال فترة الطواف إلى المريخ بعيدتين عن المركبة إنسايت نحو10000 كيلومتر (6200 ميل) من كلا الجانبين من أجل اعتبارات السلامة. وقد قُللت هذه المسافة عند وصول المركبات الفضائية الثلاث إلى المريخ. وبلغت أقرب مسافة تحليق حول المريخ 3500 كيلومتر (2200 ميل).

الأهداف

هدف مهمة ماركوالأساسي هواختبار تقنيات الملاحة والاتصال المُصغّرة الجديدة. إذ كانت مركبتي كيوبسات قادرة على توفير انتنطق للمعلومات في الوقت الحقيقي أثناء دخول المركبة إنسايت إلى غلاف المريخ الجوي وأثناء نزولها وهبوطها على سطح المريخ.

أُطلقت مركبتي كيوبسات (سُميّت وول-إي وإيف نسبة لشخصيات فلم أنيميشن) احتياطًا، وقامت بالتحليق في جهتين بالنسبة للمركبة إنسايت. على الرغم من وجود الكثير من مركبات كيوبسات في مدار حول الأرض، إلّا أنّ كيوبسات المريخ هوأوّل كيوبسات يقوم بمهمة خارج مدار الأرض. وهذا ما جاز بجمع بيانات فريدة من خارج مدار الأرض وغلافها الجوي. اختُبر أيضًا تحمّل مكونات كيوبسات وإمكانيات ملاحته في الفضاء السحيق، بالإضافة إلى عمله ناقلًا للمعلومات. فبدلًا من انتظار عدة ساعات لإعادة إرسال المعلومات إلى الأرض بشكل مباشر من مركبة إنسايت بعد حتى تقوم بالهبوط، قامت مركبة ماركوبنقل البيانات المهمة بشكل فوري خلال مراحل إنسايت في دخول الغلاف الجوي والنزول والهبوط على سطح المريخ (تخضع فقط لوقت الإرسال من المريخ إلى الأرض والذي يبلغثمانية دقائق). تضمنت المعلومات المُرسلة إلى الأرض صورة المركبة إنسايت للسطح المريخي مباشرةً بعد ملامستها لسطحه..

كانت ستضطر المركبة إنسايت لولا وجود كيوبسات ماركوإلى نقل معلومات الرحلة إلى مستكشف المريخ المداري والذي لا يستطيع نقل المعلومات بنفس السرعة. خططت عدة فرق لتعديل الكيفية التي تُنقل بها البيانات إلى الأرض، بعد رؤية الصعوبة الموجودة في التواصل مع مراكز التحكم الأرضية في الحالات الخطرة بشكل خاص. كانت المهمات السابقة تُرسل البيانات إلى الأرض مباشرة بعد الهبوط، أوإلى المركبات المدارية القريبة التي تنقل البيانات بدورها إلى الأرض. من الممكن لن تتخذ المهمات المستقبلية هذه الطرق لنقل البيانات لأنّه من الممكن يمكن لمركبات كيوبسات تحسين نقل البيانات في الوقت الحقيقي، بالإضافة إلى تقليل تكاليف المهمة بشكل إجمالي.

مشاهد من كيوب المريخ واحد

المريخ (24 نوفمبر 2018)

المريخ(2 أكتوبر 2018)

الأرض والقمر (9 مايو2018)

التصميم والمكونات

يتألف التصميم من مركبتين كيوبسات القادرة على نقل المعلومات أوالاتصالات، والتي قام مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ببنائها، وهي تحمل مواصفات القياسستة يو(10x20x30 سنتيمتر). يتمثل العامل الذي يحد من تطور كيوبسات بضرورة مُلائمة جميع المكونات الضرورية داخل إطاره الخارجي. فيجب حتى يحتوي على هوائي، بالإضافة إلى أنظمة طيران إلكتروني للتحكم به، وأيضًا نظام دفع، وطاقة، وحمولة.

المُرحّل

يوجد على متن جميع من مركبتي كيوبسات هوائي عالي التردد ذواستقطاب دائري. نُقلت معلومات دخول إنسايت الغلاف الجوي للمريخ ونزولها وهبوطها بواسطة حزمة ذات تردد عالي بسرعةثمانية كيلوبت في الثانية إلى كيوبسات، والذي بدوره يعيد إرسالها في ذات الوقت بتردد حزمة إكس بسرعةثمانية كيلوبت في الثانية إلى الأرض. استخدم ماركولوحة شمسية قابلة للنشر من أجل التزود بالطاقة، ويمكن حتى تبلغ طاقة تردد الحزمة إكسخمسة واط فقط بسبب محدودية كفاءة اللوحة الشمسية.

يحتاج كيوبسات سات من أجل نقل (ترحيل) المعلومات إلى هوائي عالي الكسب جدير بالثقة، ومستوفٍ لمواصفات الكتلة، ومنخفض التعقيد، وبثمن مقبول للإنشاء. يعد الهوائي عالي الكسب (الهوائي المباشر) واحدًا من الهوائيات ذي عرض ضيق لحزمة الموجات الراديوية. وقد حُددت ثلاثة أنواع متاحة: هوائي الرقعة الميكروية القياسي، وهوائي المصفوفة العاكسة، والهوائي الشبكي العاكس. وقد حقق هوائي المصفوفة العاكسة جميع متطلبات المهمة التي يحتاجها كيوبسات وتضم الحجم الصغير والتسطح. يتكون الهوائي عالي الكسب من ثلاثة ألواح مطوية، ومفصل جذري يصل الأجنحة بجسم كيوبسات، بالإضافة لأربعة مفاصل للأجنحة، وآلية إعتاق سلك الاحتراق. ويجب حتى تكون لوحات الهوائي قادرة على مقاومة تغيرات درجات الحرارة أثناء المهمة بالإضافة لمقاومة الاهتزازات أثناء عملية النشر. نقل ماركوالبيانات المهمة بشكل فوري عند الهبوط، وقد وصلت تلك الإشارات إلى الأرض بعد ثماني دقائق.

انظر أيضًا

كيوريوسيتي روفر
استكشاف المريخ
إكسومارس
مارس 3
متجول استكشاف المريخ
مارس إكسبريس
مارس ريكونيسانس أوربيتر
مختبر علوم المريخ
مارس أوديسي

مراجع

^ Stirone, Shannon (18 March 2019). "Space Is Very Big. Some of Its New Explorers Will Be Tiny. - The success of NASA's MarCO mission means that so-called cubesats likely will travel to distant reaches of our solar system". نيويورك تايمز. مؤرشف من الأصل في 1 يونيو2019. اطلع عليه بتاريخ 18 مارس 2019.
^ Asmar, Sami; Matousek, Steve (20 November 2014). "Mars Cube One (MarCO) - The First Planetary CubeSat Mission" (PDF). Jet Propulsion Laboratory. مؤرشف من الأصل (PDF) في 25 يناير 2017. اطلع عليه بتاريخ 27 مايو2015.
^ Good, Andrew; Wendel, JoAnna (4 February 2019). "Beyond Mars, the Mini MarCO Spacecraft Fall Silent". مختبر الدفع النفاث. ناسا. مؤرشف من الأصل فيثمانية يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 05 فبراير 2019.
^ Good, Andrew; Johnson, Alana (9 August 2019). "MarCO Wins the 'Oscar' for Tiny Spacecraft". ناسا. مؤرشف من الأصل في 2 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخعشرة أغسطس 2019.
^ Hotz, Robert Lee (November 22, 2018). "Headed to Mars - A Big Experiment in Tiny Satellites: Briefcase-sized CubeSats, commonly used in Earth's orbit, take an interplanetary journey". Wall Street Journal. مؤرشف من الأصل في 22 أكتوبر 2019. Rapidly approaching Mars are the two smallest and cheapest spacecraft to ever cross between the planets, in the vanguard of what U.S. and European satellite designers hope one day will be swarms of tiny probes prowling the solar system.
^ Hand, Eric (2015-04-10). "Thinking inside the box". Science (باللغة الإنجليزية). 348 (6231): 176–177. doi:10.1126/science.348.6231.176. ISSN 0036-8075. PMID 25859027.
^ NASA's Mars Cubesats 'Wall-E' and 'Eva' Will Be First at Another Planet. Elizabeth Howell, Space. 1 May 2018. نسخة محفوظة 25 أبريل 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ NASA's First Image of Mars from a CubeSat. JPL press release. 22 October 2018 نسخة محفوظة 14 يوليو2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Big test coming up for tiny satellites trailing Mars lander. Marcia Dunn, PhysOrg. 22 November 2018. نسخة محفوظةعشرة يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ Wallace, Mark (May 4, 2018). "The Small Satellites Paving The Way For Low-Cost Exploration Of Deep Space: When NASA's next Mars mission takes off this Saturday, it will be accompanied by two small escorts that could transform the future of space exploration". Fast Company. مؤرشف من الأصل في 28 نوفمبر 2018. 'The major aspect to MarCO is that it is truly a technology demonstration and high-risk endeavor, very much in the spirit of NASA,' [MarCO chief engineer Andy] Klesh says. 'We see MarCO as only the first in a long line of small satellite explorers . . . .'
^ Fernholz, Tim (November 26, 2018). "The first interplanetary cubesats pave the way for cheaper space science". Quartz. مؤرشف من الأصل في 27 نوفمبر 2018.
^ "NASA calls off next Mars mission because of instrument leak". Excite News. Associated Press. 22 December 2015. مؤرشف من الأصل في 24 يونيو2016. اطلع عليه بتاريخ 22 ديسمبر 2015.
^ "NASA Awards Launch Services Contract for InSight Mission". NASA. مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2019. اطلع عليه بتاريخ 11 ديسمبر 2014.
↑ "Mars Cube One (MarCO)". jpl.nasa.gov. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2019.
^ JPL’s Advanced CubeSat Concepts for Interplanetary Science and Exploration Missions. (PDF). Sara Spangelo, Julie Castillo-Rogez, Andy Frick, Andy Klesh, Brent Sherwood. CubeSat Workshop 2015. August 2015. نسخة محفوظة 14 يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ NASA's First Deep-Space CubeSats Say: 'Polo!'. NASA News.ستة May 2018 نسخة محفوظة 25 أبريل 2019 على مسقط واي باك مشين.
↑ Hodges, Richard E. (21 February 2017). "A Deployable High-Gain Antenna Bound for Mars: Developing a New Folded-panel Reflectarray for the First CubeSat Mission to Mars". IEEE Antennas and Propagation Magazine. 59 (2): 39–49. doi:10.1109/MAP.2017.2655561.
↑ NASA InSight Team on Course for Mars Touchdown. NASA News. 21 November 2018. نسخة محفوظةخمسة يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
↑ Dunn, Marcia (22 November 2018). "Big test coming up for tiny satellites trailing Mars lander". أسوشيتد برس. مؤرشف من الأصل فيتسعة يوليو2019.
↑ NASA’s InSight Mission Triumphantly Touches Down on Mars. Ian O'Neill, Scientific American. 26 November 2018. نسخة محفوظة 21 يونيو2019 على مسقط واي باك مشين.
^ How NASA Will Know When InSight Touches Down. Andrew Good, NASA News. 16 November 2018. نسخة محفوظةستة ديسمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.