مركبة التحمل المُصممة للبقاء على قيد الحياة في الليل القمري

التحمل هو مهمة تدفع الحدود إلى أقصى حد. إنها عبارة عن آلية قمرية جبارة. تم تصنيفها باسم مهمة إعادة العينات Endurance، وسوف تجمع قطعًا وأجزاء من مواقع قمرية رئيسية لاسترجاعها لاحقًا من قبل رواد الفضاء في المستقبل في برنامج Artemis التابع لوكالة ناسا. علاوة على ذلك، سيتم نقل المقتنيات عالية القيمة التي تم انتزاعها من تلك المواقع البعيدة إلى الأرض بواسطة رواد الفضاء. بدأت وكالة ناسا في وضع مخطط مركبة Endurance لاجتياز حوض القطب الجنوبي العملاق - أيتكين (SPA)، وهو أرض عجائب قمرية مليئة بالمفاجآت الجيولوجية الواعدة. ستكون Endurance مهمة غير مسبوقة.

أولوية عالية

لقد ركزت الأكاديميات الوطنية المرموقة للعلوم والهندسة والطب على بناء Endurance في تقريرها "الأصول والعوالم والحياة - استراتيجية عقدية لعلوم الكواكب وعلم الأحياء الفلكية 2023-2032". تم تصنيفها كمهمة استراتيجية متوسطة المستوى، وتم منحها الأولوية القصوى ضمن برنامج اكتشاف واستكشاف القمر التابع لوكالة ناسا (LDEP). تم تقديم نسختين من Endurance للمناقشة على مدى عشر سنوات: Endurance-R (R تعني "روبوتية") ستنقل العينات إلى مركبة روبوتية تعود إلى الأرض (ERV) تهبط بشكل منفصل. Endurance-A (A تعني "رائد فضاء") ستنقل مخبأ العينات إلى رواد فضاء Artemis بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. سيقوم الطاقم بتحليل العينات وفرزها، وإعادة مجموعة فرعية إلى الأرض للتحليل في المختبرات الأرضية. في رحلتها الطويلة، سيتم الوصول إلى اثني عشر موقعًا رئيسيًا ثم دراستها بواسطة أدوات المركبة الجوالة مع جمع عينات قمرية مختارة.

دفع الحدود

في مختبر الدفع النفاث (JPL)، تجري دراسات فنية لتقييم خيارات التنقل لمهمة إعادة عينة SPA. من وجهة نظر الروبوتات، ما مدى صعوبة مثل هذا المشروع وكيف يمكن الاستفادة على أفضل وجه من مهام المركبة الجوالة في الماضي وتلك الجارية الآن؟ جيمس كين هو عالم أبحاث في مختبر الدفع النفاث وكان بطل العلوم لدراسة مفهوم مهمة Endurance. وقال كين إن مركبة ناسا "إندورانس" هي المركبة الأكثر تقدمًا في الخدمة حاليًا. وأضاف: "ستقطع إندورانس مسافة أبعد بنحو 100 مرة، وستتحرك بسرعة أكبر بكثير، وستجمع كتلة عينات أكبر بنحو 200 مرة من بيرسيفيرانس. وستكون إندورانس أيضًا أول مركبة كوكبية تسير ليلاً. هذه مهمة ذات نطاق لم نحاول القيام به من قبل".

الاستثمارات في الاستقلالية

في حين أن هذه قفزات كبيرة في مجال الروبوتات، إلا أن هذه القدرات أصبحت ممكنة بالفعل بفضل مركبات المريخ والاستثمارات في الاستقلالية هنا على الأرض. قال كين: "على سبيل المثال، تقوم مركبة بيرسيفيرانس بالفعل بالقيادة المستقلة على المريخ". "تتيح هذه الاستقلالية للمركبة بيرسيفيرانس إنجاز المزيد من العلوم والوصول إلى مواقع عينات أكثر إثارة للاهتمام. وقال كين إن إندورانس ستتحرك بسرعة أكبر بنحو عشر مرات من بيرسيفيرانس، مع الأخذ في الاعتبار السرعة القصوى التي يجب أن تتحرك بها المركبة بشكل مستقل. وأضاف أن الآلة ستحتاج إلى العمل بشكل مستقل، والقيادة عبر دورة الليل والنهار القمرية الكاملة، في ظل مجموعة أوسع من ظروف الإضاءة والتطرف الحراري.

عينات متنوعة

كهدف أساسي، فإن قائمة مهام إندورانس هي جمع عينات متنوعة جيولوجيًا من مواقع عبر حوض القطب الجنوبي الهائل. قال كين: "التحدي الرئيسي في هذا هو أن حوض القطب الجنوبي ضخم". إنه أكبر حوض اصطدام على القمر، حيث يبلغ عرضه أكثر من 1200 ميل (2000 كيلومتر). غالبًا ما تكون مواقع العينات الرئيسية منفصلة بمئات الكيلومترات. وأشار كين إلى أن "حوض القطب الجنوبي أكبر بمقدار 12 مرة من فوهة جيل، موطن مركبة كيوريوسيتي المريخية التابعة لناسا". "إن قطع هذه المسافة القصوى في فترة زمنية معقولة - كل ذلك أثناء وجودنا على الجانب البعيد من القمر مع بيانات سطحية محدودة وخارج الاتصالات المباشرة مع الأرض - يتطلب حقًا القيادة الذاتية بين مواقع العينات"، تابع كين.

الاستدلال واتخاذ القرار

بمجرد وصول Endurance إلى مواقع العينات، يتوقع الباحثون العمل في أوضاع "الأرض داخل الحلقة" التقليدية حتى يتمكن العلماء على الأرض من التحقيق في تلك المواقع وجمع العينات. كما ستشارك فرق التشغيل هنا على الأرض في التخطيط الاستراتيجي وتعديل مسار Endurance بإيقاع أقل بكثير لكل مسافة مقطوعة. بالإضافة إلى ذلك، سيراقب مراقبو الأرض أيضًا القياس عن بعد للمركبة لتتبع الأداء وتدهور مكونات الروبوت - وضبط الخطة وفقًا لذلك. ومع ذلك، قال كين إن المركبة ستتمتع بدرجة أكبر من الاستقلالية على متنها لتقييم الموقف والاستدلال واتخاذ القرار. وقال إن ذلك يتطلب العمل أثناء الخدمة لفترات طويلة في ظل ظروف إضاءة وحرارة صعبة مقارنة بالمهام السابقة. كما سيشارك مشغلو التحمل في تقييم ومعالجة الأعطال عبر هذه الرحلة الطويلة عبر حوض القطب الجنوبي العملاق الشاسع - أيتكين (SPA). ويخلص كين إلى أن "نتيجة كل هذا هي مستوى غير مسبوق من إنتاجية سطح الكوكب".

أهداف علمية ذات أولوية

وفي الوقت نفسه، وبينما يتم تحديد التحديات الفنية والإجرائية التي قد تواجهها إنديفور، تعمل مديرية بعثات العلوم التابعة لوكالة ناسا على إطلاق فريق تعريف العلوم لجلب عينات حوض القطب الجنوبي واستكشافها (SPARX). تتمثل مهمة فريق تعريف العلوم (SDT) في تقديم تحليل للأهداف والمتطلبات العلمية ذات الأولوية وأساليب التنفيذ المختلفة لمهمة مخصصة لجمع عينات حوض القطب الجنوبي واستكشافها. "ستستخدم وكالة ناسا تحليلات فريق تعريف العلوم لإبلاغ القرارات بشأن الأهداف العلمية ذات الأولوية وتنفيذ مهمة جلب عينات حوض القطب الجنوبي واستكشافها في الأمد القريب"، من خلال مسارات التنفيذ البشرية و/أو الآلية. ومن المتوقع أن يبدأ فريق تعريف العلوم هذا في الربع الأول من عام 2025 ويستمر لمدة 12-18 شهرًا.