تمتلك الروح والفرصة الكوكب الأحمر لأنفسهم في الوقت الحالي ، لكن وكالة الفضاء الأوروبية تخطط لإرسال مركبة فضائية خاصة بها للزحف على سطح المريخ. بدلاً من البحث عن أدلة على المياه الماضية ، سيبحث ExoMars عن آثار الحياة ، في الماضي والحاضر. إذا سارت الأمور على ما يرام ، سيتم إطلاق ExoMars إلى كوكب المريخ في عام 2011.
كجزء من برنامج ESA الطموح وطويل الأمد لاستكشاف أورورا ، ستبحث ExoMars عن آثار الحياة على كوكب المريخ. تتطلب المهمة تقنيات جديدة تمامًا للروبوتات ذاتية التحكم والاستقلالية المدمجة ومستشعرات التضاريس البصرية المتطورة.
يمكن أن يشهد العقد الرابع من هذا القرن أوروبا تشارك في مهمة مأهولة إلى المريخ في واحدة من أعظم الرحلات الفضائية البشرية على الإطلاق.
Aurora هو برنامج وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) الذي يهدف إلى الاستكشاف الروبوتي والبشري للنظام الشمسي على المدى الطويل ، مع استهداف المريخ والقمر.
ستكون المهمة البشرية إلى الكوكب الأحمر مهمة رئيسية متعددة السنوات تتطلب قدرات رائعة وجديدة تمامًا مثل سفن الشحن المؤتمتة ، والإمدادات والأدوات المعدة مسبقًا ، وسواتل الاتصالات والملاحة في مدار المريخ على غرار أنظمة GPS الحالية للأرض.
يعمل العلماء والمهندسون بالفعل على أول مهمة "سلائف" روبوتية لشركة ESA ، ExoMars ، المقرر إطلاقها في حوالي عام 2011.
سوف تستكشف ExoMars البيئة البيولوجية على كوكب المريخ استعدادًا لمزيد من النشاط الروبوتي ، وبعد ذلك ، النشاط البشري. ستوفر البيانات من البعثة أيضًا مدخلات لا تقدر بثمن لدراسات أوسع لعلم الأحياء الخارجية - البحث عن الحياة على الكواكب الأخرى.
العنصر الرئيسي للمهمة هو مركبة روفر آلية ذات عجلات ، مماثلة في المفهوم لمهمة Mars Rover الحالية لناسا ، ولكن لها أهداف علمية مختلفة وقدرات محسنة.
"أساليب التحكم المباشر الكلاسيكية لن تعمل عندما نعمل على سطح المريخ في بيئة غير منظمة".
سيستخدم المسبار المصفوفات الشمسية لتوليد الكهرباء ، وسيسافر فوق سطح المريخ البرتقالي والأحمر الصخري ، وينقل حمولة علمية تصل إلى 12 كيلوغرامًا بما في ذلك أول نظام حفر خفيف الوزن على الإطلاق ، بالإضافة إلى جهاز أخذ العينات والتعامل ، ومجموعة من الأدوات العلمية للبحث عن علامات الحياة الماضية أو الحالية.
نظرًا للفاصل الزمني وتعقيد المسافة ، ستقوم ExoMars بالتنقل الذاتي باستخدام البصريات الكهربائية "الذكية" لاستشعار التضاريس المحيطة وتفسيرها بصريًا وستكون قادرة على العمل بشكل مستقل باستخدام برامج ذكية مدمجة.
التحكم الآلي تقدم كبير
يُعد هذا الوضع التلقائي للتشغيل تقدمًا كبيرًا لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، التي تُستخدم لفترة طويلة للتحكم في المركبات الفضائية مباشرةً باستخدام وحدات التحكم البشرية. ولن تكون أنظمة التحكم على متن المركبة الجديدة جديدة فقط.
يقول مايك ماكاي ، كبير مسؤولي التحكم في المركبات الفضائية وخبير المريخ في ESOC ، عمليات المركبات الفضائية في وكالة الفضاء الأوروبية ، "ستحتاج ExoMars إلى تقنيات وتقنيات جديدة تمامًا للعديد من جوانب نظام التحكم في المركبات الفضائية القائمة على الأرض ، وليس مجرد ترقية لما لدينا اليوم". المركز ، في دارمشتات ، ألمانيا.
لم يسبق لمراقبي وكالة الفضاء الأوروبية (الإيسا) أن قاموا من قبل بمهمة تتحرك على سطح جسم آخر كانت Huygens - التي هبطت بنجاح على Titan في 2005 - بمثابة تحقيق في الغلاف الجوي وليس مهبطًا ، على الرغم من أنه عمل لفترة وجيزة بعد الوصول إلى سطح Titan.
مهمة روبوتية: اجتياز كيلومترات من التضاريس بحثًا عن الحياة
في أحد الأمثلة النموذجية للعملية الذاتية للمركبة ، قد تقوم وحدات التحكم الأرضية بإرسال راديو عالي المستوى لإخبارها بالقيادة إلى مكان مثير للاهتمام علمياً في أي مكان على بعد 500 إلى 2000 متر وإجراء عمليات علمية ، مثل الحفر تحت السطح لأخذ عينات من التربة. لإشارات الحياة. لكن السيارة ستتعامل مع تفاصيل الحركة بمفردها.
ستقوم بمسح الأرض باستخدام كاميرا ثلاثية الأبعاد ، وإنشاء نموذج رقمي للتضاريس ، والتحقق من موقعها الحالي ، وتشغيل المحاكاة الداخلية ، ثم اتخاذ قرار مستقل بشأن أفضل مسار يمكن اتباعه ، استنادًا إلى العوائق ، الوضع الحالي للمركب واعتبارات المخاطر / الموارد .
"ثم ستقود نفسها إلى الهدف. يقول بوب تشيسون ، رئيس قسم عمليات رحلات الفضاء والاستكشاف البشرية في إدارة عمليات وكالة الفضاء الأوروبية (ESA): "نتوقع أن تكون دقة الهدف في حدود نصف متر على امتداد 20 مترًا".
أرباح ExoMars من المستكشفين الروبوتيين الحاليين
بصفته الجيل التالي من الروبوت ، سيستفيد ExoMars من الدروس المستفادة من الجيل الحالي ، بما في ذلك مهمة Mars Explorer Rover (MER) التابعة لناسا. يقول شيسون: "نحن لا نخجل من محاولة التعلم من تجارب الوكالات الشقيقة".
"سوف تتطلب ExoMars تغييرًا في الثقافة ؛ علينا تطوير مفهوم عمليات متعدد التخصصات حقا. "
تحكم أرضي مبتكر لتمكين التشغيل المستقل
بالنسبة إلى ExoMars ، من المرجح أن تكون وحدات التحكم على الأرض موجودة في "غرفة تحكم مخصصة لروفر" ، على غرار مفهوم غرف التحكم المخصصة (DCR) التي تعدها وكالة الفضاء الأوروبية الآن للمهام الفردية التي تدور حول الكواكب.
ستعمل ESOC كمركز التحكم العام في عمليات البعثة (MOCC) ، والتحكم في الإطلاق ومرحلة المدار المبكر (LEOP) ، والرحلة البحرية إلى المريخ ، وفصل وهبوط وحدة الهبوط وخروج المركبة ، مع إدارة عمليات سطح المركبة على الأرجح سيتم إجراؤها من مركز عمليات روفر الموجود في ALTEC ، مركز هندسة التكنولوجيا اللوجستية المتقدمة ، في تورينو ، إيطاليا.
يقول شيسون: "يعتمد تصميم نظام التحكم الأرضي المتجول ، أو الجزء الأرضي ، على الأهداف العلمية والتشغيلية للمركبة ، والتي لم تكن نهائية بعد ، لذلك لا يزال النظام الأرضي يتطور". "من حيث المبدأ ، ستكون وظائف القياس عن بعد والتحكم عن بعد الأساسية في الأساس هي نفسها كما هو الحال الآن ، ولكن سيكون لها إمكانات جديدة بشكل كبير للسماح بوظيفة روفر الذاتية."
"ترك الطفل يمشي"
سيتطلب نظام التحكم الأرضي على الأقل مرافق حوسبة لتمكين أدوات تخطيط المهام عالية المستوى وللسماح برصد التضاريس الرقمية للنماذج في مركبة ثلاثية الأبعاد والنمذجة ثلاثية الأبعاد ومسار الأرض وتخطيط المسار والمحاكاة على الأرض والتكامل الصارم مع التحكم في الحمولة الصافية والعلمية عمليات.
يقول Reinhold Bertrand ، مهندس التخطيط وخبير الروبوتات في ESOC: "إن طرق التحكم المباشر الكلاسيكية لن تعمل عندما نعمل على سطح المريخ في بيئة غير منظمة ومع تأخر زمني للإشارة بشكل كبير". "سوف تتطلب ExoMars تغييرًا في الثقافة ؛ علينا أن "نترك الطفل يمشي من تلقاء نفسه" بينما نطور مفهوم عمليات متعددة التخصصات حقًا ".
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
