پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری

تاکنون ماموریت های بسیاری برای کاوش مریخ صورت گرفته است. بعضی فقط با عبور کوتاه مدت از کنار مریخ به جمع‌آوری اطلاعات پرداخته‌اند و برخی برای سال ها در مداری به دور مریخ چرخیده‌اند.

به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، پرچالش ترین ماموریت ها، ماموریت های شامل فرود بر سطح مریخ هستند. از اولین ماموریت موفق عبوری در سال ۱۹۶۵ چهار گروه مختلف موفق به دستیابی به مریخ شده اند؛ ناسا، اتحاد جماهیر شوروی، سازمان فضایی اروپا و سازمان تحقیقات فضایی هند. کشورهای دیگر مانند چین و ژاپن هم تلاش هایی در این زمینه انجام داده اند. در ادامه تاریخچه مختصری از ماموریت های مریخ را ارائه می کنیم.

دهه ۱۹۶۰ و اوایل دهه ۱۹۷۰؛ پروازهای عبوری و عکاسی

اولین تلاش ها برای فتح مریخ از همان اوایل عصر فضا آغاز شد. با توجه به اینکه اولین ماهواره در سال ۱۹۵۷ پرتاب شده بود، کشور اتحاد جماهیر شوروی تنها ۳ سال بعد به فکر کاوش سیاره سرخ افتاد و چندین تلاش در این زمینه انجام داد. ناسا هم ۴ سال بعد اولین تلاش خود را انجام داد و دو مدارگرد و فضاپیمای وایکینگ Viking در مجموع بیش از ۵۰۰۰۰ عکس به زمین فرستادند ولی نتوانستند وجود میکروب ها را در سطح مریخ اثبات کنند و در نتیجه امید به وجود حیات در مریخ از میان رفت. (هرچند امروزه، به دلیل وجود اطلاعات بیشتر درباره نحوه فعالیت میکروب ها، این ادعا مورد چالش قرار گرفته است).

یافته دیگر ماموریت های وایکینگ درباره تشابه جو مریخ با بعضی شهاب سنگ های پیدا شده بر روی زمین بود که نشان می داد این شهاب سنگ ها از مریخ به زمین آمده اند. کشور شوروی دو ماموریت برای رسیدن به قمر مریخ (فوبوس) انجام داد که هر دو ناموفق بود.

در سپتامبر سال ۱۹۹۲ مدارگرد Mars Observer توسط ناسا به سمت مریخ پرتاب شد ولی قبل از تزریق مداری، ارتباط آن با زمین قطع و در فضا گم شد. دلیل این حادثه مشخص نیست؛ ولی به احتمال زیاد این مشکل به دلیل ایجاد شکستگی در تانک سوخت، چرخش ماهواره و در نتیجه، قطع ارتباط آن با زمین رخ داده است. هزینه بسیار بالای این فضاپیما (۸۰۰ میلیون دلار در سال ۱۹۹۲) باعث شد ناسا با استفاده از قطعات الکترونیک پیشرفته و راهبردهای مدیریت تیمی روی کاهش هزینه های فضاپیماهای آتی متمرکز شود.

در نوامبر سال ۱۹۹۶ مدارگرد Mars Global Surveyor به سمت مریخ پرتاب شد و فراتر از برنامه اولیه (سال ۲۰۰۱) تا نوامبر سال ۲۰۰۶ به خدمات رسانی ادامه داد. در این زمان فضاپیما به سیگنال های ارسال شده پاسخ نداد و به حالت Safe Mode وارد شد. تلاش های ناسا برای برقراری مجدد ارتباط با مدارگرد ناکام ماند و ماموریت آن در ژانویه ۲۰۰۷ رسما به پایان رسید.

این فضاپیما به نقشه برداری از سیاره مریخ از قطب شمال تا قطب جنوب پرداخت و در مدت ۷ سال فعالیت خود نشانه هایی از وجود آب در مریخ در گذشته های دور پیدا کرد. داده های این فضاپیما توسط ناسا در تعیین محل فرود فضاپیماهای آتی در سال ۲۰۰۴ مورد استفاده قرار گرفت. این فضاپیما علاوه بر بررسی ترکیب، توزیع و خصوصیات فیزیکی سنگ ها، یخ و مواد معدنی سطح سیاره، و تعیین توپوگرافی و میدان مغناطیسی مریخ، رصد آب و هوا و ساختار دمایی جو سیاره سرخ را نیز مورد مطالعه قرار داد.

در نوامبر سال ۱۹۹۶ ماموریت Mars 96 روسیه به دلیل پرتاب ناموفق ناکام ماند و فضاپیما به جو زمین برگشت و هرگز نتوانست از مدار لئو (LEO) فراتر رود. این فضاپیما بر مبنای کاوشگرهای فوبوس (سال ۱۹۸۸) ولی با طراحی جدید و با اصلاح اشکالات قبلی ساخته شده بود. این ماموریت شامل یک مدارگرد، ایستگاه های سطحی و نفوذگرهای سطح می شد و ابزارهای مختلف آن با همکاری کشورهای آمریکا، آلمان، فرانسه و کشورهای اروپایی دیگر تهیه شده بودند.

بر اساس این گزارش، در دسامبر سال ۱۹۹۶ ماموریت های Mars Pathfinder و Sojourner با موفقیت از سوی آمریکا دنبال شد. فضاپیمای فرودآینده Pathfinder برای اولین بار برای فرود نرم در کنار چتر نجات از بالشتک های هوا استفاده کرد و در صخره ای ترین بخش مریخ فرود آمد. دلیل انتخاب این محل وجود سنگ های مختلف ناشی از سیل و ایمنی نسبی محل فرود بود. فضاپیمای Pathfinder که برای اثبات فناوری طراحی شده بود، ۱۰۶ کیلوگرم جرم و ۹۰ سانتی متر ارتفاع داشت. وزن این فضاپیما در هنگام پرتاب ۸۹۵ کیلوگرم بود و تجهیزات علمی آن شامل دوربین، آهنربا برای اندازه گیری خواص مغناطیسی خاک، و مجموعه هواشناسی می شد. مریخ نورد Sojourner اولین روباتی بود که روی مریخ به حرکت درآمد و تجهیزات علمی آن شامل یک طیف سنج اشعه ایکس آلفا پروتون و سه دوربین بود. این دو فضاپیما فراتر از زمان برنامه ریزی شده و به مدت تقریبا ۲ ماه به ماموریت خود ادامه دادند. در این مدت حدود ۱۷هزار عکس به زمین مخابره کردند و بیش از ۱۵ آزمایش شیمیایی روی سنگ ها و خاک مریخ انجام دادند. همچنین بادها و شرایط آب و هوایی مریخ را مورد بررسی قرار دادند.

ژاپن در جمع کشورهای علاقه‌مند به کاوش مریخ

در ژوئیه سال ۱۹۹۸ ژاپن هم به جمع کشورهای علاقمند به کاوش مریخ اضافه شد و فضاپیمای Nozomi را پرتاب کرد. این مدارگرد به دلیل مشکل در سیستم الکتریکی در سال ۲۰۰۳ نتوانست با موفقیت وارد مدار شود و ماموریت آن با شکست روبرو شد. وزن خالص این فضاپیما ۲۵۸ کیلوگرم و وزن سوخت قابل حمل آن ۲۸۲ کیلوگرم بود. هدف این فضاپیما مطالعه جو فوقانی مریخ و تعامل آن با بادهای خورشیدی بود.

در دسامبر سال ۱۹۹۸ فضاپیمای مدارگرد Mars Climate Orbiter ناسا با وزن ۳۳۸ کیلوگرم و با هدف مطالعه جو، آب و هوا و تغییرات سطح مریخ و همچنین ایفای نقش رله ارتباطی بین فضاپیمای Mars Polar Lander طراحی و به فضا پرتاب شد. ولی یکی از دو تیمی که روی این فضاپیما کار می کردند از سیستم واحدهای SI و تیم دیگر از واحدهای آمریکایی در محاسبات استفاده کرده بودند و این موضوع منجر به حرکت فضاپیما در فاصله بسیار نزدیک به سیاره مریخ و در نتیجه از بین رفتن فضاپیما در جو این سیاره شد.

در ژانویه سال ۱۹۹۹ فضاپیمای Mars Polar Lander ناسا (که حامل یک فضاپیمای نفوذکننده به نام Deep Space 2 نیز بود) برای مطالعه خاک و آب و هوا در بخش های نزدیک به قطب جنوب مریخ به فضا فرستاده شد ولی اشتباها با تصور اینکه فرود آمده موتورهای خود را خاموش کرد با سرعت بالا به سطح سیاره برخورد کرد و ماموریت ناموفق ماند. دو فضاپیمای نفوذکننده قرار بود با سرعت بالا به سطح برخورد کرده، تا عمق ۱ متری آن نفوذ کنند و به مطالعه ترکیبات موجود در زیر سطح مریخ بپردازند. وزن کل فضاپیما ۵۷۶ کیلوگرم و ارتفاع آن حدود ۱ متر بود. هزینه این ماموریت (به استثنای پرتابگر و فضاپیمای نفوذکننده) ۱۲۰میلیون دلار تمام شد.

کشف نشانه‌هایی از آب بر روی مریخ

در مارس سال ۲۰۰۱ مدارگرد Mars Odyssey پرتاب شد که تا به امروز در مدار قطبی مریخ به ماموریت خود ادامه می دهد و قرار است تا سال ۲۰۲۵ نیز به فعالیت بپردازد. از اهداف این مدارگرد استفاده از طیف سنج و آشکارساز فروسرخ برای یافتن شواهد وجود آب و یخ در گذشته یا حال، در کنار مطالعه جغرافیایی سیاره مریخ و تشعشعات مختلف است. این فضاپیما تاکنون ۳۵۰هزار عکس به زمین ارسال کرده، نقشه برداری توزیع عناصر مختلف را انجام داده و بیش از ۹۵٪ اطلاعات مریخ نوردهای Spirit و Opportunity را به زمین منتقل کرده است. در سال ۲۰۰۲ این مدارگرد وجود هیدروژن را در زیر سطح مریخ کشف کرد که منجر به ساخت فضاپیمای Mars Phoenix و پرتاب آن در سال ۲۰۰۷ شد. تجهیزات علمی مدارگرد Odyssey شامل «سامانه تصویربرداری از تابش های حرارتی»، «طیف سنج اشعه گاما»، «طیف سنج نوترونی»، «آشکارساز نوترونی با انرژی بالا» است.

در ژوئن سال ۲۰۰۳ آژانس فضایی اروپا در اولین ماموریت بین سیاره ای خود، فضاپیمای مدارگرد Mars Express و فضاپیمای فرودآینده Beagle 2 را با هدف بررسی جو، تصویربرداری از سطح مریخ با دقت بالا، بررسی زیر سطح مریخ تا عمق چند کیلومتری و... پرتاب کرد. مدارگرد ارسالی با موفقیت در مدار قرار گرفت و تا به امروز به ارائه خدمات خود ادامه می دهد. ولی فضاپیمای فرودآینده که قرار بود ضمن بررسی ترکیبات شیمیایی سطح به جستجوی نشانه های حیات بپردازد، پیش از فرود ارتباطش با زمین قطع شد. از جمله موفقیت های این ماموریت کشف متان در جو سیاره سرخ است.

در ژوئن و ژوئیه سال ۲۰۰۳ دو مریخ نورد مشابه با نام های Spirit و Opportunity با فاصله سه هفته به دو نقطه مختلف از سیاره مریخ پرتاب شدند و هر دو وجود آب در سطح مریخ در زمان های گذشته را تایید کردند. مریخ نورد Spirit در اواخر سال ۲۰۰۹ در یک تپه دارای شن روان گیر کرد و پس از مدتی ارتباط آن با زمین قطع شد، ولی مریخ نورد Opportunity همچنان فعال است. با اینکه عمر برنامه ریزی شده این دو مریخ نورد تنها ۹۰ روز مریخی بود ولی هر دو تا سال ها به فعالیت خود ادامه دادند.

در اوت سال ۲۰۰۵ فضاپیمای مدارگرد Mars Reconnaissance Orbiter به سمت مدار مریخ پرتاب شد که تا به امروز در حال فعالیت است. این مدارگرد در مجموع تاکنون بیش از ۲۵۰۰۰ عکس و ۳۵۰۰ مشاهده راداری به زمین فرستاده است. با اینکه ماموریت های دیگر وجود آب را بر روی سطح مریخ در گذشته های دور نشان داده بودند ولی برای اینکه حیات بتواند در مریخ موجود بوده باشد باید این آب برای مدت طولانی روی سطح باقی مانده باشد. هدف از این ماموریت یافتن شواهدی مبنی بر وجود آب در مریخ برای مدت طولانی است. در نتیجه این مدارگرد به کمک ابزارآلات علمی خود و تصویربرداری با دقت بالا به بررسی مواد معدنی، آب در زیر سطح، میزان آب و غبار توزیع شده در جو و آب و هوای سیاره سرخ پرداخت. هدف از این مطالعات شناسایی رسوب مواد معدنی در زمان های طولانی در آب، یافتن محل سواحل دریاها و دریاچه های قدیمی و لایه های رسوبی در بستر آب های جاری است.

در اوت سال ۲۰۰۷ ناسا فضاپیمای فرودآینده Mars Phoenix را با وزن ۳۵۰ کیلوگرم پرتاب کرد که با موفقیت بر روی سطح مریخ فرود آمد. پس از آنکه مدارگرد Odyssey شواهدی از وجود آب یخ زده در حجم زیاد در نزدیکی قطب شمال مریخ پیدا کرد، ماموریت Mars Phoenix با هدف استخراج یخ از زیر خاک مریخ توسط بازوی مکانیکی و تحلیل آزمایشگاهی ترکیب این خاک و یخ تعریف شد. فضاپیما با موفقیت ماموریت خود را به انجام رساند ولی در ادامه، طی زمستان سرد مریخ، صفحات خورشیدی این فضاپیما به شدت آسیب دیدند و حدودا ۵ ماه بعد از آغاز فعالیت، ارتباط آن با زمین قطع شد. خسارت وارد شده به این فضاپیما در عکس های گرفته شده توسط مدارگردها قابل مشاهده بود.

در نوامبر سال ۲۰۱۱ روسیه بار دیگر برای رسیدن به قمر مریخ تلاش کرد. ولی فضاپیمای Fobos-Grunt نتوانست با موفقیت از مدار زمین خارج شود. هدف از این ماموریت استخراج نمونه خاک قمر مریخ و برگرداندن آن به زمین بود. این فضاپیما همچنین حامل اولین مدارگرد چینی مریخ به وزن ۱۱۰ کیلوگرم و آزمایش آمریکایی تاثیر سفرهای فضایی طولانی مدت بر روی میکروارگانیسم ها بود.

در نوامبر سال ۲۰۱۱ فضاپیمای مریخ نورد Curiosity ناسا برای جستجوی نشانه های مکان های قابل سکونت برای میکروب ها در گذشته مریخ به سوی سیاره سرخ فرستاده شد و توانست اطلاعاتی درباره مکان های پوشیده شده از آب در گذشته، وجود متان در سطح مریخ و ترکیبات ارگانیک (اجزای اصلی سازنده حیات) پیدا کند. وظیفه این مریخ نورد تجزیه و تحلیل نمونه های به دست آمده از سطح و یا از سنگ های مریخ است چرا که خاک و سنگ های مریخ حاوی اطلاعاتی درباره جغرافیا و آب و هوای این سیاره است. یکی از نوآوری های استفاده شده در این مریخ نورد، فناوری مورد استفاده در مرحله فرود آن است.

پس از اینکه ارتفاع فضاپیما به وسیله چتر نجات کاهش یافت، مریخ نورد به توسط ریسمانی از فضاپیما آویزان شده و روی سطح مریخ می نشیند. سپس فضاپیما از مریخ نورد جدا می شود. این خودرو همچنین مجهز به یک سیستم توان رادیوایزوتوپ است که انرژی الکتریکی را از گرمای حاصل از واپاشی رادیواکتیو پلوتونیوم استحصال می نماید. این منبع توان، عمر عملیاتی مریخ نورد را به بیش از یک سال مریخی خواهد رساند. و همچنین امکان کاوش در مناطقی که پیش از این ممکن نبود را فراهم خواهد کرد. طرح این مریخ نورد، الهام بخش مریخ نورد دیگری با نام موقتی Mars2020 است که قرار است تحقیقات پیشرفته تری را به انجام برساند.

هند فضاپیما به مریخ می‌فرستد
در نوامبر ۲۰۱۳ کشور هند، فضاپیمای مدارگرد Mars Orbiter Mission (MOM) را توسط موشک هندی GSLV پرتاب کرد و به چهارمین کشوری تبدیل شد که به مریخ دست یافته است. این ماموریت که نام دیگر آن Mangalyaan است در واقع یک ماموریت اثبات فناوری است. این فضاپیما به دلیل فاصله مناسب از سیاره سرخ می تواند تصاویری از قرص کامل سیاره تهیه کند و به زمین بفرستد. ماموریت این فضاپیما تا سال ۲۰۲۰ تمدید شده است. این ماموریت با هزینه ۷۳ میلیون دلار، کم خرج ترین ماموریت مریخ تا به امروز بوده. مهم ترین دلایل کاهش هزینه های آن عبارتند از رویکرد ماژولار، تست های زمینی محدود، ساعات کاری طولانی برای دانشمندان، نیروی کار ارزان تر، فناوری های بومی، طراحی ساده و محموله ساده با پیچیدگی کمتر نسبت به محموله ماموریت های مشابه.

در نوامبر ۲۰۱۳ فضاپیمای مدارگرد MAVEN توسط ناسا برای بررسی جو مریخ و دلیل پدیده رقیق شدن آن در طی میلیاردها سال ارسال شد که تا به امروز به ماموریت خود ادامه می دهد. در سال ۲۰۱۵ ناسا بر مبنای داده های دریافتی از این مدارگرد گزارش داد که زوال جو مریخ در زمان وقوع طوفان های خورشیدی شدت می گیرد. از بین رفتن جو مریخ و ورود آن به فضا احتمالا دلیل اصلی تغییر شرایط آب و هوایی آن بوده است. در گذشته به دلیل وجود دی اکسید کربن در جو مریخ دمای آن بالاتر بوده و در نتیجه آب به صورت مایع روی سطح این سیاره وجود داشته است. در مارس ۲۰۱۶ فضاپیمای مدارگرد اروپاییExoMars Trace Gas Orbiter با همکاری روسیه به سوی مدار مریخ پرتاب شد که حامل فضاپیمای فرودآینده Schiaparelli بود. با اینکه مدارگرد با موفقیت در مدار قرار گرفت ولی فضاپیمای Schiaparelli به دلیل رها شدن پیش از موعد چتر نجات، با سرعت ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت بر روی سطح مریخ سقوط کرد و نابود شد. (در همین رابطه: خبر ۱، مدارگرد Exomars اروپایی وارد مدار مریخ شد ولی محموله آن سقوط کرد. خبر ۲، محاسبات اشتباه، عامل نابودی سطح‌نشین شیاپارلی)

بررسی وجود زندگی میکروبی در دوران گذشته در مریخ
آژانس فضایی اروپا و روسیه قصد دارند در ادامه پروژه Exomars یک بستر تحقیقاتی ساخت روسیه در سطح مریخ ایجاد کرده و مریخ نورد اروپایی ExoMars را در سال ۲۰۲۰ به مریخ بفرستند. مدارگرد Exomars نیز به عنوان لینک ارتباطی میان مریخ نوردها و زمین مورد استفاده قرار خواهد گرفت. پرتاب به وسیله موشک روسی پروتون انجام گرفته و سفر به مریخ ۹ ماه به طول می انجامد. مریخ نورد Exomars قرار است با حرکت بر روی سطح مریخ، به جستجوی نشانه های حیات بپردازد. برای این کار با مته ویژه ای، سطح سیاره را سوراخ کرده و نمونه خاک مریخ را استخراج می کند و مورد آزمایش قرار می دهد.
فضاپیمای فرودآینده InSight که در سال ۲۰۱۰ توسط شرکت لاکهیدمارتین ساخته شد پروژه آینده ناسا و جی پی ال است که قرار بود در سال ۲۰۱۶ پرتاب شود ولی به دلیل بروز مشکل در یکی از ابزارهای اندازه گیری آن، پرتاب تا سال ۲۰۱۸ به تعویق افتاد. هدف از این ماموریت، قرار دادن فضاپیمای فرودآینده ثابت مجهز به لرزه سنج و حرارت سنج روی سطح مریخ برای محاسبه روند تکاملی خاک شناسی آن است. علاوه بر این، ناسا قصد دارد با استفاده از فناوری های اثبات شده در فضاپیمای فرودآینده Phoenix از هزینه های این ماموریت بکاهد.

در سال ۲۰۲۰ مریخ نورد Mars 2020 ناسا نه تنها به جستجوی نشانه هایی از شرایط قابل سکونت در گذشته های دور مریخ می پردازد، بلکه وجود زندگی میکروبی در دوران گذشته را نیز مورد بررسی قرار خواهد داد. این مریخ نورد با استفاده از مته مخصوص نمونه هایی را از سنگ های مریخ استخراج کرده و در محفظه ای روی سطح مریخ قرار می دهد. این محفظه ها می توانند در ماموریت های بعدی به زمین فرستاده شوند. روی زمین امکان انجام بررسی های دقیق تر بر روی این نمونه در آزمایشگاه های بزرگ و پیشرفته وجود دارد. از دیگر کارهای این مریخ نورد، تولید اکسیژن از جو مریخ و بررسی شرایط مختلف برای زندگی انسان ها بر روی این سیاره است. دلیل انتخاب این تاریخ آن است که در تابستان سال ۲۰۲۰ وضعیت زمین و مریخ نسبت به یکدیگر مناسب است و در نتیجه با توان کمتری می توان فضاپیما را به مریخ فرستاد.

شرکت اسپیس ایکس (SpaceX) قصد دارد در ماموریت Red Dragon با استفاده از یک کپسول تغییر یافته بدون سرنشین دراگون با نام دراگون ۲ یک فضاپیمای فرودآینده به مریخ بفرستد. البته ناسا این ماموریت را از نظر فنی پشتیبانی خواهد نمود.

سازمان تحقیقات فضایی هند هم قصد دارد در سال ۲۰۲۰ در ماموریتی به نام Mangalyaan 2 یک مدارگرد و احتمالا یک فضاپیمای فرودآینده و یک مریخ نورد به سیاره سرخ بفرستد.