اليعسوب (مسبار تيتان الفضائي)

دراغون فلاي هي مهمة ناسا القادمةلإرسال مركبة دوارة آلية إلى سطح تيتان ، أكبر أقمار زحل . من المقرر إطلاقها في يوليو 2028 ووصولها في عام 2034، لتصبح أول مركبة تهبط على تيتان. صُممت دراغون فلاي لدراسة الكيمياء ما قبل الحيوية وقابلية الحياة خارج كوكب الأرض ، وتهدف إلى القيام بأول رحلة جوية تعمل بالطاقة وتتحكم بها بالكامل على أي قمر طبيعي . ستستخدم المركبة قدرتها على الإقلاع والهبوط العمودي للتنقل بين مواقع الاستكشاف. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

يُعدّ تيتان الجرم السماوي الوحيد في المجموعة الشمسية الذي يتميز بتركيب كيميائي غني بالكربون، معقد ومتنوع، وسطح يهيمن عليه الجليد المائي، مع محيط مائي داخلي، مما يجعله هدفًا ذا أولوية قصوى لدراسات علم الأحياء الفلكي ونشأة الحياة . ^{[ 6 ]} في أبريل 2017، اقترح مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية (APL) مهمة دراغون فلاي لبرنامج "نيو فرونتيرز" التابع لناسا ، واختيرت كواحدة من اثنين من المقترحات النهائية (من بين اثني عشر مقترحًا) في ديسمبر 2017 لمزيد من تحسين مفهوم المهمة. ^{[ 9 ] [ 10 ]} في 27 يونيو 2019، تم اختيار دراغون فلاي لتصبح المهمة الرابعة ضمن برنامج "نيو فرونتيرز". ^{[ 11 ] [ 12 ]} في أبريل 2024، تم تأكيد المهمة وانتقلت إلى مراحل التطوير النهائية. ^{[ 13 ]}

دراغون فلاي هي مهمة في علم الأحياء الفلكي إلى تيتان لتقييم مدى قابليته للحياة الميكروبية ودراسة تركيبته الكيميائية ما قبل الحيوية في مواقع مختلفة. صُممت دراغون فلاي للقيام برحلات جوية مُتحكم بها وإقلاع وهبوط عمودي بين المواقع. تتمثل المهمة في القيام برحلات إلى مواقع متعددة على السطح، مما يسمح بأخذ عينات من مناطق وسياقات جيولوجية متنوعة. ^{[ 3 ] [ 14 ]}

يُعد تيتان هدفًا جذابًا لعلم الأحياء الفلكي لأن سطحه يحتوي على كيمياء غنية بالكربون ومعقدة وفيرة، ولأن كلاً من الماء السائل (العابر) والهيدروكربونات السائلة يمكن أن توجد على سطحه، مما قد يشكل حساءً بدائيًا ما قبل حيوي . ^{[ 15 ]}

في حال نجاح رحلة طائرة دراغون فلاي، ستصبح ثاني طائرة مروحية تحلق على جرم سماوي غير الأرض. أما الأولى فكانت طائرة إنجينيويتي ، وهي مروحية بدون طيار هبطت على سطح المريخ مع مركبة بيرسيفيرانس الجوالة في 18 فبراير 2021 كجزء من مهمة المريخ 2020، وحققت أول رحلة طيران بمحرك في 19 أبريل 2021. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

بدأت فكرة مشروع دراغون فلاي خلال حوارٍ على مائدة العشاء بين العالِمين جيسون دبليو بارنز من قسم الفيزياء بجامعة أيداهو ( الذي سبق له تقديم اقتراح AVIATR لمركبة تيتان) ورالف لورنز من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز ، واستغرق الأمر 15 شهرًا لتحويله إلى مقترح مهمة مفصّل. ^{[ 3 ]} الباحثة الرئيسية هي إليزابيث تيرتل ، عالمة الكواكب في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز. ^{[ 14 ]}

تستند مهمة دراغون فلاي إلى العديد من الدراسات السابقة لاستكشاف تيتان جوًا، بما في ذلك دراسة تيتان إكسبلورر فلاجشيب لعام 2007، ^{[ 19 ]} التي دعت إلى استخدام منطاد مونغولفييه للاستكشاف الإقليمي، ومشروع AVIATR، وهو تصميم طائرة تم النظر فيه لبرنامج ديسكفري. ^{[ 3 ]} اقترح لورنز في عام 2000 فكرة مركبة هبوط دوارة تعمل ببطارية، يتم شحنها خلال ليل تيتان الذي يستمر ثمانية أيام أرضية من مصدر طاقة نظائر مشعة. ^{[ 20 ]} وشملت المناقشات الأحدث دراسة أجراها لاري ماثيس في مختبر الدفع النفاث عام 2014 حول مركبة دوارة لتيتان ، والتي كانت ستتضمن مركبة دوارة صغيرة يتم إطلاقها من مركبة هبوط أو منطاد. ^{[ 21 ]} وكانت مفاهيم منطاد الهواء الساخن ستستخدم الحرارة من مولد كهروحراري يعمل بالنظائر المشعة . ^{[ 22 ]}

ستستخدم مركبة دراغون فلاي متعددة المراوح لنقل مجموعة أدواتها إلى مواقع متعددة لإجراء قياسات لتكوين السطح والظروف الجوية والعمليات الجيولوجية. ^{[ 23 ]}

كانت مهمتا دراغون فلاي وسيزار ، وهي مهمة لإعادة عينات من المذنب 67P/تشوريوموف-جيراسيمينكو ، من بين المتأهلين للتصفيات النهائية لبرنامج نيو فرونتيرز للمهمة الرابعة، ^{[ 24 ] [ 25 ]} وفي 27 يونيو 2019، اختارت ناسا دراغون فلاي للتطوير مع خطة لإطلاقها في يونيو 2027. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

في 3 مارس 2023، اجتازت مركبة دراغون فلاي مراجعة التصميم الأولي. ^{[ 28 ]} وفي نوفمبر 2023، وبعد قرار ناسا بتأجيل التأكيد الرسمي للمهمة بسبب عدم اليقين بشأن التمويل، تأجل الإطلاق لمدة عام، مع تحديد موعد جديد في يوليو 2028. ^{[ 29 ]} وفي 25 نوفمبر 2024، أعلنت ناسا عن منح عقد خدمة الإطلاق لمهمة دراغون فلاي. ستُطلق دراغون فلاي على متن صاروخ فالكون الثقيل التابع لشركة سبيس إكس، ومن المقرر أن تبدأ فترة الإطلاق من 5 يوليو 2028 إلى 25 يوليو 2028.

في 25 أبريل 2025، اجتاز مشروع دراغون فلاي مرحلة مراجعة التصميم الحاسمة، مما يمثل بداية عملية البناء والاختبار المادي الكامل للمسبار. ^{[ 30 ]}

خلال فترة إغلاق الحكومة الفيدرالية عام 2025 ، بدأ مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا بإغلاق العديد من المباني وتوحيد المعدات، وهو ما وصفته الوكالة بأنه "توحيد استراتيجي" مُخطط له مسبقًا، ومن غير المتوقع أن يؤثر على المهمات. ^{[ 31 ]} وصرح متحدث باسم ناسا لشبكة CNN بأن العمل على تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي ومهمة دراغون فلاي سيستمر خلال فترة الإغلاق كعمليات مستثناة. ^{[ 31 ]}

بحسب موقع Space.com، أعرب بعض الموظفين في المركز عن قلقهم من أن طريقة وتوقيت عمليات الإغلاق قد تعرقل العمل في تلك المشاريع، ^{[ 32 ]} وأفادت شبكة CNN أن وثيقة داخلية أعدها موظفو غودارد أشارت إلى آثار محتملة على مختبرات الاختبار المتخصصة. ^{[ 31 ]}

بدأ بناء المركبة الفضائية في 10 مارس 2026. ^{[ 33 ]}

في الأول من يونيو/حزيران 2026، أعلن فريق تصميم واختبار مركبة دراغون فلاي عن إتمام الاختبارات الحرارية الهيكلية للدرع الحراري الخاص بمسبار الدخول في صحراء نيو مكسيكو باستخدام برج سانديا الشمسي ، وهو منشأة اختبار تستخدم مئات الأنظمة المعايرة الشبيهة بالمرايا لتركيز طاقة الشمس على وحدة الدرع الحراري للاختبار. وقد صمد الدرع الحراري للاختبار بنجاح أمام الحرارة الشديدة، على الرغم من إدخال عيوب فيه عمدًا. وفي الإعلان نفسه، أفاد الفريق أيضًا بأنه قام مؤخرًا بقياس أنماط الإشارة المنبعثة من هوائي دراغون فلاي عالي الكسب (HGA) في غرفة اختبار APL مصممة لمحاكاة بيئة الفضاء. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

في 29 يونيو، حققت مهمة دراغون فلاي إنجازًا هامًا في تطويرها، حيث قام فريق المهمة في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية (APL) بتسليم هيكل المركبة الفضائية الذي يبلغ طوله حوالي 4 أمتار (13 قدمًا) للمرحلة التالية من التكامل، وذلك قبل الموعد المحدد. وجاء هذا التسليم بعد شهر تقريبًا من الاختبارات الهيكلية لتجميع إطار الهبوط، والذي يشمل زلاجات الهبوط، وغطاء نظام الطاقة بالنظائر المشعة للمركبة الفضائية، والأذرع التي ستدعم مجموعات الدوارات الثمانية لدراغون فلاي. ^{[ 36 ]}

بعد الانتهاء من الاختبارات الهيكلية، بدأت عملية دمج الأنظمة الميكانيكية والحرارية والكهربائية للمركبة الفضائية في الأول من يوليو. خلال هذه المرحلة، قام المهندسون بتركيب الحواجز الفاصلة، وأحزمة الأسلاك، والكابلات، والموصلات الكهربائية داخل جسم المركبة. وكان من المقرر دمج إلكترونيات الطيران والأنظمة الإلكترونية الفرعية والأجهزة العلمية الإضافية بعد الانتهاء من تجميعها واختبارها من قبل المؤسسات الشريكة في المهمة. ^{[ 36 ]}

أثناء اختبارات الاهتزاز، تم تركيب أجهزة محاكاة الكتلة بدلاً من أجهزة الطيران والإلكترونيات، التي كانت تخضع للتجميع والاختبار في مرافق أخرى. ولإجراء اختبار الاهتزاز الأرضي، تم تعليق هيكل المروحية على ارتفاع بضعة سنتيمترات فوق سطح الأرض باستخدام حبال مطاطية طويلة، مما سمح للمهندسين بقياس كيفية انتقال الاهتزازات المتولدة عند نقاط تثبيت الدوار عبر هيكل الطائرة إلى أجهزة الاستشعار الحيوية. ووفقًا لفريق المهمة، فإن تعليق المركبة بهذه الطريقة وفر تكوينًا هيكليًا مماثلاً لما كان متوقعًا خلال الرحلة الأولى لمركبة دراغون فلاي. كما تضمنت حملة اختبار الاهتزاز وضعية "الجلوس"، حيث تم إنزال المركبة على وسائد واقية واستقرت على زلاجات الهبوط الخاصة بها بينما قام المهندسون بقياس الاستجابة الهيكلية المتوقعة أثناء العمليات السطحية على تيتان. ^{[ 36 ]}

يشبه تيتان الأرض في بداياتها، ويمكن أن يقدم أدلةً حول كيفية نشوء الحياة عليها . في عام ٢٠٠٥، أجرت مركبة الهبوط "هويجنز" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بعض القياسات الجوية والسطحية على تيتان، حيث رصدت وجود الثولينات ^{[ ٣٨ ]} ، وهي مزيج من أنواع مختلفة من الهيدروكربونات ( مركبات عضوية ) في الغلاف الجوي وعلى السطح. ^{[ ٣٩ ] [ ٤٠ ]} ولأن غلاف تيتان الجوي يحجب السطح عند أطوال موجية متعددة، فإن التركيبات الدقيقة للمواد الهيدروكربونية الصلبة على سطح تيتان لا تزال مجهولة إلى حد كبير. ^{[ ٤١ ]} ويهدف قياس تركيبات المواد في بيئات جيولوجية مختلفة إلى الكشف عن مدى تطور الكيمياء ما قبل الحيوية في البيئات التي توفر مكونات أساسية معروفة للحياة ، مثل البيريميدينات (القواعد المستخدمة لترميز المعلومات في الحمض النووي DNA ) والأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات . ^{[ ٤٢ ]}

تُعدّ المواقع التي يُحتمل أن تكون المياه السائلة القادمة من خارج الأرض، والناتجة عن اصطدامات نيزكية أو تدفقات بركانية جليدية، قد تفاعلت مع المركبات العضوية الوفيرة، من المناطق ذات الأهمية الخاصة. سيوفر مشروع دراغون فلاي القدرة على استكشاف مواقع متنوعة لتحديد مدى صلاحية بيئة تيتان للحياة، والتحقق من مدى تطور الكيمياء ما قبل الحيوية ، والبحث عن مؤشرات حيوية تدل على وجود حياة، استنادًا إلى الماء كمذيب، وحتى أنواع افتراضية من الكيمياء الحيوية . ^{[ 6 ]}

يحتوي الغلاف الجوي على كميات وفيرة من النيتروجين والميثان ، وتشير أدلة قوية إلى وجود الميثان السائل على السطح . كما تشير الأدلة إلى وجود الماء السائل والأمونيا تحت السطح، والتي قد تصل إلى السطح بفعل النشاط البركاني الجليدي . ^{[ 43 ]}

صُممت مركبة دراغون فلاي كطائرة هبوط دوارة ، تشبه إلى حد كبير طائرة رباعية المراوح كبيرة الحجم ذات دوارين، والمعروفة باسم طائرة ثمانية المراوح. ^{[ 3 ]} يوفر تصميم الدوارات نظامًا احتياطيًا يسمح للمهمة بتحمل فقدان دوار أو محرك واحد على الأقل. ^{[ 3 ]} يبلغ قطر كل دوار من دوارات المركبة الثمانية 1.35 متر (4.4 قدم) . ^{[ 44 ] [ 45 ]} ستتحرك الطائرة بسرعة 10 أمتار في الثانية (36 كيلومترًا في الساعة؛ 22 ميلًا في الساعة) وتصعد إلى ارتفاع يصل إلى 4 كيلومترات (13000 قدم) . ^{[ 3 ]} صُممت المركبة للعمل في بيئة إشعاع فضائي وفي درجات حرارة متوسطة تبلغ 94 كلفن (-179.2 درجة مئوية) . ^{[ 46 ]}         

يُعدّ الطيران على تيتان سهلاً من الناحية الديناميكية الهوائية. فجاذبيته المنخفضة وغلافه الجوي الكثيف، مع قلة الرياح، يسمحان بدفع دوّار فعال دون عوائق. ^{[ 46 ]} وتقلّ الطاقة اللازمة للطيران لكتلة معينة بنحو 40 مرة عن تلك المطلوبة على الأرض. ^{[ 3 ]} ويبلغ ضغط الغلاف الجوي على تيتان 1.45 ضعف ضغط الغلاف الجوي على الأرض، وكثافته أربعة أضعاف كثافته تقريبًا، وعندما يقترن ذلك بجاذبية محلية لا تتجاوز 13.8% من جاذبية الأرض، يصبح الطيران أسهل بعشر مرات. وعلى الرغم من هذه المزايا، فإنّ درجات الحرارة المنخفضة على تيتان، وانخفاض مستويات الإضاءة، وزيادة مقاومة الغلاف الجوي على هيكل المركبة، كلها عوامل ستُشكّل تحديات. ^{[ 22 ]}

ينبغي أن تكون مركبة دراغون فلاي قادرة على الطيران لمسافة عدة كيلومترات، ^{[ 47 ]} مدعومة ببطارية ليثيوم أيون ، والتي يُعاد شحنها بواسطة مولد حراري كهربائي متعدد المهام يعمل بالنظائر المشعة (MMRTG) خلال الليل. ^{[ 20 ]} تقوم مولدات MMRTG بتحويل الحرارة الناتجة عن التحلل الطبيعي للنظائر المشعة إلى كهرباء. ^{[ 3 ]} كما تم تخصيص أربع وعشرين وحدة تسخين تعمل بالنظائر المشعة (RHUs) لهذه المهمة. ^{[ 48 ]} ينبغي أن تكون المركبة قادرة على قطع مسافة 16 كيلومترًا (10 أميال) بشحنة بطارية واحدة، والبقاء محلقة لمدة نصف ساعة في كل مرة. ^{[ 49 ]} ستزود المركبة بأجهزة استشعار لاستكشاف أهداف علمية جديدة، ثم تعود إلى الموقع الأصلي حتى يوافق مراقبو المهمة على وجهات هبوط جديدة. ^{[ 49 ] [ 50 ]}  

ستزن طائرة دراغون فلاي المروحية حوالي 875 كيلوغرامًا ( 1929 رطلًا) ^{[ 51 ]} ، وستُغلّف داخل درع حراري قطره 3.7 متر (12 قدمًا) . ^{[ 3 ]} سيتم الحصول على عينات التربة السطحية بواسطة مثقابين وخرطومين لجمع العينات، أحدهما على كل منصة هبوط، لتوصيلها إلى جهاز مطياف الكتلة . ^{[ 3 ]}    

من المقرر أن تبقى المركبة على سطح تيتان خلال لياليها، التي تستمر حوالي ثمانية أيام أرضية أو 192 ساعة. ^{[ 3 ]} قد تشمل الأنشطة خلال الليل جمع العينات وتحليلها، ودراسات زلزالية مثل تشخيص نشاط الأمواج في بحار الهيدروكربونات الشمالية، ^{[ 52 ]} والرصد الجوي ، والتصوير المجهري المحلي باستخدام مصابيح LED كما هو الحال في مركبة الهبوط فينيكس ومركبة كيوريوسيتي الجوالة. ^{[ 3 ] [ 53 ]} صُممت المركبة للتواصل مباشرة مع الأرض باستخدام هوائي عالي الكسب . ^{[ 3 ]}

يتولى مركز بن ستيت للأبحاث المتميزة في مجال الرفع العمودي مسؤولية تصميم وتحليل الدوارات، وتطوير أنظمة التحكم في طيران الطائرات الدوارة، وتطوير منصات اختبار مصغرة للطائرات الدوارة، ودعم الاختبارات الأرضية، وتقييم أداء الطيران. ^{[ 54 ]}

حمولة علمية

• جهاز DraMS (مطياف الكتلة اليعسوبي) هو مطياف كتلة لتحديد المكونات الكيميائية، وخاصة تلك المتعلقة بالعمليات البيولوجية، في عينات السطح والغلاف الجوي. ^{[ 55 ]}
• DrACO (مثقاب لاكتساب المواد العضوية المعقدة)، وهو مثقاب دوار دقاق لأخذ عينات ونقل المواد السطحية بالهواء المضغوط. ^{[ 55 ]}
• يتكون جهاز DraGNS ( مطياف أشعة غاما والنيوترونات من نوع دراغون فلاي) من مولد نيوترونات نبضي من الديوتيريوم والتريتيوم ومجموعة من مطياف أشعة غاما ومطياف نيوترونات لتحديد التركيب السطحي أسفل المركبة الهابطة. ^{[ 55 ]}
• DraGMet ( الجيوفيزياء والأرصاد الجوية اليعسوبية ) عبارة عن مجموعة من أجهزة الاستشعار للأرصاد الجوية بما في ذلك مقياس الزلازل . ^{[ 55 ]}
• DragonCam (مجموعة كاميرات اليعسوب) عبارة عن مجموعة من الكاميرات المجهرية والبانورامية لتصوير تضاريس تيتان واستكشاف مواقع الهبوط ذات الأهمية العلمية. ^{[ 55 ]}

هوائي عالي الكسب

هوائي المسبار عالي الكسب (HGA) عبارة عن هوائي قرصي الشكل، قطره 870 مم (34.4 بوصة) ، ذو خطوط شعاعية، يستخدم العديد من الفتحات الصغيرة لإنتاج حزمة راديوية ضيقة ومركزة. سيعمل هذا الهوائي كهوائي أساسي لمسبار دراغون فلاي لنقل البيانات العلمية، وسيتم تركيبه على محور دوار أعلى المركبة الهابطة، مما يسمح لها بتتبع الأرض من مواقع مختلفة على سطح تيتان. وهو محمي بطبقة من مادة الكابتون العازلة للحرارة، ومصمم للعمل في بيئة تيتان شديدة البرودة، حيث يبلغ متوسط ​​درجات الحرارة حوالي -179 درجة مئوية (-290 درجة فهرنهايت). ^{[ 34 ] [ 35 ]} 

يُعدّ هوائي HGA أحد الهوائيات الثلاثة الموجودة على متن مركبة دراغون فلاي الفضائية. كما ستحمل المركبة هوائيًا متوسط ​​الكسب كنظام اتصالات احتياطي، وهوائيًا منخفض الكسب لإرسال إشارات الحالة أثناء الطيران ودعم اتصالات الطوارئ. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

• غلاف تيتان الجوي – طبقة من الغازات تحيط بقمر تيتان 
• استكشاف تيتان – نظرة عامة على استكشاف قمر تيتان 
• AVIATR – مهمة مفاهيمية إلى تيتان – مفهوم مهمة لطائرة تيتان. 
• إنجينيويتي – طائرة مروحية حلقت كجزء من مهمة المريخ 2020 في أبريل 2021.
• CAESAR (مركبة فضائية) – مهمة مقترحة لإعادة عينات إلى مذنب ، وهي من بين المرشحين النهائيين الآخرين في برنامج New Frontiers 4. 
• هيغنز (مركبة فضائية) – أول مركبة فضائية تهبط على تيتان . 
• مهمة تيتان لنظام زحل – تم إلغاء فكرة مهمة ناسا/وكالة الفضاء الأوروبية إلى زحل 
• أوشينوس (مركبة مدارية حول تيتان) - مركبة مدارية حول تيتان، مقترحة أيضًا لـ New Frontiers 4.
• مستكشف المريخ الجوي والأرضي العالمي الذكي – مفهوم طائرة تعمل بالطاقة الشمسية للمريخ

• موقع APL Dragonfly الإلكتروني
• التقرير النهائي للدراسة حول المركبة الجوية التابعة لكوكب تيتان (ملف PDF)، 2017
• ناسا ترسل طائرة بدون طيار للبحث عن الحياة إلى قمر تيتان العملاق التابع لكوكب زحل