استكشاف عطارد

يلعب استكشاف عطارد دورًا ثانويًا في اهتمامات الفضاء في العالم. إنه الكوكب الداخلي الأقل استكشافًا . ^[1] اعتبارًا من عام 2015، كانت مهمتا مارينر 10 وميسنجر هما المهمتان الوحيدتان اللتان أجرتا ملاحظات عن كثب لعطارد . قامت مسنجر بثلاث عمليات تحليق قبل الدخول في مدار حول عطارد. ^[2] من المقرر أن تشمل المهمة الثالثة إلى عطارد، بيبي كولومبو ، وهي مهمة مشتركة بين وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) ووكالة الفضاء الأوروبية ، مسبارين . تهدف مسنجر وبيبي كولومبو إلى جمع بيانات تكميلية لمساعدة العلماء على فهم العديد من الألغاز التي اكتشفتها عمليات تحليق مارينر 10 .

بالمقارنة مع الكواكب الأخرى، فإن عطارد من الصعب استكشافه. فالسرعة المطلوبة للوصول إليه عالية نسبيًا، وقربه من الشمس يجعل من الصعب توجيه مركبة فضائية إلى مدار مستقر حوله. ^{[3] كان} مسبار ماسنجر أول مسبار يدور حول عطارد.

لقد استهدفت بعثات قليلة عطارد لأنه من الصعب جدًا الحصول على مدار قمر صناعي حول الكوكب. يدور عطارد حول الشمس بسرعة كبيرة (بين 24.25 ميلًا في الثانية (39.03 كم / ثانية) و 30 ميلًا في الثانية (48 كم / ثانية))، لذلك يجب أن تسافر المركبة الفضائية بسرعة كبيرة للوصول إليه. يعني قرب عطارد من الشمس أن المركبة الفضائية تتسارع بشكل أكبر بسبب جاذبية الشمس ، مما يتطلب إنفاقًا كبيرًا للوقود من أجل التباطؤ لإدخال المدار . ^[4] يفرض افتقار عطارد إلى أي غلاف جوي مهم ^[5] تحديات أخرى لأنه يمنع الكبح الجوي . وبالتالي فإن مهمة الهبوط ستكون لها متطلبات وقود أكثر تطلبًا. ^[6]

كان مارينر 10 مسبارًا تابعًا لوكالة ناسا كان هدفه الأساسي مراقبة الغلاف الجوي والسطح والخصائص الفيزيائية لعطارد والزهرة . كانت مهمة منخفضة التكلفة اكتملت بأقل من98 مليون دولار . ^[7] تم إطلاق مارينر 10 في الساعة 12:45 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة في 3 نوفمبر 1973، من كيب كانافيرال . ^[8] نظرًا لقرب عطارد من الشمس، كان من الصعب جدًا دمج مدار حول عطارد في المسار، لذلك دار مارينر 10 حول الشمس. من أجل الوصول إلى وجهته، تم تسريع القمر الصناعي بحقل جاذبية الزهرة. ثم مر بالقرب من عطارد في 29 مارس 1974، أثناء تحليقه باتجاه الشمس. كانت هذه أول ملاحظة يتم إجراؤها لعطارد من مسافة قريبة. بعد اللقاء، كان مارينر 10 في مدار حول الشمس بحيث يدور عطارد مرتين لكل مدار من مداراته، وستتمكن المركبة الفضائية والكوكب من الالتقاء مرة أخرى. سمح هذا للمسبار بالمرور بجانب عطارد مرتين إضافيتين قبل إكمال المهمة؛ حدثت هذه اللقاءات في 21 سبتمبر 1974 و16 مارس 1975. ومع ذلك، نظرًا لأن نفس جانب عطارد كان مضاءً أثناء كل من التحليقات، ففي ختام المهمة، لم يصور مارينر 10 سوى حوالي 45 بالمائة من سطحه. ^[9] انتهت المهمة عندما نفد غاز التحكم في موقف المسبار في 24 مارس 1975. نظرًا لأن المركبة الفضائية لم تعد قابلة للتحكم بدون محركات غاز النيتروجين الخاصة بها، فقد تم إرسال أمر إلى المسبار لإغلاق جهاز الإرسال الخاص به. ^[10]

جمعت الملاحظات الدقيقة مجموعتين مهمتين من البيانات. اكتشف المسبار المجال المغناطيسي لعطارد ، والذي يشبه إلى حد كبير المجال المغناطيسي للأرض. كان هذا مفاجأة للعلماء، لأن عطارد يدور ببطء شديد حول محوره. ثانيًا، تم توفير بيانات بصرية، والتي أظهرت العدد الكبير من الحفر على سطح الكوكب. ^[11] سمحت البيانات البصرية أيضًا للعلماء بتحديد أن عطارد "لم يشهد تعديلًا كبيرًا في القشرة ". ^[12] أضاف هذا أيضًا إلى غموض المجال المغناطيسي، حيث كان يُعتقد سابقًا أن المجالات المغناطيسية ناجمة عن تأثير دينامو منصهر، ولكن نظرًا لوجود القليل من التعديل القشري، فقد قوض هذا هذه الفكرة. سمحت البيانات البصرية أيضًا للعلماء بالتحقيق في تكوين الكوكب وعمره. ^[13]

كان مسبار ماسنجر (سطح عطارد والبيئة الفضائية والكيمياء الجيولوجية وتحديد المدى) مسبارًا مداريًا تابعًا لوكالة ناسا حول عطارد. تم إطلاقه من كيب كانافيرال في 3 أغسطس 2004، بعد تأخير لمدة يوم واحد بسبب سوء الأحوال الجوية. ^{[14] [15]} استغرق المسبار حوالي ست سنوات ونصف قبل أن يدخل مدارًا حول عطارد. من أجل تصحيح سرعة القمر الصناعي، قام بعدة تحليقات مقلاع جاذبية للأرض والزهرة وعطارد. مر بالأرض في فبراير 2005 ثم الزهرة في أكتوبر 2006 ^[2] وفي أكتوبر 2007. علاوة على ذلك، قام المسبار بثلاثة تحليقات حول عطارد، واحدة في يناير 2008 وواحدة في أكتوبر 2008 وواحدة في سبتمبر 2009، قبل دخول المدار في عام 2011. خلال هذه التحليقات حول عطارد، تم جمع بيانات كافية لإنتاج صور لأكثر من 95٪ من سطحه.

استخدمت مسنجر نظامًا ثنائي الدفع الكيميائي للوصول إلى عطارد وتحقيق المدار. ^[16] تم إدخال مسنجر المداري المقرر بنجاح في 18 مارس 2011. كان من المقرر أن تنتهي المهمة في وقت ما في عام 2012، عندما قُدِّر أنه لن يكون هناك وقود كافٍ للحفاظ على مدار المسبار. ^[17] اكتملت المهمة الأساسية في 17 مارس 2012، بعد جمع ما يقرب من 100000 صورة. ^{[18] حققت} مسنجر رسم خرائط لعطارد بنسبة 100٪ في 6 مارس 2013، وأكملت أول مهمة ممتدة لمدة عام في 17 مارس 2013. ^[19] استمر المسبار في جمع البيانات العلمية حتى 30 أبريل 2015، عندما سُمح للمسبار بالتحطم على سطح عطارد تحت مدار متحلل. ^{[20] [21]}

صُممت مهمة ماسنجر لدراسة خصائص وبيئة عطارد من المدار. وعلى وجه التحديد، كانت الأهداف العلمية للمهمة هي: ^{[22] [23]}

• تحديد التركيب الكيميائي لسطح عطارد.
• دراسة التاريخ الجيولوجي.
• توضيح طبيعة المجال المغناطيسي لكوكب عطارد ( الغلاف المغناطيسي ).
• تحديد حجم وحالة النواة .
• تحديد المخزون المتقلب في القطبين.
• دراسة طبيعة الغلاف الخارجي لكوكب عطارد .

تتكون بيبي كولومبو من مركبتين فضائيتين: مسبار عطارد الكوكبي (MPO) ومسبار عطارد المغناطيسي (MMO). ولكل مركبة غرض مميز: مسبار عطارد المغناطيسي هو التقاط صور بأطوال موجية متعددة لرسم خريطة لتركيبة سطح عطارد والغلاف الخارجي، ومسبار ميو هو دراسة الغلاف المغناطيسي . وهي مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية؛ حيث قدمت وكالة الفضاء الأوروبية مسبار عطارد المغناطيسي، بينما قدمت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية ميو. ^[3] ستحاول مهمة بيبي كولومبو جمع معلومات كافية للإجابة على هذه الأسئلة :

1. ماذا يمكننا أن نتعلم من عطارد عن تركيب السديم الشمسي وتكوين النظام الكوكبي ؟
2. لماذا تعتبر كثافة عطارد الطبيعية أعلى بشكل ملحوظ من كثافة جميع الكواكب الأرضية الأخرى، وكذلك القمر ؟
3. هل نواة عطارد سائلة أم صلبة؟
4. هل كوكب عطارد نشط تكتونيا اليوم؟
5. لماذا يمتلك كوكب صغير مثل هذا مجالًا مغناطيسيًا داخليًا، بينما الزهرة والمريخ والقمر ليس لديهم أي مجال مغناطيسي؟
6. لماذا لا تكشف الملاحظات الطيفية عن وجود أي حديد ، في حين أن هذا العنصر من المفترض أنه المكون الرئيسي للزئبق؟
7. هل تحتوي الفوهات المظللة بشكل دائم في المناطق القطبية على الكبريت أو الجليد المائي؟
8. ما هي آليات إنتاج الغلاف الخارجي ؟
9. في حالة عدم وجود أيونوسفير ، كيف يتفاعل المجال المغناطيسي مع الرياح الشمسية ؟
10. هل تتميز البيئة المغناطيسية لعطارد بخصائص تذكرنا بالشفق القطبي وأحزمة الإشعاع والعواصف المغناطيسية الفرعية التي لوحظت على الأرض؟
11. وبما أن تقدم عطارد إلى نقطة الحضيض تم تفسيره من حيث انحناء الزمكان ، فهل يمكننا الاستفادة من قرب الشمس لاختبار النسبية العامة بدقة محسنة؟ ^[3]

مثل مارينر 10 وميسنجر ، سوف تستخدم بيبي كولومبو مقلاع الجاذبية من الزهرة والأرض. سوف تستخدم بيبي كولومبو الدفع الكهربائي الشمسي (محركات الأيونات) ثم تستخدم أيضًا مناورات مماثلة في القمر والزهرة وعطارد. ستؤدي هذه التقنيات إلى إبطاء المركبات المدارية أثناء اقترابها من عطارد. من الضروري تجنب استخدام الوقود لإبطاء المركبات المدارية أثناء اقترابها من الشمس لتقليل التأثير الجاذبي للشمس. ^[2]

تمت الموافقة على مهمة بيبي كولومبو في نوفمبر 2009، ^[24] وتم إطلاقها بنجاح في 20 أكتوبر 2018. ومن المقرر أن تدخل مدارًا حول عطارد في ديسمبر 2025. وستستمر مهمتها الأساسية حتى مايو 2027، مع إمكانية التمديد إلى مايو 2028. ^[25]

ميركوري-بي (Меркурий-П) هي مهمة هبوط مقترحة على كوكب عطارد من قبل وكالة الفضاء الروسية. تاريخ الإطلاق المقترح هو 2031. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

في أغسطس 2020، اقترح مختبر الفيزياء التطبيقية مركبة الهبوط على سطح عطارد لبرنامج New Frontiers التابع لوكالة ناسا . وإذا تم اختيارها، فسوف يتم إطلاقها في مارس 2035 وتهبط في أبريل 2045. ^[26]

كان Mercury Observer اقتراحًا تم إلغاؤه في برنامج Planetary Observer .

تم تصميم BepiColombo لاستكمال نتائج MESSENGER وهو مزود بمعدات قياس أكثر بكثير من MESSENGER للحصول على نطاق أوسع من البيانات. أنماط مدار BepiColombo و MESSENGER مختلفة بشكل كبير. ^[16]

تتألف مهمة بيبي كولومبو من قمرين صناعيين تم إطلاقهما معًا: مسبار عطارد الكوكبي (MPO) ومسبار عطارد المغناطيسي (MMO). سيكون لمسبار عطارد مدار دائري أقرب كثيرًا إلى عطارد. والسبب في هذا المدار هو أن مسبار عطارد سيقيس تكوين السطح والغلاف الخارجي، وسيساعد المدار القريب في جودة البيانات. من ناحية أخرى، اتخذ مسبار ميو (MMO) ومسبار ماسنجر مدارات بيضاوية إلى حد كبير . وذلك بسبب استقرار المدار وكمية الوقود المنخفضة المطلوبة للحصول على المدار والحفاظ عليه. ^[27] وكان سبب آخر للمدارات المختلفة لمسبار ميو ومسبار ماسنجر هو توفير بيانات تكميلية. ستوفر بيانات القمرين الصناعيين المدمجين قياسات أكثر دقة. ^[16]

• استعمار الزئبق

• مارينر 10
• مسبار ماسنجر
• شيرلي، دونا إل. (أغسطس 2003). مهمة مارينر 10 إلى الزهرة وعطارد. أكتا أسترونوتيكا ، أغسطس 2003، المجلد 53، العدد 4-10، ص 375، 11 صفحة؛ (AN 11471527).