مركبة المريخ

مركبة المريخ هي مركبة قادرة على الطيران المستمر في غلاف المريخ الجوي . وحتى الآن، تُعدّ مروحية المريخ " إنجينيويتي" الطائرة الوحيدة التي حلّقت على سطح المريخ ^{[ 2 ] [ 3 ]} ، حيث أكملت 72 رحلة ناجحة قطعت خلالها مسافة 17,242 كيلومترًا (10,714 ميلًا) في ساعتين و8 دقائق و48 ثانية من زمن الطيران. ^{[ 4 ]} عملت "إنجينيويتي" على سطح المريخ لمدة 1036 يومًا مريخيًا ( 1064 يومًا إجماليًا ؛ سنتان و334 يومًا )، إلى أن أُخرجت من الخدمة بعد تلف شفرات دوّارها. ^{[ 5 ] [ 6 ]}    

أجرت المركبة أول رحلة تجريبية بمحرك في 19 أبريل 2021، حيث أقلعت من سطح المريخ. ^{[ 7 ]} وكانت الطائرة التجريبية، ناسا ميني سنيفر ، قد نُظر فيها سابقًا لمهام محتملة لدراسة الغلاف الجوي للمريخ، ولكن تم التخلي عن هذه الفكرة. قد توفر الطائرات قياسات مباشرة للغلاف الجوي للمريخ، بالإضافة إلى رصد إضافي لمساحات واسعة. ويتمثل أحد الأهداف طويلة المدى في تطوير طائرات مأهولة لاستكشاف المريخ. ^{[ 8 ]}

بالمقارنة مع الأرض، فإن الهواء على سطح المريخ أقل كثافة بكثير، حيث يقل الضغط عن 1% من ضغط الأرض عند مستوى سطح البحر، مما يتطلب طريقة أكثر كفاءة لتحقيق الرفع . وللتعويض عن هذا العيب، يتكون هواء المريخ في معظمه من ثاني أكسيد الكربون ( CO₂).₂ ) )، وهو أكثر كثافة لكل وحدة حجم من هواء الأرض، والجاذبية على المريخ أقل من 40% من جاذبية الأرض. ^{[ 9 ] [ 8 ]}

في عام 1918، عرض فيلم الخيال العلمي الدنماركي Himmelskibet (المعروف أيضًا باسم رحلة إلى المريخ ) مركبة فضائية تسمى Excelsior لرحلة مأهولة إلى المريخ. ^{[ 10 ]}

قبل بدء استكشاف المريخ بالمركبات الفضائية، كان يُعتقد أن كثافة غلافه الجوي أعلى مما تم قياسه لاحقًا، مما دفع المهندسين إلى الاعتقاد بأن الطيران المجنح سيكون أسهل بكثير مما هو عليه في الواقع. في مفهومه " مشروع المريخ " ("Das Marsprojekt")، ^{[ 11 ]} اقترح فيرنر فون براون مركبات مجنحة لهبوط مهمات مأهولة على سطح المريخ. ^{[ 8 ]}

كانت أول مركبة هبوط مفصلة على سطح المريخ، والتي تعاقدت عليها وكالة ناسا، من شركة فورد/فيلكو إيرونيوترونيك في أوائل الستينيات، بتصميم يعتمد على هيكل رافع. في ذلك الوقت، كانت بعض أفضل التقديرات لكثافة الغلاف الجوي للمريخ أعلى بكثير مما كشفته قياسات مارينر 4 في يوليو 1965. ^{[ 12 ]} تميزت المركبة بهيكل رافع على شكل حوض مزود بأجنحة صغيرة ، وكانت من أوائل التصاميم المفصلة لمركبات الهبوط على المريخ، على الرغم من أنها لم تكن قادرة على الطيران في ظل الظروف الجوية المعدلة للمريخ. ^{[ 12 ]} استند تصميم إيرونيوترونيك لمركبة الهبوط ذات الهيكل الرافع على المريخ إلى افتراض أن غلافه الجوي يتكون في معظمه من النيتروجين، أي ما يعادل 10% تقريبًا من غلاف الأرض الجوي. ^{[ 12 ]}

شهد شهر يوليو من عام 1965 تحولاً من مركبات الهبوط على سطح المريخ ذات الجسم الرافعة والأجنحة الشراعية إلى مركبات الهبوط ذات التصميم المقذوف. ^{[ 13 ]}

في سبعينيات القرن العشرين، صُنعت طائرة ميني سنيفر في عدة نسخ لتتمكن من العمل في بيئة خالية تمامًا من ثاني أكسيد الكربون._٢- البيئة. ^{[ ١ ]} كان بإمكان جهاز "ميني سنيفر" العمل بدون أكسجين باستخدامالهيدرازين، وقد تم النظر في تصميمه لأخذ عينات من غلاف المريخ الجوي. ^{[ ١٤ ]} زُوِّدت الطائرة بمروحة كبيرة لتكون فعالة في الهواء الرقيق، وقد أُجريت العديد من الرحلات بتكوينات مختلفة بين عامي ١٩٧٥ و١٩٨٢. ^{[ ١٥ ]}

في سبعينيات القرن الماضي، طُرح تصميم مركبة جوالة مجنحة لتغطية مساحة أكبر من تلك التي تغطيها مركبات فايكنغ الثابتة . ^{[ 8 ]} وفي تسعينيات القرن الماضي، قدمت وكالة ناسا اقتراحًا لإطلاق طائرة إلى المريخ بحلول ذكرى أول رحلة للأخوين رايت ، في عصر "الأسرع والأفضل والأرخص". ^{[ 8 ]} وقد تم اختيار اقتراح طائرة آريس المريخية كمرشح لبرنامج استكشاف المريخ ، ولكن لم يتم اختيارها للرحلة.

في عام 2015، نُظر في إرسال مركبة إلى المريخ كخيار لإعادة إطلاق مهمة ميلوس اليابانية . ^{[ 16 ]} اقترح أحد التصاميم الأولية جناحين بطول 1.2 متر، وكتلة 2.1  كيلوغرام، مع مسار المهمة التالي: ^{[ 16 ]} خلال مرحلة الهبوط على سطح المريخ، تُطلق المركبة من ارتفاع 5  كيلومترات، ثم تحلق لمدة 4 دقائق، قاطعةً مسافة أفقية قدرها 25 كيلومترًا. ^{[ 16 ]}

في 19 أبريل 2021، أصبحت مروحية ناسا " إنجينيويتي" أول مركبة تعمل بالطاقة ويتم التحكم بها تحلق على سطح المريخ. وكانت قد هبطت في الأصل على الكوكب وهي مخزنة أسفل مركبة ناسا الجوالة " بيرسيفيرانس " . ^{[ 7 ]}

مفهوم طائرة تعمل بالطاقة الشمسية للمريخ . قدرات الإقلاع والهبوط العمودي مع إمكانية إمالة المراوح للهبوط وإعادة شحن البطاريات. ^{[ 17 ]}

حلّقت نماذج أولية من الطائرات المريخية على ارتفاع يقارب 30 كيلومترًا (98,000 قدم) على سطح الأرض (في ضغط جوي يعادل ضعف متوسط ​​الضغط الجوي على سطح المريخ تقريبًا)، ^{[ 18 ]} كما اختُبرت أجنحة قابلة للتمدد تُعالَج بالأشعة فوق البنفسجية. ^{[ 19 ]} بالنسبة للطيران في الغلاف الجوي للمريخ، سيكون رقم رينولدز منخفضًا جدًا مقارنةً بالطيران في الغلاف الجوي للأرض. ^{[ 9 ]} استُهدفت منطقة فالي مارينيريس لرحلة طائرة بدون طيار، بالإضافة إلى رحلات جوية بواسطة طائرات شراعية مريخية. ^{[ 20 ] [ 8 ]}  

يمكن للطائرات الشراعية حمل المزيد من الأجهزة العلمية، لكنها تغطي مساحة أقل. ^{[ 8 ]} وقد اقتُرح استخدام الهيدرازين كوقود للطائرات المتجهة إلى المريخ. ^{[ 8 ]} في مرحلة ما، كانت ناسا تُطوّر خططًا لطائرة صغيرة بحجم مقلاة ووك، تُحمّل على حمولة منفصلة متجهة إلى المريخ. ^{[ 8 ]} تبلغ سرعة ماخ 1 على المريخ حوالي 240 مترًا في الثانية (790 قدمًا في الثانية)، بينما تبلغ حوالي 332 مترًا في الثانية (1090 قدمًا في الثانية) على الأرض. ^{[ 21 ]}    

اقترح مشروع ديدالوس في برنامج مارس سكاوت الملغى تصميم طائرة شراعية للمريخ من شأنها أن تطير لمسافة تزيد عن 400 كيلومتر (250 ميل) على طول وادي كوبراتس تشاسما ^{[ 22 ].}  

تشمل المفاهيم المقترحة لطائرات المريخ ما يلي:

• ARES ( المسح البيئي الجوي على نطاق إقليمي ) ^{[ 23 ]}
• MAGE (مستكشف المريخ الجيوفيزيائي المحمول جواً) ^{[ 20 ]}
• AME (طائرة لاستكشاف المريخ) ^{[ 18 ]}
• ماتادور (طائرة المريخ ذات التكنولوجيا المتقدمة للنشر والعمليات والاستعادة) ^{[ 18 ]}
• سكاي سيلور ، طائرة تعمل بالطاقة الشمسية مزودة بروبوتات دقيقة ^{[ 24 ]}
• كيتي هوك ، مهمة الطائرات الشراعية المتعددة ^{[ 20 ]}
• ديدالوس ، طائرة شراعية بمدى يزيد عن 400 كم ^{[ 25 ]} (اقتراح مارس سكاوت 2011) ^{[ 22 ]}
• ARMaDA ، "طائرة استطلاع متقدمة قابلة للنشر على المريخ" ^{[ 26 ]}
• MAREA ، "طائرة الأبحاث الجوية القتالية يوروأفيا" ^{[ 26 ]}
• براندتل-إم ^{[ 27 ]} (تصميم ديناميكي هوائي بحثي أولي للهبوط على المريخ) ^{[ 28 ]}
• تم اختبار جهاز ناسا ميني سنيفر ، الذي تم النظر فيه لأخذ عينات من الغلاف الجوي للمريخ، وهو يعمل بالهيدرازين (مستقل عن الهواء). ^{[ 15 ]}
• مستكشف المريخ الجوي والأرضي العالمي الذكي (MAGGIE) - طائرة بدون طيار تعمل بالطاقة الشمسية مزودة بقدرات الإقلاع والهبوط العمودي للهبوط وإعادة الشحن. ^{[ 29 ]}

قد توفر البالونات بديلاً للمظلات، مما يسمح بهبوط سلس. ^{[ 30 ]} يمكن للبالون أن يسمح لمركبة الهبوط بالإقلاع والهبوط في موقع جديد. ^{[ 30 ]} من أنواع تقنيات البالونات: بالونات الضغط الفائق وبالونات مونغولفييه. ^{[ 30 ]} تحاول بالونات الضغط الفائق احتواء الضغط الناتج عن التسخين للحفاظ على الارتفاع. ^{[ 30 ]}

سيستخدم منطاد مونغولفيير هواء المريخ الساخن لتوليد قوة الرفع. ^{[ 30 ]} ومن الأمثلة على تصميم منطاد المريخ، الروبوت الجوي لعلوم الأرض المريخية. ^{[ 31 ]} وقد أُجريت بعض الأبحاث لتطوير خلايا شمسية رقيقة ومرنة للغاية، تسمح لغلاف المنطاد نفسه بتوليد الطاقة من الشمس. ^{[ 32 ]}

كما تم اقتراح استخدام المناطيد التي تعتمد على الفراغ لتوليد قوة الرفع. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

في عام ٢٠٠٢، نُشرت ورقة بحثية تقترح إمكانية استخدام طائرات هليكوبتر آلية ذاتية القيادة لاستكشاف المريخ ضمن برنامج "مارس سكاوت" . ^{[ ٣٥ ]} وقد لوحظ عدد من مزايا تصميم الطائرات الدوارة، بما في ذلك القدرة على التحليق فوق تضاريس المريخ الوعرة مع إمكانية زيارة مواقع متعددة في نفس الوقت . ^{[ ٣٥ ]} واعتُبرت القفزة القصيرة التي قامت بها المركبة "لونار سيرفيور ٦" عام ١٩٦٧ مثالاً على التنقل بين المواقع. ^{[ ٣٥ ]}

إنجينيويتي ، وهي جزء من مهمة ناسا " المريخ 2020" ، عبارة عن مروحية آلية متوقفة عن العمل، تم إطلاقها من مركبة "برسيفيرانس " الجوالة، وقد أجرت أول رحلة تجريبية لمروحية في الغلاف الجوي للمريخ. ^{[ 36 ]} ستتمكن ناسا من تطوير تصميمها لمهام المريخ المستقبلية. ^{[ 37 ]} أعلنت ناسا انتهاء مهمة إنجينيويتي بعد أن اكتشف المهندسون أن المروحية قد تعرضت لأضرار نتيجة انقطاع الاتصالات مع "برسيفيرانس" أثناء الطيران. حلقت المروحية 72 مرة على مدار ثلاث سنوات؛ ومن المتوقع أن تستمر الاختبارات النهائية للنظام وجمع البيانات لعدة أشهر. ^{[ 6 ]}

تهدف منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) ، ضمن مشروع مانجاليان ، إلى إرسال مركبة دوارة تُسمى ماربل (MARBLE) أو مستكشف طبقة الحدود المريخية . وهي حاليًا في مرحلة التصميم المفاهيمي. ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

أجهزة محمولة جواً أخرى

غلاف فايكنغ 1 الهوائي

مركبة كيوريوسيتي الجوالة تُنزل بواسطة رافعة جوية (عمل فني)

• تم اقتراح الطائرات الشراعية التي تفوق سرعتها سرعة الصوت بواسطة Wernher von Braun. ^{[ 8 ]}
• تعد المظلات المختلفة هي الجهاز الرئيسي المحمول جواً
• كما أن الطيران المستدام بالصواريخ، كما هو الحال في صواريخ الكبح، أصبح جزءًا من أنظمة الهبوط
• قذائف جوية من مركبات فضائية مختلفة
• مركبة قفز تعمل بالصواريخ (مثل مركبة مارس جيزر هوبر )
• حشرة
• نظام الهبوط SkyCrane المستخدم لإنزال مركبات المريخ الأثقل مثل Curiosity و Perseverance قادر على القيام برحلة قصيرة جدًا أثناء هبوط أي من المركبتين.

تستطيع كاميرا Mars Express عالية الدقة المجسمة وكاميرا HiRISE التابعة لمركبة Mars Reconnaissance Orbiter توفير جولات افتراضية فوق سطح المريخ من خلال عرض صور السطح على نماذج ثلاثية الأبعاد للتضاريس . ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}

• أيروبوت
• الكبح الهوائي
• دراغون فلاي ، وهي مركبة دوارة مخططة لقمر تيتان التابع لكوكب زحل
• قائمة البعثات إلى المريخ
• دخول الغلاف الجوي للمريخ
• التحليق بالقرب من المريخ
• محطة مدارية مأهولة على المريخ
• طائرات تعمل بالطاقة الشمسية
• بالونات برنامج فيغا ، 1985، طفت في نظام سحابة الزهرة

• ناسا - مركبة الرحلات الكوكبية ( مؤرشفة بتاريخ 20 فبراير 2022 في أرشيف الإنترنت)
• ناسا – آريس ( وسائط متعددة )
• طائرة فائقة الكفاءة تفوز بجائزة ناسا (2011). مؤرشفة بتاريخ 18 نوفمبر 2012 على موقع Wayback Machine.
• خيارات نظام الطيران لطائرة المريخ طويلة المدى (.pdf)
• مركز أميس يختبر نموذجاً أولياً لطائرة المريخ (أغسطس 2001)
• ما هو أفضل تصميم لروبوت طائر للمريخ؟ (يونيفرس توداي)
• هل يمكن أن تصبح هذه أول طائرة إلى المريخ؟ ناسا، يونيو 2015
• الجسر الافتراضي لـ Candor Chasma ( Candor Chasma )