آناتومی یک «کنجکاوی»

در لحظه انتشار این پست، 8 ساعت و 40 دقیقه تا فرود مریخ‌نورد کنجکاوی باقی مانده است، در این پست قدری ساختمان کنجکاوی را بررسی می‌کنیم. در پست بعدی که صبح فردا در فاصله دو ساعت از فرود، منتشر خواهد شد، ابزارهای علمی کنجکاوی را بررسی خواهیم کرد و خواهیم دانست که مأموریت‌های محول شده به این مریخ‌نورد چیست.

حامد همائی راد: در ادامه‌ مباحث مربوط به آشنایی با مریخ‌نورد «کنجکاوی» قصد داریم نگاهی بیندازیم به آناتومی و اجزای تشکیل دهنده‌ این غول 900 کیلویی که 2.5 میلیارد دلار برای طراحی، ساخت و نشاندنش روی مریخ هزینه صرف شده است.

منبع نیرو:
نیروی لازم برای مریخ‌نورد توسط یک مولد گرما-الکتریکیِ ایزوتروپی (RTG) تامین می‌شود که در آن گرمای بدست آمده از واپاشی هسته‌ای پلوتونیم تبدیل به نیروی الکتریکی و جریان برق می‌گردد. انتظار می‌رود این باتری اتمی -که دارای 4.8 کیلوگرم پلوتونیم ‌238 است- بتواند انرژی لازم برای فعالیت حداقل 687 روز زمینی را برای مریخ‌نورد فراهم آورد.

ارتباطات مخابراتی:
مریخ‌نورد کنجکاوی دارای سه آنتن ارتباطی با قابلیت ارسال و دریافت سیگنال‌های رادیویی با فرکانس بسیار بالا (UHF) است (حدود 400 مگاهرتز). این آنتن‌ها می‌توانند مستقیما با زمین در ارتباط باشند ولی ترجیح داده می‌شود در بیشتر موارد این ارتباط به واسطه‌ی مدارپیماهای مریخ (Odyssey و Reconnaissance) صورت بپذیرد. آنتن‌ها خود دارای قابلیت چرخش هستند تا در صورت نیاز در مسیر مناسب جهت ایجاد ارتباط قرار بگیرند؛ این امکان از آن‌ جهت اهمیت دارد که انرژی اضافی جهت حرکت دادن خودِ مریخ‌نورد برای ایجاد ارتباط رادیویی مصرف نمی‌شود.

دوربین‌ها:
مجموعا 17 «چشم» در بدنه‌ کنجکاوی جاسازی شده‌اند. 6 دوربین در حرکت و مسیریابی به کار گرفته می‌شوند و 4 تا برای اکتشافات این مریخ‌نورد. هر یک از دوربین‌ها بنا به کاربرد خاص خود دارای مجموعه لنزهایی ویژه است.

چهار جُفت دوربین بنام Hazcams در قسمت پایینی جلو و عقب بدنه‌ مریخ‌نورد وجود دارند و با نرم‌افزار مخصوصی کنترل می‌شوند که بصورت اتوماتیک از برخورد مریخ‌نورد با موانع احتمالی جلوگیری به عمل می‌آورد. زاویه‌ دید هر یک از این دوربین‌های 3-بُعدیِ سیاه و سفید حدود 120 درجه است.

دو جُفت دوربین Navcams که در قسمت سر و گردن مریخ‌نورد قرار گرفته‌اند، وظیفه‌ی تهیه‌ی تصاویر پانوراما و 3-بُعدیِ سیاه و سفید از محیط را دارند. هر یک از این دوربین‌ها 45 درجه را تحت پوشش قرار می‌دهد تا مهندسان بتوانند با کمک تصاویر تهیه شده توسط آن‌ها‌ مسیر حرکت مریخ‌نورد را تعیین کنند.

چهار دوربین اکتشافی به نام‌های MastCam (یک جُفت)، ChemCam و MAHLI مریخ‌نورد را در اکتشافات سطح مریخ یاری خواهند کرد.

جُفت دوربینِ MastCam که دارای لنزی نسبتا قوی با قدرت زوم بالاست، قادر است تصاویری با رزولوشن 1200 در1600 و ویدیوهایی رنگی با کیفیت 720p و 10 فریم در ثانیه از سطح مریخ تهیه نماید. این جُفت دوربین کنار هم عملکردی مانند دو چشم انسان دارند.

دوربین دیگری به نام ChemCam با ایجاد وتاباندن پرتویی لیزری، ناحیه‌ای کوچکتر از 1 میلی‌متر از سنگ یا خاک مورد بررسی را بخار کرده و به حالت پلاسما (یونی) درمی‌آورد و عناصر تشکیل دهنده‌ی پلاسما توسط طیف‌سنج موجود در مجموعه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

دوربین MAHLI نیز که روی بازویی روباتیکی قرار دارد با تهیه‌ی تصاویر میکروسکوپیک اجازه می‌دهد مطالعات زمین‌شناسی روی سطوح کانی‌ها و سنگ‌های مریخ با دقتی بیشتر از یک تار موی انسان انجام پذیرد!

دوربین آخر موجود در مریخ‌نورد MARDI است که با بافر داخلی 8 گیگابایتی خود تصاویر و ویدیوهایی با کیفت بسیار بالا و رنگ‌بندی RGB (مانند آنچه که چشم انسان در سطح مریخ می‌تواند ببیند) تهیه می‌کند. داده‌های تهیه شده توسط این دوربین است که کمک خواهند کرد مشخص شود مریخ‌نورد کنجکاوی دقیقا در چه محلی فرود آمده است.

سخت‌افزار و نرم‌افزار کنترلی:
سیستم کامپیوتری مریخ‌نورد توسط سیستم‌عاملی بنام VxWorks کنترل می‌شود که از نوع سیستم‌‌عامل‌های بی‌درنگ است (در این سیستم‌ها زمان پاسخ باید سریع و تضمین شده باشد و ضروریست سیستم در زمانی مشخص حتما پاسخ مورد نظر را بدهد).

برخلاف انسان‌ها و حیوانات، مغز کنترلی مریخ‌نورد کنجکاوی در بدنه‌ آن تعبیه شده است و حسگرها، موتورهای کنترلی و دیگر اجزای مریخ‌نورد از طریق خطوط ارتباطی (Bus) با آن در تماس‌اند و فرامین را دریافت و اجرا می‌کنند.

حافظه‌ای 256 مگابایتی از نوع DRAM به همراه یک حافظه‌ی فلش 2 گیگابایتی -که هر دو قابلیت شناسایی و تصحیح خطا دارند- و همچنین یک حافظه‌ EEPROM 256 کیلوبایتی در سیستم کامپیوتری مریخ‌نورد جاسازی شده‌اند که دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر محیط‌هایی با تشعشعات بالا هستند و در صورت بروز مشکلی ناخواسته و یا خاموش شدن سیستم، اطلاعات روی آن‌ها از بین نمی‌رود.

وضعیت سلامت مریخ‌نورد دائما توسط سیستم کامپیوتری بررسی شده و هرگونه وضعیت غیرعادی که در اثر تغییرات دما و یا عوامل خارجی یا داخلی رخ داده باشد گزارش می‌شود. این مانیتورینگ دائم در واقع همان چیزی است که مریخ‌نورد را در طول ماموریت زنده و سرپا نگه می‌دارد.

فعالیت‌هایی همچون عکس‌برداری، حرکت در جهتی خاص و… در مریخ‌نورد از طریق رشته دستورهایی انجام می‌پذیرد که توسط سیگنال‌های رادیویی از زمین برای آن فرستاده می‌شوند. جالب است بدانید که مریخ‌نورد دارای دو سیستم کنترل کامپیوتری است که تنها یکی فعال بوده و در صورت بروز مشکل برای آن، سیستم دیگر به کار افتاده و ماموریت را ادامه خواهد داد.

بازو و دست:
طبیعتا مریخ‌نورد باید به بازویی رباتیک مجهز باشد که اجازه می‌دهد برای نمونه‌برداری به نمونه‌ها نزدیک شده و آن‌ها را توسط دست رباتیک بردارد. بازوی رباتیک تعبیه شده در کنجکاوی، شباهت زیادی به ساختار بازوی انسان دارد و متشکل از 3 مفصل به مانند شانه، آرنج و مچ است.

چرخ‌ها:
مریخ‌نورد کنجکاوی دارای 6 چرخ است که هریک موتوری مجزا دارند. همچنین دو چرخ جلویی و دو چرخ عقبی در آن مجهز به موتور چرخشی نیز شده‌اند که اجازه می‌دهد مریخ‌نورد درجا 360 درجه دور بزند و به راحتی مسیرهای منحنی‌وار را طی نماید.

سرعت نهایی مریخ‌نورد کنجکاوی در یک زمین سخت و هموار حدود 4 سانتی‌متر در ثانیه است. همان‌طور که در تصویر پیداست، چرخ‌های کنجکاوی بسیار بزرگتر از مریخ‌نوردهای پیشین طراحی شده‌اند.

منابع: + و +