كيف حصلت ناسا على روبوتين للتحدث مع بعضهما البعض على المريخ

فاندانا فيرما يتذكر رؤية صورة العربة الجوالة المثابرة ورفيقتها الأصغر ، مروحية الإبداع ، على سطح المريخ لأول مرة - صورة عائلية صغيرة لروبوتين في عالم آخر.

لقد كان ذلك مثيرًا حقًا ، كما يقول فيرما ، كبير المهندسين للعمليات الروبوتية في العربة الجوالة المثابرة معكوس. إن وجود البراعة والمثابرة في نفس الصورة يجسد هذا الجانب الخاص من المثابرة لأنه لأول مرة توجد مركبة جوالة وطائرة هليكوبتر معًا على سطح المريخ.

لا يشترك الروبوتان في المهمة فحسب ، بل يستخدمان أيضًا نفس خط الهاتف إلى الأرض.

تتكون صورة المثابرة الذاتية مع Ingenuity من 62 صورة فردية تم التقاطها بالتسلسل ، ثم تم تجميعها معًا في وقت لاحق بمجرد ربطها بالتحكم في المهمة.

كيف يتواصل الإبداع والمثابرة مع بعضهما البعض؟

من أجل التواصل مع مركز التحكم في المهمة ، يحتاج الإبداع إلى المثابرة لإيصال رسائله. تستخدم المروحية والمركبة الجوالة هوائيات صغيرة لامعة لتبادل البيانات بسرعة حوالي 100 كيلو بت في الثانية ، والتي يتم توجيهها بعد ذلك من الهوائي المواجه للذكاء إلى الكمبيوتر الرئيسي للمركبة قبل نقلها إلى الأرض عبر مركبة فضائية تدور حول الأرض ومجموعة من الهوائيات الراديوية العملاقة .

يعد الاتصال بكوكب يقع على بعد 33.9 مليون ميل أمرًا صعبًا بالفعل بما فيه الكفاية ، ويجب على المثابرة الآن إضافة صديق صغير إلى الدردشة الجماعية. لكن هذا الزوج يجعل الأمر يبدو سهلاً.

هبطت المركبة 'المثابرة' التابعة لوكالة ناسا على سطح المريخ في 18 فبراير بهدف البحث عن الحياة الميكروبية القديمة على الكوكب الأحمر والكشف عن ماضيه الذي يحتمل أن يكون صالحًا للسكن.

اقرأ المزيد من أخبار المثابرة روفر من معكوس

تتبع المثابرة في مسارات عجلات أربع مركبات أخرى تم إرسالها سابقًا إلى المريخ ، ولكن هذه المهمة كانت لها ميزة إضافية - طائرة هليكوبتر ثقيلة يبلغ ارتفاعها 19 بوصة و 4 أرطال ، والتي دخلت التاريخ بالفعل من خلال كونها أول من قام برحلة على كوكب آخر.

قضى الإبداع الرحلة إلى المريخ داخل العربة الجوالة. ولكن بعد أن أمضت المروحية شهرًا على سطح المريخ ، فككت أرجلها الصغيرة ووقفت بمفردها على سطح المريخ.

سيبتعد الاثنان ببطء أكثر فأكثر - ربما يصل طولهما إلى أقل من ميل بقليل ، لكنهما ما زالا يتحدثان ذهابًا وإيابًا. سيبقى الروبوتان على اتصال بهوائيات خاصة مدمجة لتسهيل الاتصال بين فريق المروحية على الأرض والمروحية على سطح المريخ.

الرحلة الثالثة لطائرة هليكوبتر Ingenuity ، والتي شهدت ارتفاعًا أعلى وأبعد من الرحلات السابقة. ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتقنية

كيف يتواصل الإبداع مع الأرض؟

جوشوا رافيتش ، يشرح قائد الهندسة الميكانيكية في شركة Ingenuity في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، أن العملية تبدأ بالتخطيط لمهام المروحية على الأرض حتى تتمكن من أداء تلك المهام بشكل مستقل على المريخ.

يقول رافيش إن الإبداع له هوائي صغير ذهبي اللون يعيش فيه معكوس. تمر البيانات من Ingenuity عبر هذا الهوائي ، وتتحدث إلى هوائي الهليكوبتر الذي يعيش في العربة الجوالة وهذه هي الطريقة التي ينقل بها البيانات.

يبدو الأمر بسيطًا بما فيه الكفاية ، تمامًا مثل روبوتين مع جهاز اتصال لاسلكي على كوكب آخر يتحدثان مع بعضهما البعض ، ولكن هناك المزيد لجعل فكرة الخيال العلمي الغريبة هذه تنبض بالحياة.

شوهد ظل مروحية الإبداع وهو يحوم فوق المريخ في صورة GIF المتحركة هذه أثناء الرحلة الثالثة لطائرة روتوكرافت في 25 أبريل 2021. NASA / JPL-Caltech

يضع فريق العمليات خطة اليوم لكل من المثابرة والإبداع ، ويرسل مجموعة من الأوامر التي يتبعها الروبوتان على سطح المريخ. يتم إرسال هذه المعلومات من خلال شبكة الفضاء العميق (DSN) ، وهي شبكة اتصالات بين الكواكب تابعة لوكالة ناسا أو وسيلة لوكالة الفضاء لإجراء مكالمات بعيدة جدًا جدًا.

يستخدم DSN إرسالات التردد اللاسلكي التي تنتقل عبر أنظمة الهوائيات الكبيرة مع أجهزة الاستقبال المتخصصة. تتكون الشبكة من ثلاث مرافق اتصالات في الفضاء العميق في ثلاثة مواقع مختلفة في جميع أنحاء العالم ، والتي يتم وضعها بشكل استراتيجي على مسافة 120 درجة تقريبًا. يقع أحدهما في جولدستون ، في صحراء موهافي بكاليفورنيا ، والآخر بالقرب من مدريد بإسبانيا ، والثالث بالقرب من كانبيرا ، أستراليا.

السبب وراء هذا الموضع هو التأكد من أنه في أي وقت ، يمكن لمجمع واحد أو أكثر من هذه المجمعات الاتصال بالمركبة الفضائية بينما تدور الأرض حول محورها بزاوية 360 درجة.

لكي تصل المثابرة إلى DSN ، فإنها تستخدم امتداد شبكة ترحيل المريخ . هذا أسطول من المركبات المدارية بما في ذلك Mars Reconnaissance Orbiter ، و Mars Odyssey ، و MAVEN ، ومهمتان من ESA: ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) و Mars Express.

جميع هذه المركبات الفضائية موجودة حاليًا في مدار حول المريخ وتسهل نقل البيانات بين الأرض والمثابرة.

شبكة تتابع المريخ ، مصورة. المركبة المصورة في الصورة ، تبدأ من أعلى اليسار وتتحرك في اتجاه عقارب الساعة: مركبة استكشاف المريخ المدارية (MRO) التابعة لناسا ، وتطور الغلاف الجوي والمتقلب للمريخ (MAVEN) ، والمريخ أوديسي ، ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، Mars Express و Trace Gas Orbiter (TGO) . ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكالة الفضاء الأوروبية

عندما تصل المعلومات إلى المثابرة ، فإنها تذهب إلى المحطة الأساسية لطائرات الهليكوبتر الخاصة بالمركبة الجوالة. محطة قاعدة المروحية عبارة عن مجموعة إلكترونيات تعيش على المثابرة ولها هوائي خاص بها يتصل مباشرة بـ Ingenuity.

تنتقل المعلومات بعد ذلك من محطة Perseverance الأساسية إلى هوائي Ingenuity.

ثم تستيقظ شركة Ingenuity وتؤدي مهامها وتهبط ، وتنقل البيانات مرة أخرى في الاتجاه المعاكس ، كما يقول رافيتش.

سهل جدا.

هل تم التواصل من قبل بين روبوتين على سطح المريخ؟

المرة الأخرى الوحيدة التي هبط فيها روبوتان على سطح المريخ واحتاجا إلى التواصل مع بعضهما البعض كانت في عام 1997 عندما أرسل سوجورنر ، أول مركبة فضائية تعمل على المريخ ، وباثفايندر ، المركبة الفضائية التي هبطت معه ، البيانات لفترة وجيزة قبل الانفصال عن الطريق على الكوكب الأحمر. .

سيكون الأمر نفسه مع الإبداع والمثابرة. وقتهم معًا محدود بعمر المروحية. عندما تنتهي مهمتها ، في أي وقت ، ستستمر عربة المثابرة في البحث عن علامات الحياة القديمة على المريخ.

يقول رافيش: 'هذا قليل في الجو ، ما قد تبدو عليه الرحلة الأخيرة بالنسبة إلى شركة Ingenuity وما هي خططها ، ولكن في النهاية سننتهي على الأرجح حيثما انتهى الأمر وستواصل المثابرة مهمتها'.