مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ (EMM) هي أول مهمة للإمارات العربية المتحدة إلى المريخ، وأول مهمة عربية إلى كوكبٍ آخر. أُعلِنَ عن المشروع في يوليو 2014 بهدف إدخال المسبار إلى مدار المريخ (MOI) بحلول الذكرى الخمسين لتأسيس الدولة عام 2021. تُسهم هذه المبادرة في دعم قطاع العلوم والتكنولوجيا وتنمية الموارد البشرية الإماراتية، فضلًا عن تعزيز مساهمة دولة الإمارات في المجتمع العلمي الدولي وعملية الاكتشاف العالمية.
ستُطلِق الإمارات مسبارًا غير مأهول باسم «الأمل» صيف 2020 إلى مدارٍ بيضوي حول المريخ، حاملًا ثلاثة أجهزة علمية لدراسة الغلاف الجوي في الأطياف المرئية وفوق البنفسجية وتحت الحمراء.
يقود المهمة فريق إماراتي من مركز محمد بن راشد للفضاء، وستُسهم في تطوير الموارد البشرية للدولة من خلال برامج مُنظَّمة لنقل المعرفة مع شركاء دوليين: مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء بجامعة كولورادو (LASP)، وجامعة شمال أريزونا، ومختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا بيركلي (SSL).
استُمدّ معظم فهمنا للغلاف الجوي للمريخ من قياسات المركبات الفضائية الحديثة، لكنها غالبًا محدودة بأوقاتٍ محلية معيّنة، ما يترك دورات النهار والليل غير مُغطّاة بشكلٍ كافٍ في معظم المناطق. وبناءً عليه نفتقد معلوماتٍ مهمة حول كيفية تأثير العمليات الجوية على التغيّرات اليومية. هذا النقص في التغطية يُعيق فهمنا لآليات نقل الطاقة من الغلاف الجوي السفلي إلى العلوي. ويمكن تلخيص المسائل العلمية في ثلاثة أسئلة رئيسية تؤدي إلى تحقيق ثلاثة أهداف مترابطة:
ستُحقَّق هذه الأهداف عبر أربع تحقيقات علمية تركّز على تتبّع التغيّرات الجوية على مدى زمني قصير إضافة إلى التباينات الفصلية:
ستجمع مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ معلوماتٍ عن ديناميات الغلاف الجوي وتفاعلاته بواسطة ثلاثة أجهزة ترصد المريخ في النطاقات المرئية وتحت الحمراء وفوق البنفسجية. تشمل هذه المجموعة: مُصوِّر الاستكشاف الإماراتي (EXI)، ومطياف الإمارات للمريخ بالأشعة تحت الحمراء (EMIRS)، ومطياف الإمارات للمريخ بالأشعة فوق البنفسجية (EMUS). يُلخِّص الجدول 1 خصائص هذه الأدوات.
| الأداة | EXI | EMIRS | EMUS |
|---|---|---|---|
| نوع الحمولة | تصوير بالأشعّة فوق البنفسجية والمرئية | مطياف فورييه للأشعّة تحت الحمراء | مطياف تصويري للأشعّة فوق البنفسجية |
| النطاق الطيفي | 205–235 نانومتر، 245–275 نانومتر، 305–335 نانومتر، 405–469 نانومتر، 506–586 نانومتر، 625–645 نانومتر | 6–40 ميكرومتر | 100–170 نانومتر |
توفر مركبة «الأمل» الفضائية القدرة على دخول مدار المريخ والمحافظة عليه بعد الإطلاق، وتدعم الحمولات العلمية عبر هيكلها، ونظام توليد الطاقة، والتحكّم الحراري، ومعالجة البيانات، وأنظمة التوجيه وإدارة الأعطال، بالإضافة إلى نقل البيانات العلمية وبيانات الحالة إلى الأرض واستقبال أوامر التشغيل.
يبلغ وزن المسبار عند الإطلاق 1500 كجم، مع هيكلٍ رئيسي من ألواح خلية النحل المركّبة ونظام دفعٍ لتعديل المسار والفرملة اللازمة للوصول إلى مدار المريخ.
في الفضاء، تولّد مركبة «الأمل» الطاقة وتخزنها عبر لوحَين شمسيَّين قابلَين للنشر وبطاريات، وتتواصل مع المحطات الأرضية بواسطة هوائي عالي الكسب قطره \(1.85\,\mathrm{م}\) وهوائيات مُوجَّهة مساندة. كما تستخدم مُرسِلًا-مُستقبِلًا للترددات العميقة للاتصالات بالفضاء العميق لإرسال واستقبال البيانات وتتبع المركبة للملاحة. ولتحديد الوضعية والاتجاه تعتمد على زوجٍ من متتبّعات النجوم ووحدات قياس القصور ثلاثية المحاور، بينما يتولّى التحكّم بالاتجاه أربعُ عجلاتِ ردِّ فعل وثمانيةُ دافعاتٍ لتفريغ العزم.
بدأت مرحلة التصميم والتطوير والاختبار لمهمة الإمارات لاستكشاف المريخ في منتصف 2014، مع الإطلاق المُجدول لمنتصف 2020، وتشمل المراحل المختلفة مدةً إجمالية تقارب ست سنوات.
صُمِّم مسبار «الأمل» بعمرٍ افتراضي يبلغ ثلاث سنواتٍ أرضية. تمتد فترة تشغيله عبر مرحلة الرحلة بين الكواكب التي تستمر سبعة أشهر بعد الإطلاق، وتُخصَّص لمعايرة الأدوات. عقب الدخول إلى مدار المريخ تبدأ مرحلة الالتقاط بمدارٍ بيضوي مرتفع للغاية (دورة \(\sim 40\) ساعة، حضيض \(1000\,\mathrm{كم}\) وأوج \(49{,}380\,\mathrm{كم}\))، حيث تُختبَر الأدوات وتُطلق أولى المشاهدات لغلاف المريخ العلوي. بعدها تأتي مرحلة الانتقال إلى المدار العلمي، حيث تُعدِّل المركبة مدارها خلال نحو شهر للوصول إلى المدار العلمي النهائي بارتفاع حضيض \(20{,}000\,\mathrm{كم}\) وأوج \(43{,}000\,\mathrm{كم}\). تبدأ بعدها المرحلة العلمية الاسمية المتوقّع أن تمتد سنةً مريخيةً كاملة لتحقيق الأهداف العلمية، مع دورةٍ مدارية \(\sim 55\) ساعة تضمن تغطيةً عالميةً ومسحًا يوميًّا للنصفين الكرويين وتوصيف التغيّرات الجوية وتفاعلاتها.
يتولّى مشروع مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ تطوير قدرات القطاع الأرضي لدعم تصميم المهمة وتشغيلها. يتكوّن القطاع الأرضي من شبكة المحطات الأرضية وأنظمة الملاحة ومراكز التشغيل، إضافة إلى مركز البيانات العلمية (SDC) ومرافق فرق تطوير الأدوات (ITFs)، وذلك بما في ذلك دعم الاتصالات عبر شبكات الفضاء العميق.
يقع مركز تشغيل المهمة (MOC) ومركز البيانات العلمية (SDC) في مركز محمد بن راشد للفضاء، فيما يوفّر مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء احتياطيًا تشغيليًا عبر مركز دعم المهمة (MSF). ويوفّر فريق الملاحة حلول التتبّع والمدارات اللازمة للحفاظ على المدار وتحسينه، بينما يتولّى كلُّ فريقِ أداةٍ مهامَّ البناء والاختبار وتجهيز المكتبات الهندسية الداعمة.
تستكشف مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ ديناميات الغلاف الجوي على نطاقٍ عالمي عبر مراقبةٍ متزامنةٍ لدورات النهار والفصول. ومن خلال ثلاثة أجهزةٍ علمية على متن مركبةٍ مدارية، تزوّد المهمةُ المجتمعَ العلمي بقياساتٍ أساسية لفهم حركة وطقس الطبقات السفلى والوسطى للمريخ. وبالجمع بين هذه البيانات ورصد الطبقات العليا، تكشف «الأمل» الآلياتِ التي تحكم نقل الطاقة والجسيمات ومعدّلات الهروب من الغلاف العلوي إلى الفضاء. إن التركيبة الفريدة للأجهزة والتغطية الزمانية والمكانية لطبقات الغلاف الجوي المختلفة تفتح نافذةً جديدة لفهم كوكبنا الجارّ.