O. Sharaf 1, S. Amiri 1, S. AlDhafri 1, A. AlRais 1, M. Wali 1, Z. AlShamsi 1, I. AlQasim 1, K. AlHarmoodi 1, N. AlTeneiji 1, H. Almatroushi 1, M. AlShamsi 1, E. AlTeneiji 1, F. Lootah 1, K. Badri 1, H. AlMazmi 2, M. Yousuf 1, N. AlMheiri 1, M. McGrath 3, P. Withnell 3, N. Ferrington 3, H. Reed 3, B. Landin 3, S. Ryan 3, B. Pramann 3, D. Brain 3, J. Deighan 3, M. Chaffin 3, C. Edwards 4, F. Forget 5, R. Lillis 6, M. Smith 7, M. Wolff 8
1 Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC), Dubai, UAE, 2 United Arab Emirates Space Agency, Abu Dhabi, UAE, 3 Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) at University of Colorado, Boulder, USA, 4 Northern Arizona University, Department of Physics and Astronomy, Flagstaff, USA, 5 Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), IPSL, Paris, France, 6 Space Sciences Laboratory (SSL), University of California, Berkeley, USA, 7 NASA Goddard Space Flight Center, Green-belt, USA, 8 Space Science Institute (SSI) in Boulder, USA
مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ (EMM) هِيَ أَوَّل مُهِمَّة لِلإِمَارَات العَرَبِيَّة المُتَّحِدَة إِلَى المِرِّيخ وَهِيَ أَوَّل مُهِمَّة عَرَبِيَّة إِلَى كَوْكَب آخَر. تَمَّ الإِعْلَان عَنِ المُهِمَّة مِن قِبَل حُكُومَة الإِمَارَات العَرَبِيَّة المُتَّحِدَة فِي يُولْيُو 2014 مَعَ الأَهْدَاف لِاكْتِمَالِ الإِدْرَاج فِي مَدَار المِرِّيخ (MOI) بِحُلُول الذِّكْرَى الخَمْسِين لِتَأْسِيس الإِمَارَات العَرَبِيَّة المُتَّحِدَة فِي 2021، لِلمُسَاهَمَة فِي تَطْوِيرِ قِطَاع العُلُوم وَالتِّكْنُولُوجِيَا فِي الإِمَارَات، لِتَطْوِيرِ القُدُرَات العِلْمِيَّة لِلإِمَارَات، وَزِيَادَة مُسَاهَمَة الإِمَارَات فِي المُجْتَمَعِ العِلْمِي الدَّوْلِي. يَنْبَغِي أَنْ تَكُونَ المُهِمَّة أَيْضًَا لَهَا مُسَاهَمَة كَبِيرَة وَقِيمَة فِي العَمَلِ المُسْتَمِر لِمُجْتَمَعِ العُلُوم الفَضَائِيَّة العَالَمِي.
سَتُطْلِق مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ مَرْصَد غَيْر مَأْهُول يُدْعَى "الأَمَل" فِي مَدَار إِهْلِيلِجِي حَوْل المِرِّيخ فِي صَيْفِ 2020 حَامِلَة ثَلاثَة أَدَوَات عِلْمِيَّة لِدِرَاسَة الغِلَافِ الجَوِّي لِلمِرِّيخ فِي النِّطَاقَات الضَّوْئِيَّة وَالفَوْقَ بَنَفْسَجِيَّة وَالأَشِعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاء.
يَقُود المُهِمَّة إِمَارَاتِيُّون مِن مَرْكَز مُحَمَّد بِن رَاشِد لِلْفَضَاء وَسَتُوَسِّع رَأْس المَالِ البَشَرِي لِلْدَّوْلَة مِن خِلَال بَرَامِج نَقْل المَعْرِفَة المُحَدَّدَة مَع شُرَكَاء دُوَلِيِّين مِن جَامِعَة كُولُورَادُو مَخْتَبَر الفِيزْيَاء الجَوِّيَّة وَالفَضَائِيَّة (LASP)، جَامِعَة أَرِيزُونَا لِلتِّقْنِيَاتِ الأَرْضِيَّة وَالفَضَائِيَّة، وَمَخْتَبَر العُلُوم الفَضَائِيَّة لِجَامِعَة كَالِيفُورْنْيَا بَرْكِلِي (SSL).
فَهْمُنَا لِغِلَافِ المِرِّيخ الجَوِّي قَدْ تَكَوَّنَ بِشَكْل كَبِير مِن خِلَال قِيَاسَات المَرَاكِب الفَضَائِيَّة الأَخِيرَة، وَلَكِنْ تَعْتَمِد عَلَى توقيت مَحَلِّي مُحَدَّد، مِمَّا يَتْرُك مُعْظَم دَوْرَة النَّهَار وَاللَّيْل لِكَوْكَب المِرِّيخ غَيْر مَسْتَكْشَفَة عَلَى جُلِّ سَطْحِ الكَوْكَب. وَلِذَلِكَ، تَفُوتُنَا مَعْلُومَات هَامَّة حَوْل كَيْفِيَّة تَأْثِير العَمَلِيَّات الجَوِّيَّة عَلَى التَّغَيُّرَات النَّهَارِيَّة. هَذِهِ التَّغْطِيَة المَحْدُودَة قَدْ أَعَاقَت فَهْمَنَا لِنَقْلِ الطَاقَة مِن الغِلَاف الجَوِّي الأَسْفَل إِلَى الأَعْلَى. هَذِهِ المَسَائِل العِلْمِيَّة لِغِلَاف المِرِّيخ الجَوِّي يُمْكِن تَقْصِيرُهَا إِلَى ثَلاثَة أَسْئِلَة عِلْمِيَّة مُحَفِّزَة تَقُود إِلَى ثَلاثَة أَهْدَاف مُرْتَبِطَة:
سَتُحَقِّق مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ هَذِهِ الأَهْدَاف الثَّلَاثَة مِن خِلَال أَرْبَعَة تَحْقِيقَات عِلْمِيَّة، المُدْرَجَة أَدْنَاه، تَتَطَلَّب تَحْدِيد التَّغَيُّرَات الجَوِّيَّة عَلَى مَدَى زَمَنِي قَصِير دُون الفَصْلِي:
سَتَجْمَع مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ مَعْلُومَات حَوْل دَوْرَان الغِلَاف الجَوِّي لِلمِرِّيخ وَالتَّوَاصُلَات مِن خِلَال مَجْمُوعَة مِن ثَلَاثَة أَدَوَات مُتَمَيِّزَة تَصُور المِرِّيخ فِي الأَشِعَّةِ الضَّوْئِيَّة وَالأَشِعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاء وَالفَوْقَ بَنَفْسَجِيَّة. تَشْمَل مَجْمُوعَة الأَدَوَات: الإِمَارَاتِيَّة لِلتَّصْوِير الاسْتِكْشَافِي (EXI)، مُطَيَّف الأَشِعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاء لِلمِرِّيخ (EMIRS)، وَمُطَيَّف الأَشِعَّةِ الفَوْقَ بَنَفْسَجِيَّة لِلمِرِّيخ (EMUS). يَتَضَمَّن الجَدْوَل 1 مُلَخَّصًا لِلثَلَاثَة أَدَوَات.
| الأَدَاة | EXI | EMIRS | EMUS |
|---|---|---|---|
| نَوْع الحُمُولَة | التَّصْوِير الفَوْقَ بَنَفْسَجِي وَالضَّوْئِي | مَطْيَاف فُورِيَيه لِلأَشِعَّةِ تَحْتَ الحَمْرَاء | مَطْيَاف التَّصْوِير الفَوْقَ بَنَفْسَجِي |
| نِطَاق الطَّيْفِي | 205-235nm, 245-275nm, 305-335nm, 405-469nm, 506-586nm, 625-645nm | 6 – 40 µm | 100 – 170 nm |
تُوَفِّر المَرْكَبَة الفَضَائِيَّة "الأَمَل" القُدُرَات اللَّازِمَة لِتَحْقِيق وَالحِفَاظ عَلَى مَدَار المِرِّيخ بَعْد الإِطْلَاق، وَتَمْدِيد الحُمُولَات المُوَصَّفَة بِالدَّعْم الهَيْكَلِي اللَّازِم، الطَّاقَة، التَّحَكُّم الحَرَارِي، مُعَالَجَة البَيَانَات، التَّوْجِيه، وَاسْتِجَابَات إِدَارَة الأَعْطَال، وَإِرْسَال البَيَانَات العِلْمِيَّة وَالمُسَاعِدَة وَبَيَانَات الح
الْبَيْتِ إِلَى الأَرْض، وَاسْتِقْبَال بَيَانَات الأَوَامِر مِن مَرَاكِز تَشْغِيل المُهِمَّة. وَيَبْلُغ وَزْن المَرْصَد عِنْد الإِطْلَاق 1500 كِيلُوجْرَام مَع هَيْكَل رَئِيسِي مُكَوَّن مِن أَلْوَاح العَسَل المُرَكَّبَة وَنِظَام دَفْع قَادِر عَلَى تَغْيِير مَسَار المَدَار، وَالفَرْمَلَة المَدَارِيَّة لِلوُصُول إِلَى مَدَار المِرِّيخ وَالحِفَاظ عَلَى المَدَار.
فِي الفَضَاء، يَقُوم "الأَمَل" بِتَوْلِيد وَتَخْزِين الطَّاقَة مِن خِلَال لَوْحَيْن شَمْسِيَيْن قَابِلَيْن لِلنَّشْر وَالبِطَّارِيَات، وَيَتَوَاصَل مَع الهَوَائِيَّات الأَرْضِيَّة بِاسْتِخْدَام هَوَائِي ذِي قُطْر 1.85 م وَهَوَائِيَّات قَابِلَة لِلتَّوْجِيه. كَمَا يَسْتَخْدِم مُنَظِّم الإِشَارَات الرَّادْيُوِيَّة لِمُخْتَبَر الفِيزْيَاءِ التَّطْبِيقِيَّة لِلنَّقْل الفَضَائِي العَمِيق الَّذِي يَقُوم بِإِجْرَاء الإِرْسَال وَالاِسْتِقْبَال لِلْبَيَانَات وَيُدْعَم التَّتَبُّع الفَضَائِي العَمِيق لِأَغْرَاض المِلَاحَة. لِتَحْدِيد الوَضْع، سَيَكُون لَدَيْهِ زَوْج مُتَزَامِن مِن وَحْدَات الرُّجُوع الثُّلَاثِيَّة الأَبْعَاد وَزَوْج مُتَزَامِن مِن مُتَتَابِعِي النُّجُوم. لِلتَّحَكُّم فِي الوَضْع، لَدَيْهِ مَجْمُوعَة مِن أَرْبَعَة وَحْدَات تَجَمُّع عَجَلَات التَّفَاعُل، كَمَا يَتَضَمَّن ثَمَانِيَة دَفَّاعَات لِنِظَام التَّحَكُّم فِي التَّفَاعُل لِتَفْرِيغ الزَّخَم.
بَدَأَت مَرْحَلَة تَصْمِيم، تَطْوِير وَاخْتِبَار مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ فِي وَسَط 2014 مَعَ الإِطْلَاق المُجَدْوَل فِي وَسَط 2020 لِمُدَّة إِجْمَالِيَّة تَبْلُغ 6 سَنَوَات.
تَمَّ تَصْمِيم مَجَس الأَمَل لِعُمْر اِفْتِرَاضِي يَبْلُغ ثَلَاث سَنَوَات أَرْضِيَّة. فَتَتَضَمَّن حَيَاتُه التَّشْغِيلِيَّة مَرْحَلَة الرِّحْلَة، لِمُدَّة تَبْلُغ سَبْعَة أَشْهُر، التِي تَلِي الإِطْلَاق وَسَتَكُون مَحْدُودَة لِفَحْص وَمُعَايَرَة الأَدَوَات. بَعْد الإِدْرَاج فِي مَدَار المِرِّيخ، سَتَكُون مَرْحَلَة مَدَار الاِسْتِقْبَال مُتَمَيِّزَة بِمَدَار إِهْلِيلِجِي عَالٍ جِدًّا (40 سَاعَة، 1000 كِيلُومِتْر عِنْدَ أَقْرَب نُقْطَة وَ49,380 كِيلُومِتْر عِنْدَ أَبْعَد نُقْطَة)، حَيْثُ سَتَتِم فَحْص الأَدَوَات وَاخْتِبَار تَسَلْسُلَاتِهَا العِلْمِيَّة، مِمَّا يُؤَدِّي إِلَى مُشَاهَدَات مُبَكِّرَة لِقُرْص المِرِّيخ وَالغِلَاف الجَوِّي العُلْوِي. بَعْدَ ذَلِكَ، سَتَتِم مَرْحَلَة مَدَار الاِنْتِقَال بِتَكْبِيرِ المَدَار تَدْرِيجِيًّا عَلَى مَدَى شَهْر حَتَّى يَتِم تَحْسِينُه. المَدَار العِلْمِي المُطْلُوب لِجَمْع البَيَانَات هُوَ 20,000 كِيلُومِتْر عِنْدَ أَقْرَب نُقْطَة إِلَى 43,000 كِيلُومِتْر عِنْدَ أَبْعَد نُقْطَة. مَرْحَلَة العِلْم الأَوَّلِي سَتَبْدَأ وَمِن المُتَوَقَّع أَنْ تَدُوم سَنَة مَرِّيخِيَّة وَاحِدَة لِتَحْقِيق المُتَطَلَّبَات العِلْمِيَّة. الاِرْتِفَاع الأَدْنَى لِمَدَار العِلْم الأَوَّلِي البَالِغ 20,000 كِيلُومِتْر يَكْفِي لِضَمَان رُؤَى عَلَى نِطَاق عَالَمِي وَقُرَابَة نِصْفِ القُرَى فِي جَمِيع أَنْحَاءِ المَدَار وَلِتَمْكِين التَّغْطِيَة اليَوْمِيَّة لِجَمِيع خُطُوط الطُّول وَالأَوْقَات المَحَلِيَّة. سَتَبْلُغ مُدَّة الدَّوْرَة المَدَارِيَّة حَوَالِي 55 سَاعَة، وَهَذَا سَيُمَكِّن مِن تَوْصِيف شَامِل لِتَغَيُّرَات الغِلَاف الجَوِّي الأَسْفَل لِلمِرِّيخ كَوَظِيفَة لِلْمَكَان وَالوَقْت مِن اليَوْم وَالفَصْل، كَذَلِكَ فَهْم كَيْفِيَّة تَأْثِير العَمَلِيَّات الفِيزْيَائِيَّة فِي الغِلَاف الجَوِّي الأَسْفَل عَلَى مَعَدَّلَات الهُرُوب مِن الغِلَاف الجَوِّي العُلْوِي.
مَشْرُوع مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ مَسْؤُول عَنْ تَطْوِير قُدُرَات القِطَاع الأَرْضِي الكَامِلَة لِدَعْم تَطْوِير وَتَشْغِيل المُهِمَّة. يَتَكَوَّن القِطَاع الأَرْضِي لِمُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ مِن الشَّبَكَة الأَرْضِيَّة وَمَحَطَّاتِهَا الأَرْضِيَّة، نِظَام المِلَاحَة، مَرَاكِز التَّشْغِيل، تَصْمِيم المُهِمَّة، مَرْكَز البَيَانَات العِلْمِيَّة (SDC)، وَمَرَافِق فَرِيق الأَدَوَات (ITFs).
مَرْكَز تَشْغِيل المُهِمَّة (MOC) وَمَرْكَز البَيَانَات العِلْمِيَّة (SDC) يَقَعَان فِي مَرْكَز مُحَمَّد بِن رَاشِد لِلْفَضَاء، وَمَرْكَز دَعْم المُهِمَّة (MSF) يَقَع فِي مَخْتَبَر الفِيزْيَاءِ الجَوِّيَّة وَالفَضَائِيَّة لِتَوْفِير قُدُرَات تَشْغِيل اِحْتِيَاطِيَّة. يَقُوم فَرِيق المِلَاحَة بِتَوْفِير مَوَاقِع الأَفْلَاك المُحَدَّدَة وَالمُتَوَقَّعَة وَالحُلُول لِلتَّنْقِيح لِلحِفَاظ عَلَى المَدَار أَو المَسَار. فَرِيق الأَدَوَات لِكُلِّ أَدَاة مَسْؤُول عَنْ بِنَاء الأَدَوَات وَاخْتِبَارَاتِهَا، كَذَلِكَ بِنَاء مَكْتَبَة مِن المَعْلُومَات الهَنْدَسِيَّة لِدَعْم كُلِّ أَدَاة.
سَتَسْتَكْشِف مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ دِينَامِيَّة الغِلَاف الجَوِّي لِلمِرِّيخ عَلَى نِطَاق عَالَمِي بَيْنَمَا تُعَيِّن دَوْرَة النَّهَار وَالفُصُول فِي نَفْس الوَقْت. بِاسْتِخْدَام ثَلَاثَة أَدَوَات عِلْمِيَّة عَلَى مَرْكَبَة فَضَائِيَّة مَدَارِيَّة، سَتُوَفِّر مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ مَجْمُوعَة مِن القِيَاسَات الأَسَاسِيَّة لِفَهْم مُحَسَّن لِدَوْرَان وَالطَّقْس فِي الغِلَاف الجَوِّي الأَسْفَل وَالمُتَوَسِّط لِلمِرِّيخ. مِن خِلَال تَجْمِيع هَذِهِ البَيَانَات مَع رَصْد الطَّبَقَات العُلْوِيَّة مِن الغِلَاف الجَوِّي، سَتَكْشِف قِيَاسَات مُهِمَّة الإِمَارَات لِاسْتِكْشَاف المِرِّيخ عَنْ الآلِيَّات وَرَاء النَّقْلِ العُلْوِي لِلطَّاقَة وَالجُسَيْمَات وَالهُرُوب البَعْدِي لِلمُكَوِّنَات الجَوِّيَّة مِن غِلَاف المِرِّيخ الجَوِّي. التَّرْكِيب الفَرِيد لِلْأَدَوَات وَالتَّغْطِيَة الزَّمَنِيَّة وَالمَكَانِيَّة لِطَبَقَات الغِلَاف الجَوِّي المُختَلِفَة لِلمِرِّيخ سَتَفْتَح نَافِذَة جَدِيدَة وَمَطْلُوبَة جَدًّا إِلَى كَيْفِيَّة عَمَل غِلَاف كَوْكَبِنَا الجَارِي.