فِي عَام ٢٠١٤، أَعْلَنَتِ ٱلْإِمَارَاتُ ٱلْعَرَبِيَّةُ ٱلْمُتَّحِدَةُ عَنْ أَوَّلِ مَهَمَّةٍ عَرَبِيَّةٍ لِلكَوَاكِبِ ٱلْخَارِجِيَّةِ، مَهَمَّةُ ٱلْإِمَارَاتِ لِٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ، كَحَافِزٍ لِتَطْوِيرِ قِطَاعِ ٱلْعُلُومِ وَٱلتِّكْنُولُوجِيَا فِي ٱلْمِنْطَقَةِ. تَرَكَّزَتِ ٱلْمَهَمَّةُ عَلَى تَطْوِيرِ ٱلْقُدُرَاتِ ٱلْوَطَنِيَّةِ فِي كِلَا ٱلْعُلُومِ وَٱلْهَنْدَسَةِ دَاخِلَ ٱلْإِمَارَاتِ ٱلْعَرَبِيَّةِ ٱلْمُتَّحِدَةِ، وَتَقَدُّمِ مَكْسَبٍ مَعْرِفِيٍّ جَدِيدٍ لِلْبَشَرِيَّةِ وَٱلْحَضَارَةِ.
سَيُطْلِقُ مِسْبَارُ ٱلْأَمَلِ التَّابِعُ لِمَهَمَّةِ ٱلْإِمَارَاتِ لِٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ فِي عَامِ ٢٠٢٠ دِرَاسَةَ ٱلدِّينَامِيكِيَّاتِ فِي ٱلْغِلَافِ ٱلْجَوِّيِّ لِلْمَرِّيخِ عَلَى ٱلمَقَايِيسِ اليَوْمِيَّةِ وَٱلْمَوْسِمِيَّةِ. تَتَمَاشَى ٱلْأَهْدَافُ ٱلْعِلْمِيَّةُ ٱلرَّئِيسِيَّةُ لِمَهَمَّةِ ٱلْإِمَارَاتِ لِٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ مَعَ هَدَفِ مَجْمُوعَةِ ٱلْخُبَرَاءِ لِبَرْنَامَجِ ٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ لِعَامِ ٢٠١٥: "فَهْمِ ٱلْعَمَلِيَّاتِ وَتَارِيخِ ٱلْمُنَاخِ عَلَى ٱلْمَرِّيخِ" [1].
عِلَاوَةً عَلَى ذَلِكَ، تَعَالِجُ أَهْدَافُ وَإِنْجَازَاتُ مَهَمَّةِ ٱلْإِمَارَاتِ أَهْدَافَ ٱلْجُمْهُورِ ٱلْخَبِيرِ لِبَرْنَامَجِ ٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ ٢٠١٥، وَتَضُمُّ الهَدَفَ الثَّانِي (أ): "تَوْصِيفُ حَالَةِ ٱلْمُنَاخِ ٱلْحَالِيِّ لِلغِلَافِ ٱلْمَرِّيخِيِّ ٱلْجَوِّيِّ وَٱلْبِلَازْمَا ٱلْمُحِيطَةِ وَتَفَصِيلِ ٱلْعَمَلِيَّاتِ ٱلْرَئِيسِيَّةِ تَحْتَ ٱلتَّكْوِينِ ٱلْمَدَارِيِّ ٱلْحَالِيِّ"، وَالهَدَفَ الثَّانِي (ج): "تَوْصِيفُ ٱلْمُنَاخِ ٱلْقَدِيمِ لِلْمَرِّيخِ وَتَحْلِيلِ ٱلْعَمَلِيَّاتِ ٱلْرَئِيسِيَّةِ" [1]. تُعْتَبَرُ مَهَمَّةُ ٱلْإِمَارَاتِ لِٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ أَوَّلَ مَهَمَّةٍ تُوَفِّرُ تَغْطِيَةً كَامِلَةً لِلدَّوْرَةِ ٱلْيَوْمِيَّةِ وَٱلْمَوْسِمِيَّةِ مَعَ تَغْطِيَةٍ عَالَمِيَّةٍ تُسَاعِدُ فِي فَهْمِ نَقْلِ ٱلطَّاقَةِ مِنَ ٱلْغِلَافِ ٱلْجَوِّيِّ ٱلْأَدْنَى إِلَى ٱلْغِلَافِ ٱلْجَوِّيِّ ٱلْعُلْوِيِّ.
عَلَى مَتْنِ مِسْبَارِ ٱلْأَمَلِ ثَلَاثُ أَدَوَاتٍ عِلْمِيَّةٍ تُوَفِّرُ مَجْمُوعَةً مِنَ ٱلْقِيَاسَاتِ لِفَهْمٍ مُتَعَمِّقٍ لِمُنَاخِ ٱلْمَرِّيخِ. اثْنَتَانِ مِنْ هَذِهِ الأَدَوَاتِ هُما «إمارات التصوير الاستكشافي» (EXI) [2] وَ«إمارات المطياف للأشعة تحت الحمراء» (EMIRS) [3]، وَسَيُرَكِّزَانِ عَلَى ٱلغِلَافِ ٱلْجَوِّيِّ ٱلْأَدْنَى مِنْ خِلَالِ مُرَاقَبَةِ ٱلْغُبَارِ وَسُحُبِ ٱلْجَلِيدِ وَبُخَارِ ٱلْمَاءِ وَٱلْأُوزُونِ. أَمَّا الأداةُ الثّالثةُ، «إمارات المطياف فوق البنفسجي» (EMUS)، فَسَتَرْكِّزُ عَلَى كِلَا الثيرموسفير وَالإكسوسفير لِلْكَوْكَبِ. تَسْتَعرضُ هَذِهِ الوَرَقَةُ مَلَامِحَ أَدَاةِ EMUS وَالإِجْرَاءاتِ ٱلْمُرْتَبِطَةِ بِهَا، وَأَدَاءَ الأداةِ بَعْدَ بَدْءِ تَشْغِيلِهَا.
سَتُقِيِّمُ أَدَاةُ EMUS كَمِّيَّةَ وَتَوَزُّعَ العَنَاصِرِ المُحَايِدَةِ الأَسَاسِيَّةِ فِي الثيرموسفير عَبْرَ الفُصُولِ. وَلِتَحْقِيقِ هَذَا الهَدَفِ، سَتُوَفِّرُ الأداةُ قِيَاساتٍ لِلدِّيناميكِيَّاتِ والنَّشَاطِ الحرَارِيِّ فِي الثيرموسفيرِ، الَّذِي يَشَكِّلُ حَدَّهُ الأَدْنَى مَعَ الإكسوسفيرِ. وَيُنجَزُ ذَلِكَ بِتَحْدِيدِ كَمِّيَّةِ الأُكسِجِينِ (O) وَأُحَادِي أكْسِيدِ الكَرْبُونِ (CO) وَتَوْزِيعِهَا المَكَانِيِّ.
سَتَتَنَاوَلُ أَدَاةُ EMUS أَيْضًا التَّحْقِيقَ الهادفَ إِلَى تَحْدِيدِ البُنْيَةِ الثُّلاثِيَّةِ الأَبعَادِ وَتَوَزُّعِ العَنَاصِرِ الأَسَاسِيَّةِ فِي الإكسوسفيرِ وَتَغَيُّرِهَا عَبْرَ الفُصُولِ. لِذَلِكَ، سَتُرَاقِبُ الأداةُ الهيدروجينَ (H) وَالأُكسِجِينَ (O) فِي الإكسوسفيرِ؛ إذْ تُعَدُّ قِيَاساتُ هَذَيْنِ المَركَّبَيْنِ أَسَاسِيَّةً لِتَقديرِ فَقْدِ المَاءِ مِنَ الغِلَافِ الجَوِّيِّ الْعُلْوِيِّ.
أَدَاةُ EMUS هِيَ مطيافٌ تَصويرِيٌّ بَعيدُ المَدَى فَوْقَ بَنَفْسَجِيٍّ، طُوِّرَ بِالتَّعَاوُنِ بَيْنَ مُخْتَبَرِ الغِلَافِ الجَوِّيِّ وَٱلْفَضَاءِ (LASP) فِي جَامِعَةِ كُولُورَادُو بُولْدَر وَمَرْكَزِ مُحَمَّدِ بْنِ رَاشِدٍ لِلْفَضَاءِ. تَتَأَلَّفُ مِنْ مِرْآةٍ تِلْسْكُوبِيَّةٍ وَاحِدَةٍ تُغَذِّي مَطْيَافًا تَصْويرِيًّا بِدَائِرَةِ رولاند مَعَ كَاشِفٍ لِلْفُوتُونَاتِ وَتَحْدِيدِ المَوَاقِعِ (مُقَدَّمٍ مِنْ مُخْتَبَرِ ٱلْعُلُومِ ٱلْفَضَائِيَّةِ، جَامِعَةُ كَالِيفُورْنِيَا، بَيْرْكْلِي). الدِّقَّةُ المَكَانِيَّةُ لِأَدَاةِ EMUS تَبلُغُ ٠.٣٦°، مُمَكِّنَةً وَصْفَ التَّبَايُنِ المَكَانِيِّ فِي الثيرموسفيرِ المريخيِّ (١٠٠–٢٠٠ كْم عِلوًّا) وَالإكسوسفيرِ (أَكْبَرَ مِنْ ٢٠٠ كْم). تَقِيسُ الأداةُ الإشعاعَاتِ فَوْقَ بَنَفْسَجِيٍّ فِي النِّطاقِ الطَّيفِيِّ ١٠٠–١٧٠ نَانُومِتْرٍ بِدِقَّةٍ طَيْفِيَّةٍ اخْتِيَارِيَّةٍ (١.٣، ١.٨، أَوْ ٥ نَانُومِتْر). لِمُرَاقَبَةِ هَالَةِ الهيدروجينِ، تُرَكِّزُ الأداةُ عَلَى خَطِّي لايمن-ألفا (١٢١.٦ نَانُومِتْر) ولايمن-بيتا (١٠٢.٦ نَانُومِتْر). وَلِمُرَاقَبَةِ الأُكسِجِينِ فِي الغلافِ الجَوِّيِّ العُلْوِيِّ، تَسْتَشْعِرُ الأداةُ عِنْدَ ١٣٠.٤ نَانُومِتْر وَالإِشْعاعِ الأَضْعَفِ ١٣٥.٦ نَانُومِتْر. أَمَّا أَحَادِي أكْسِيدِ الكَرْبُونِ فِي الثيرموسفيرِ، فَتَقِيسُهُ الأداةُ بَيْنَ ١٤٠–١٧٠ نَانُومِتْر. يَلخصُ الجدولُ ١ مُعَلَّماتِ تَصْمِيمِ الأداةِ.
| ٱلْمُعْلَمَةُ | ٱلْقِيمَةُ |
|---|---|
| مَجَالُ ٱلرُّؤْيَةِ | (0.18°, 0.25°, 0.7°) × 11.0° |
| نِطَاقُ ٱلْأَمْوَاجِ | 100 – 170 nm |
| ٱلدِّقَّةُ ٱلطَّيْفِيَّةُ | 1.3, 1.8, 5 nm |
| ٱلدِّقَّةُ ٱلْمَكَانِيَّةُ مَعَ شِقٍّ ضَيِّقٍ | 0.14° × 0.20° |
| كَاشِفُ ٱلْفُوتُونَاتِ | CsI |
يَسْتَهْدِفُ ٱلْمَدَارُ العِلْمِيُّ لِمَهَمَّةِ ٱلْإِمَارَاتِ لِٱسْتِكْشَافِ ٱلْمَرِّيخِ، ٱلَّذِي يَبْلُغُ ٢٠٬٠٠٠ كِيلُومِتْرٍ × ٤٣٬٠٠٠ كِيلُومِتْرٍ مَعَ انْحِرَافٍ بِزَاوِيَةِ ٢٥°، وَفَتْرَةٍ مَدَارِيَّةٍ تَسْتَغْرِقُ ٥٥ سَاعَةً. يُمَكِّنُ هَذَا ٱلْمَدَارُ ٱلْفَرِيدُ مِنَ دِرَاسَةِ الإكسوسفيرِ بِتَغْطِيَةٍ عَالَمِيَّةٍ وَيَوْمِيَّةٍ.
مَدَّةُ ٱلْمَرْحَلَةِ العِلْمِيَّةِ هِيَ سَنَتَانِ أَرْضِيَّتَانِ (أَكْثَرُ مِنْ سَنَةٍ مَرِّيخِيَّةٍ وَاحِدَةٍ) لِدِرَاسَةِ التَّغَيُّرَاتِ ٱلْمَوْسِمِيَّةِ فِي ٱلْغِلَافِ ٱلْجَوِّيِّ. تَأْخُذُ أَدَاةُ EMUS ملاحظاتها بِاِسْتِخْدَامِ أَرْبَعِ ٱسْتِرَاتِيجِيَّاتٍ مُخْتَلِفَةٍ لِلمُرَاقَبَةِ (U-OS) وَحَرَكَةِ ٱلْمِسْبَارِ. يَلْخِصُ الجدولُ ٢ أَدْنَاهُ هَذِهِ ٱلسِّيَرَاتِ.
| ٱلْمُرَاقَبَةُ | ٱلْوَصْفُ | ٱلشِّقُّ | ٱلتَّكْرَارُ |
|---|---|---|---|
| U-OS1 | المَسْحُ الشُّعَاعِيُّ لِقُرْصِ المَريخِ مُغَطِّيًا 0–1.06 RM | 1.3 nm | مرتان في كل مدار خلال أسبوع |
| U-OS2 | المَسْحُ الشُّعَاعِيُّ لِقُرْصِ المَريخِ مُغَطِّيًا 0–1.6 RM | 1.8 nm | ست مرات في كل مدار خلال أسبوع |
| U-OS3 | مَسْحٌ «بِنَمَطِ النُّجُومِ» حيث تَمِيلُ المَرْكَبَةُ الفضائيةُ ١٠٠° فِي أَرْبَعِ مَسَارَاتٍ لِيُغَطِّي 0–6 RM | 5 nm | أربع مرات في كل مدار كل أسبوعين |
| U-OS4 | توفيرُ أوقاتِ تَعَرُّضٍ طَوِيلَةٍ للهالةِ المُتَوَسِّطَةِ وَالخَارِجِيَّةِ عِندَما لا تَكُونُ الأداةُ فِي وَضْعِ التَّصْوِير | 1.8 nm | مراقبةٌ كل ٥٠٠ كلم في كل مدار مرةً في الشهر |
يُوجَدُ نَوْعانِ مِنْ مَجْمُوعَاتِ الصُّوَرِ لأداةِ EMUS: الاعتياديةُ والعاليةُ التكرارِ، لِكِلَا الثيرموسفيرِ والهالة. لِضَمَانِ تَغْطِيَةٍ عَالَمِيَّةٍ كامِلَةٍ للثيرموسفيرِ النَّهَارِيِّ (بِمَا فِي ذَلِكَ فَتْرَةُ الفَجْرِ)، وَتَغْطِيَةٍ دَائِمَةٍ لِلثيرموسفيرِ الاستوائيِّ (إطارُ MSO)، يَجِبُ أَنْ تَشْمَلَ المَجْمُوعَةُ الاعتياديةُ عَلَى الأَقَلِّ ٦ مِنْ ٨ فَاصِلَاتٍ طُولِيَّةٍ (٣٠°) مُمتَدَّةً مِنْ −١٢٠° إلى ١٢٠° (٤ صَبَاحًا—٨ مَسَاءً وَقْتَ MSO). وَتَجِبُ أَنْ تَشْمَلَ المَجْمُوعَةُ العَالِيَةُ التكرارِ عَلَى الأَقَلِّ ١٢ مِنْ ١٦ فَاصِلَةً (١٥°)، وَأَنْ تُؤْخَذَ كِلْتاهُمَا خِلَالَ ثُلُثِ الأُسْبُوعِ.
وَفِي مَا يَتَعَلَّقُ بِالهالةِ، تَشْمَلُ المَجْمُوعَةُ الاعتياديةُ صُوَرًا لَمْسَحِ ٥ مِنْ ٨ فَاصِلَاتٍ (٤٥°) طولِيَّةٍ فِي إطارِ MSO (−١٨٠° إلى ١٨٠°)، بِدُونِ تَفْوِيتِ أَكْثَرَ مِنْ فَاصِلَةٍ وَاحِدَةٍ (٤٥°) مِنْ أَيِّ فَاصِلَةٍ (٩٠°) مَرْكَزِيَّةٍ لِلَّيْلِ (١٣٥° إلى −١٣٥°) لَوَصْفِ هيدروجينِ الإكسوسفيرِ الليليِّ، أَوِ الثّلَاثِ فَواصِلِ النَّهَارِ وَحُدُودِه (−١٣٥° إلى ١٣٥°) لَوَصْفِ هيدروجينِ وأكسجينِ الإكسوسفيرِ النَّهَارِيِّ. وَلَا يُتَوَقَّعُ أَنْ تَتَغَيَّرَ هالاتُ الهيدروجينِ وَالأُكسِجِينِ فِي الغِلَافِ الأَدْنَى عَلَى مَقايِيسَ زَمَنِيَّةٍ أَقَلَّ مِنْ أُسْبُوعٍ، فَيَجِبُ جَمْعُ مَجْمُوعَةٍ اعتياديةٍ أُحْدَى كُلَّ أُسْبُوعٍ.
لِلسَّماحِ بوَصْفِ التَّغَيُّرِ الزَّمَنِيِّ القَصِيرِ (أَقَلَّ مِنْ أُسْبُوعٍ) فِي جَمِيعِ فُصُولِ المَرِّيخِ، يَجِبُ جَمْعُ بَيَانَاتٍ عَالِيَةِ التكرارِ (٣ مَجْمُوعَاتٍ مُتَتَالِيَةٍ مِنَ الصُّوَرِ الاعتياديةِ فِي نَفْسِ الأُسْبُوعِ) فِي عَلَى الْأَقَلِّ ٧ مِنْ ٨ فَاصِلَاتٍ (٤٥°) مِنْ طُولِيَّاتِ الشَّمْسِ لِكَوْنِ سَنَةٍ مَرِّيخِيَّةٍ؛ مِمَّا يُضْمَنُ تَشْكِيلَ تَغَيُّرٍ زَمَنِيٍّ مُتَّسِقٍ عَبْرَ الفُصُولِ وَالمَسَافَاتِ الشَّمْسِيَّةِ.
سَتُعَزِّزُ بَيَانَاتُ أَدَاةِ EMUS فَهْمَنَا لِلثيرموسفيرِ وَالإكسوسفيرِ لِلْمَرِّيخِ وَتَغَيُّرَاتِهِمَا عَبْرَ الفُصُولِ. صُمِّمَتِ الأداةُ لِقِياسِ التَّغَيُّرَاتِ النِّسْبِيَّةِ فِي الثيرموسفيرِ وَبُنْيَةِ امتدادهِ وَعِلوِّهِ، وَرَصْدِ الهيدروجينِ وَالأُكسِجِينِ فِي الإكسوسفيرِ. فَوْقَ ذَلِكَ، سَتَقِيسُ الأداةُ التَّغَيُّرَاتِ فِي بُنْيَةِ الهالةِ مَعَ المَوْسِمِ وَتَأْثِيرَاتِ الغِلَافِ الأَدْنَى (كالعَواصِفِ الرَّميلِيَّةِ). وَبِالتَّعَاوُنِ مَعَ بَيَانَاتِ أَدَوَاتٍ أُخرَى عَلَى مَتْنِ مِسْبَارِ ٱلْأَمَلِ، سَتُحَسِّنُ المَهَمَّةُ فَهْمَنَا لِلتَّرَابُطِ بَيْنَ الغِلَافِ الجَوِّيِّ العُلْوِيِّ وَالأَدْنَى وَمُناخِ المَرِّيخِ.
[1] MEPAG (2015), NASA, 24 02.
Ninth International Conference on Mars 2019 (LPI Contrib. No. 2089) 6073.pdf