يهدف مشروع معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC)، الذي أطلق عليه اسم النحل المريخي (Marsbees)، إلى إرسال أسطول من الروبوتات الصغيرة المجنحة إلى الكوكب الأحمر لاستكشاف بيئته القاسية. وقد أثارت هذه الفكرة المبتكرة ضجة كبيرة، وذلك لسبب وجيه. حيث يعد استكشاف كوكب آخر مهمة شاقة، لكن “مركبات المريخ” هذه قد تجعل الأمر أسهل قليلاً.
يتولى كانجلاب (Kanglab) في جامعة ألاباما في هانتسفيل (UAH) قيادة هذه المهمة، ويتولى إدارتها البروفيسور المشارك تشانغ كوون كانغ. لا يزال المشروع في مراحله الأولى، ولكن بدعم من وكالة ناسا، من المقرر أن ينطلق قريبًا.
محتويات المقال :
استكشاف الغلاف الجوي للكوكب الأحمر
عندما حلقت مروحية إنجينويتي المريخية التابعة لناسا في سماء المريخ في عام 2020، كانت تلك لحظة تاريخية، فهي المرة الأولى التي يطير فيها روبوت على كوكب آخر. لكن نجاح إنجينويتي لم يكن إنجازًا بين عشية وضحاها. لقد كان تتويجًا لسنوات من البحث والتجربة والابتكار في الطيران الآلي.
كانت رحلات إنجينويتي الرائعة البالغ عددها 72 رحلة على مدار 1000 يوم مريخي بمثابة شهادة على قوة الإبداع البشري. ومع ذلك، فإن نجاح الروبوت سلط الضوء أيضًا على تحديات الطيران على الكوكب الأحمر. مع جاذبية تبلغ ثلث جاذبية الأرض وغلاف جوي رقيق للغاية مع ضغط يبلغ 1% فقط من الضغط على السطح مقارنة بكوكبنا، كانت كل دورة من شفرات إنجينويتي بمثابة معركة تم تحقيقها بشق الأنفس ضد بيئة المريخ.
وبينما يفكر علماء ناسا في مهمة إنجينيويتي، فإنهم يستخلصون دروسًا قيمة لتطوير المريخ. من خلال دراسة البيانات من رحلات إنجينيويتي، يمكن للباحثين أن يفهموا بشكل أفضل تعقيدات الديناميكا الهوائية للمريخ وكيفية تحسين تصميم الطائرات المستقبلية.
ولكن لماذا يختلف جو المريخ كثيرًا عن جونا؟ الجواب يكمن في تاريخ الكوكب. يُعتقد أن المريخ كان يتمتع ذات يوم بغلاف جوي أكثر سمكًا، مشابهًا للأرض، ولكن تم تجريده على مدى مليارات السنين بفعل الرياح الشمسية والقوى السماوية الأخرى. اليوم، يتكون الغلاف الجوي في معظمه من ثاني أكسيد الكربون، مع إطلاق بعض غازات النيتروجين والأرجون.
كيف يمكن للميكانيكا الحيوية أن تُحدث ثورة في استكشاف المريخ؟
يستمد مفهوم النحل المريخي إلهامه من عجائب الطبيعة. لقد أثارت قدرات الطيران الفريدة لمخلوقات مثل الفراشة الملكية وطائر القطرس الجوال (The wandering albatross) العلماء منذ فترة طويلة. يمكن لهذه الحيوانات أن تقطع مسافات لا تصدق، آلاف الأميال، بسهولة، حتى في الهواء منخفض الكثافة.
ويهدف مشروع النحل المريخي إلى تكرار هذه الظاهرة الطبيعية على سطح المريخ. ومن خلال دراسة الميكانيكا الحيوية لهذه الحيوانات الطائرة، يمكن للباحثين تطوير أجنحة تحاكي طبيعتها خفيفة الوزن والمرنة. وهذا من شأنه أن يسمح للمركبات المريخية بالحفاظ على الطاقة، وهو عامل حاسم في قدرتها على الطيران على الكوكب الأحمر. على سبيل المثال، تم تصميم الأجنحة التي يبلغ حجمها حجم حشرة الزيزيات (cicada) لتوليد قوة رفع كافية للتحليق في الغلاف الجوي للمريخ، في حين تعمل آلية حصاد الطاقة على تقليل استهلاك الطاقة.
إن نهج المحاكاة الحيوية هذا ليس جديدًا على الروبوتات. تم تصميم العديد من الروبوتات لتقليد حركات الكائنات الطبيعية، مثل الروبوت المستوحى من الفهد والذي يمكنه الجري بسرعات لا تصدق. ومن خلال الاستفادة من حلول الطبيعة، يستطيع العلماء إنشاء آلات أكثر كفاءة وفعالية.
وفي سياق استكشاف المريخ، فإن هذا الإلهام الطبيعي له أهمية خاصة. يفرض الغلاف الجوي للمريخ تحديات فريدة من نوعها، ولكن من خلال محاكاة قدرات الكائنات التي تزدهر في بيئات مماثلة، يستطيع المريخ التغلب على هذه العقبات.
مميزات النحل المريخي
إذًا، ما الذي يجعل هذا النحل المريخي واعدًا جدًا؟ تكمن الإجابة في نهج الروبوتات السربية وكفاءة الطاقة المبتكرة. على عكس الأنظمة الروبوتية التقليدية، يعمل سرب مارسبي على مبدأ الاستكشاف الموزع، حيث تعمل الروبوتات المتعددة معًا لتحقيق هدف مشترك. يوفر هذا النهج اللامركزي العديد من المزايا مقارنة بالأنظمة الروبوتية التقليدية.
أولاً، يعد سرب النحل المريخي أكثر مرونة في مواجهة فشل النظام الفردي. إذا فشلت إحدى النحلات، يمكن لبقية السرب الاستمرار في الاستكشاف وجمع البيانات، مما يضمن بقاء المهمة على المسار الصحيح. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للمهمات طويلة الأمد على المريخ، حيث لا تكون الصيانة والإصلاح ممكنة.
ثانيًا، تعتبر كفاءة استخدام الطاقة بمثابة تغيير جذري في قواعد اللعبة. ومع زمن طيران متوقع قدره 16 دقيقة باستخدام تكنولوجيا البطاريات المتاحة تجاريًا، يمكن للروبوتات جمع البيانات ونقلها مرة أخرى إلى قاعدة المركبة دون استنزاف احتياطيات الطاقة الخاصة بها. أصبح هذا ممكنًا بفضل تصميم الجناح المبتكر.
تم تصميم أجنحة النحل المريخي لتوليد قوة رفع كافية في الغلاف الجوي للمريخ، في حين يتيح هيكلها الخفيف والمرن حركات رفرفة موفرة للطاقة. ويساعد تصميم الجناح المتوافق أيضًا على التحليق والانزلاق، مما يسمح بالحفاظ على الطاقة وإطالة زمن طيرانها.
يوفر نهج الروبوتات السربية أيضًا ميزة كبيرة من حيث قابلية التوسع والقدرة على التكيف. ومع نمو السرب، يمكن إعادة تشكيله بسهولة للتعامل مع المهام المعقدة أو الاستجابة لمتطلبات المهمة المتغيرة. تعتبر هذه المرونة أمرًا بالغ الأهمية لاستكشاف تضاريس المريخ الشاسعة التي لا ترحم.
المصدر
NASA’s Ingenuity Mars Helicopter Succeeds in Historic First Flight – NASA
NASA Wants To Send A Swarm Of “Marsbees” To The Red Planet | iflscience
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :