إكسو مارس

نظره تاريخيه

منذ البداية مر مشروع اكسومارس بعدة اطوار تخطيطيه مختلفه تضمنت العديد من من المقترحات حول نوع المسبار ، صاروخ الاقلاع و الشريك الدولي . حيث تم الموافقة على المهمة من قبل إدارة وكالة الفضاء الأوروبية إيسا في ديسمبر 2005 و كان يتضمن عربه مريخيه كبيره فقط ليلحق به فيما بعد منصة هبوط ثابته للارصاد الجوية . رشح صاروخ سويوز الروسي لاطلاق المركبة في عام 2011 . ليتم توقيع عقد بقيمة مليون يورو في عام 2007 مع شركة استريوم EADS Astrium البريطانية لتصميم و بناء الجوال . في عام 2009 تم توقيع اتفاقية شراكه لاستكشاف المريخ بين إيسا و ناسا حيث بموجب الاتفاق سيتم اسخدام صاروخ أطلس بدلا من سويوز الروسي . في الوقت الذي خطط على تحميل العربة على متن مسبار TGO طلب من ايسا تخفيف وزن الجوال ليصبح ملائما لصاروخ أطلس حتى يعطى الموافقة لاقلاعه ، لذلك تم دمج المشروع مع خطط اخرى حيث وفق الاستراتيجيه الجديدة ستزود ناسا صاروخين للاقلاع من نوع أطلس 5 بدلا من واحد احدهما لمهمة 2016 التي تتضمن مسبار متقصي الغازات TGO الذي دمج بدوره مع مركبة الهبوط للارصاد الجوية المعروفة باختصار EDM ، اما الثاني فللعربه المريخيه التي ستنطلق بالتزامن مع جوال ناسا MAX-C لعام 2018 .
في ديسمبر من نفس العام اعطت وكالة الفضاء الاوروبيه موافقتها على المهمتين المقرر ارسالهما إلى المريخ في عامين 2016 و 2018 مع ناسا ، حيث ستلتزم ايسا بدفع 850 مليون يورو لتمويل مشروع اكسومارس . لكن في عام 2011 و بسبب الازمه في الميزانيه الإمريكية اعلنت ناسا عن الغائها لعربة MAX-C الذي سيرافق جوال اكسومارس في عام 2018 لذلك سيقتصر دور ناسا في تزويد المشروع بصاروخين للاقلاع و نظام للهبوط المتمثل بالرافعه السماويه التي استعملت في وقت لاحق في كوريوسيتي روفر . في مطلع عام 2013 اجرائات اوباما التقشفيه من ناحيه و تجاوز مشروع تلسكوب جيمس ويب تكلفته المتوقعه من ناحية اخرى اجبر ناسا على انهاء مشاركتها في مشروع اكسومارس . فضطرت ايسا لانقاذ المشروع و تجنب الخسائر المترتبه عن انسحاب الجانب الأمريكي إلى البحث عن مساهم دولي جديد لذلك توجهت الانظار مرتا اخرى نحو روسيا ، حيث تم الوصول إلى اتفاق مبدئي بين الجانب الأوروبي و الروسي في مارس 2013 حيث بموجبه ستلتزم وكالة الفضاء الروسيه روسكسموس بتزويد المشروع بصاروخين من نوع بروتون للاقلاع مع نظام للهبوط خاص بعربة اكسومارس المريخيه . كما تعهد الجانب الروسي بتزويد المهمتين بعدد من الاجهزه العلمية و مشاركة علماء روس فلكيين .

اهداف المهمة

برنامج إكسو مارس سوف يساعد في تطوير عدد من التقنيات الأساسية و التي تكون ضروريه للمهمات الاستكشافيه المستقبلية كمهمة اعادة عينه ترابيه من المريخ و تشمل هذه التقنيات:
• امكانيت انزال حموله ثقيله على سطح المريخ .
• امكانيت الحفر بعمق مترين اسفل سطح الكوكب للحصول على عينه و من ثم تحضيرها و تحليلها .
• اختبار القدرة على الحركة و استكشاف سطح المريخ بواسطة جوال .
• امكانيت استغلال الطاقة الشمسية على سطح الكوكب .
بالاضافه إلى إنجاز عدد من البحوث العلمية المهمة مثل:
• البحث عن امكانيت نشؤ الحياة على سطح المريخ في الماضي او الحاضر .
• التعرف على المكونات الغازيه للغلاف الجوي للمريخ و البحث عن مصادر تكوينها .
• دراست التنوع في البيئة المائية و الجيوكيميائيه الكوكب .
• دراسة بيئة سطح المريخ لتحديد المخاطر التي ستواجهها المهمات الماهوله المستقبلية للكوكب .
• دراست اسفل سطح الكوكب و اعماقه الباطنيه لفهم أفضل عن تطور المريخ و امكانيت استضافته للحياة .
ويشمل برنامج Exomars مرحلتين حيث ستنطلق المرحلة الاولى عام 2016 اما الثانية فعام 2018

المرحلة الاولى

تتكون المهمة من عنصرين اساسيين :

مسبار TGO

TGO او مسبار متقصي الغازات ( بالانجليزيه Trace Gas Orbiter ) هو عباره عن مركبه فضائيه تم صنعها و تطويرها من قبل وكالة الفضاء الأوروبية حيث تعمل على دراسة مكونات الغلاف الجوي للمريخ بالاضافة إلى البحث عن غازات ذات مصدر بايلوجي كالميثان من خلال عدد من الاجهزه العلمية التي تحملها وتتضمن :
• N O M A D : 
الجهاز يتكون من مجموعه من مناظير الطيف ، تغطي مدى واسع من الاطوال الموجيه تحت الحمراء إلى مافوق البنفسجيه لتحديد مكونات الغلاف الجوي .
•  A C S :
هذه مجموعه من ثلاثة اجهزه لاشعة تحت حمراء ، ستساعد العلماء في معرفة تركيب الغلاف الجوي للمريخ و خصائصه الكيميائية ، حيث ACS مكمل لعمل NOMAD من خلال توسيعه لتغطية نطاق الاطوال الموجيه تحت الحمراء .
• CassIS :
هي عباره عن كاميرا عالية الدقة قادره على الحصول على صوره ملونه ذات نظام استيريو لبقعه شاسعه من الكوكب . CassIS سوف تزودنا بمعلومات عن الحالة الديناميكيه و الجيولوجيه لمصادر الغازات المكتشفه من قبل ACS و NOMAD .
• F R E N D : 
هو مكتشف للنايترونات ، يستخدم لتكوين خريطه للهايدروجين السطحي ، يهدف من خلاله الكشف عن الثلج المترسب قرب سطح المريخ ( حتى عمق متر واحد ) .
ستساعد تلك الاجهزه في الحصول على :
– تفاصيل دقيقه عن مكونات الغلاف الجوي للمريخ من خلال تكوين خريطة لتوزيع غازاته و نسبتها و تحديد مصادرها بالاضافة إلى دراست التنوع الحراري و الجيوغرافي لتلك المناطق
– تصوير سطح الكوكب حيث تكمن اهمية معرفة معالم سطح المريخ في ارشادنا إلى مصادر تلك الغازات .
– تكوين خريطه للهايدروجين تحت السطحي بعمق متر واحد و بتفاصيل ادق بتسع مرات من القياسات و البيانات السابقة ، حيث هذه المعطيات ستقودنا إلى اماكن وجود المياه اسفل سطح المريخ .
كما سيساهم المسبار في اختيار الموقع المناسب لهبوط عربة اكسومارس في عام 2018 ، حيث سيتولى المسبار في تلك المرحلة عملية دعم الاتصال بين الجوال و الأرض .

مسبار E D M او سكيابارلي

وحدة اظهار الاختراق و النزول و الهبوط و تعرف باختصار EDM و هي مركبه فضائيه غير متحركه تم تصميمها من قبل وكالة الفضاء الأوروبية لتحقيق هدفين اساسيين ، الهدف الأول يتمثل في الحصول على التقنية الازمه التي تمكن الأوروبيين من الهبوط بسلام على سطح المريخ مع القدرة على توجيه المركبة إلى البقعة المراد النزول فيها ، حيث يعتبر EDM المفتاح الاساسي لمهمة 2018 . تشمل تقنية الهبوط المراحل التالية :
– اختراق المسبار للغلاف الجوي للمريخ بسرعه تصل 5,8 كيلومتر/ ساعه حيث سيعمل الدرع الحراري على حمايت المسبار من الحرارة العالية المتكونه نتيجة احتكاك المركبة بغلاف الجوي للكوكب ، كما انه سيعمل على تخفيف سرعته تدريجيا إلى 2 ماخ .
– عند سرعة 2 ماخ سينشر المسبار مظلتين لتخفيف سرعة الهبوط إلى ما دون سرعة الصوت .
– سيفصل الدرع الامامي و يفعل الرادار لتحديد ارتفاع و مكان هبوط المسبار على الكوكب .
– عند الارتفاع المناسب سيفعل المحركات الصاروخيه لتخفيف سرعته تدريجيا لتقارب الصفر ، حتى يتمكن الرادار من توجيه و السيطرة على مسار هبوط المسبار .
– عند ارتفاع متر عن الأرض ستتوقف المحركات الصاروخيه عن العمل و يهبط المسبار بسلام .
و قد حدد سهول ميريدياني بلانوم كموقع للهبوط ، حيث تتميز المنطقة باراضيها المسطحه و قلة محتواها الصخري . اما الهدف الثاني فيتمثل في دراست المحيط الذي هبطت فيه المركبة ، و لتحقيق هذا الهدف زود المسبار بباقه من الاجهزه العلمية تدعى DREAMS و التي تتكون من :
• MetWind : و هي عدد من المجسات متخصصه في قياس سرعة و اتجاه الرياح .
• MetBar : هو عباره عن مقياس للضغط .
• MarsTem : يستخدم لقياس درجة الحرارة .
• O D S : و هو ملخص عباره مستشعرات عمق البصري حيث يقيس هذا الجهاز شفافية الغلاف الجوي .
• MicroARES : هذا المجس سيزودنا باؤل قياسات لحقول المغناطيسيه على سطح المريخ .
سيهبط المسبار خلال عاصفه غباريه شديده تجتاح المريخ كله ، حيث سيتوفر للعلماء فرصه فريده لاخذ قياسات لتراكيز الغبار في الغلاف الجوي للكوكب بواسطت جهاز ODS ضمن باقة DREAMS حيث سيمتزج تلك البيانات مع القياسات الاوليه لحقول المغناطيسيه على سطح المريخ التي اخذت بواسطت MicroARES ، سيساعدنا هذا في معرفة دور القوى الإلكترونية في رفع الغبار و ميكانيكية التي تبداء بها العاصفه الغباريه .
المسبار مزود ببطارية تمكنه من الصمود على سطح الكوكب لمدت يومين او اربعة ايام مريخيه او سول . يتم دعم التواصل بين EDM و الأرض عن طريق القمر الصناعي TGO الذي يحلق في مدار المريخ حيث يتم إرسال النتائج العلمية الاتيه من EDM إلى الأرض بعد ثمانية ايام من هبوطه . 
و تقديرا لجهود وكالة الفضاء الايطاليه التي تعتبر المساهم الأول في المشروع سمي المسبار EDM باسكيابارلي نسبتا إلى العالم الفلك الإيطالي جيوفاني سكيابارلي .

مسار الرحلة

وفق الجدول سينطلق مسبار متقصي الغازات TGO و مركبة الهبوط EDM معا في يناير 2016 على متن صاروخ بروتون الروسي الصنع و يبحران باتجاه المريخ بعد ان ياخذ الاخير الوضعيه الجيده من الأرض في رحلة يمكن ان تستمر لتسعة أشهر . قبل الوصول البعثه بثلاثة ايام إلى مدار الكوكب سيقذف سكيابارلي (EDM) من المسبار TGO باتجاه الكوكب حيث ستتولى جاذبية المريخ عمليت انزال المسبار على سطح الكوكب ، حيث في التاسعة عشر من أكتوبر لعام 2016 و قبل اختراق سكيابارلي الغلاف الجوي للمريخ بساعات ستفعل المركبة من سباته الذي دام لتسعة أشهر لفترة قصيره للتائكد من سلامتها . في نفس اليوم سيدخل مسبار متقصي الغازات في مدار المريخ و سيباشر مهامه العلمية في منتصف عام 2017 بعد ان يثبت في مدار دائري بارتفاع 400 كيلومتر عن السطح حيث يقوم باجراء دراسه مفصله للغلاف الجوي للمريخ كما انه سيساهم في دعم الاتصالات بين الأرض و عربة اكسومارس المريخيه التي ستهبط في عام 2018 . ستختم مهمة مسبار TGO في عام 2022 .

عربة اكسومارس المريخيه (2018)

يمثل الجزء الثاني و الأهم من مشروع اكسومارس و يهدف للبحث عن امكانيت تشكل جزيئات حيويه او وجود الحياة نفسها في ماضي او حاضر الكوكب من خلال باقه من الاجهزه العلمية التي يحملها و تدعى باستور . الجوال قيد البناء من قبل وكالة الفضاء الأوروبية مع مساهمه قليله من الولايات المتحدة و روسيا . يصل وزن العربة إلى 295 كيلوغرام ليكون أثقل 100 كيلو عن الجوالين ابورتيونيتي و سبيريت لكن اقل 605 كيلوغرام من كوريوسيتي . سيستخدم الجوال الخلايا الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية ، اما الحركة فسيحصل عليها من خلال ست عجلات ، كل واحده منها قادره على الحركة و التوجه بشكل مستقل عن الاخر و مرتبه على شكل زوجين معلقين بمحور اسفل العربة يتكيف مع ارتفاع و زاوية الجوال لتوليد حركه سلسه و مفيده . كما ان انه مزود بمعدات تمكنه من الحصول على عينات ترابيه من اسفل سطح المريخ و لغاية عمق مترين لدراستها و تحليلها.
ستنطلق المهمة نحو الكوكب الأحمر في شهر مايو من عام 2018 بواسطت صاروخ بروتون في رحله ستستمر لتسعة أشهر حيث تم صنع وحدة النقل و هو الجزء المسئول عن ايصال المسبار إلى المريخ بواسطت إيسا في حين تم تصميم و تطوير نظام الهبوط بواسطت وكالة القضاء الروسيه روسكسموس .

نظام الهبوط

يتمثل في منصه ثابته ذات 1800 كيلوغرام مبنيه على نفس التقنيات المستخدمة في مسبار سكيابارلي (E D M) الذي سيهبط في عام 2016 . ستتولى شركة لافوتشكين الروسيه في بناء 80% منه في حين ستساهم ايسا في تزويده بالرادار و نظامي التوجيه و الملاحه . كما ان الروس بدائو بالتخطيط لتزويد المنصه بمحطه متكامله للارصاد الجوية تعمل بواسطت مولدات كهربائيه حراريه للنظائر المشعه .

نظام الملاحة

لكي يتمكن الجوال من الوصول إلى الاماكن ذات القيمة العلمية يتوجب عليه القيادة لمسافة سبعين متر يوميا و هذا يتطلب توفير تواصل دائمي بين العربة و مركز القيادة في الأرض حيث مسبار متقصي الغازات T G O سيتولى هذه المهمة ، لكن بسبب بطئ تنقل الاشارات الاسلكيه بين المريخ و الأرض من ناحيه و مرور المسبار مرتين ففط فوق الجوال من ناحية اخرى، تجعل فرص الاتصال نادره و مختصرة على جلستين فقط لكل سول و هذا يعني ان مركز القيادة لن يكون قادرا على توجيه العربة بشكل مطلوب. لذلك تم تصميم الجوال للحركه بشكل مستقل على سطح المريخ من خلال زوجين من الكامرات الملاحيه التي قادره على تكوين خريطة ثلاثية الابعاد بنظام استيريو للمنطقه المراد الوصول اليها حيث سيقوم حاسوب الجوال بتقييم المنطقة التي حوله و من ثم سيحسب الحلول الملاحيه المناسبة التي تمكنه من ايجاد الطريق الامن مع تجنب العوائق المنتشرة حوله، كما ان العربة مزوده بمستشعرات للشمس تمكنها من تحديد مكانها الفعلي على سطح المريخ.

حفار ايكسومارس

الجوال مزود بحفار Drill يستطيع الحفر حتى عمق مترين في انواع مختلفه من التربة باحثا عن الحياة التي تكون امكانيت وجودها كبيره عند هذا العمق بعيدا عن الاشعاعات المميته و الظروف السطحيه القاسيه و ان معلومات النظام التصويري للكاميرات سيمتزج مع معطياة الرادار المخترق للسطح ليساعد العلماء في اختيار الموقع المناسب للحفر حيث ستنتقل العينه إلى جهاز التحليل في قلي الجوال لكي يتم تحليلها و دراستها لاحقا.

الاجهزه العلمية على متن العربة

و تشمل العناصر التالية:

النظام التصويري للجوال

يعرف اختصارا باسم PanCam و يتكون من مجموعه من الاجهزه تشمل ، كامرتين واسعتا الزوايا تستخدما لتكوين صوره بانوراميه متعددة الطيف ذات نظام استيريو و كامره واحده عالية الدقة للحصول على صوره ملونه ذات وضوح عالي . الكامرات الثلاثة جميعها مغطات بزجاج ملون تمنع الاشعاعات الفوق بنفسجيه من احداث تغييرات في الالوان الطبيعية للصوره الماخوذه بواسطتهم . يستخدم PanCam لتكوين خريطه رقميه للمنطقه التي يتواجد فيها العربة و البحث عن صخور تحتفظ باشارات حيويه من ماضي المريخ . كما انه سيساعد في دعم قياسلت الاجهزه الاخرى للجوال من خلال اخذ صور عالية الدقة للاماكن التي يصعب الوصول اليها مثل فوهات النيزكيه و جدران الصخريه ، و اخيرا سيساعد في اختيار البقعة المناسبة على سطح المريخ لاجراء البحوث عليها .

مجموعة باستور

عباره عن باقه من الاجهزه العلمية المختلفة تحمل في قلب عربة اكسومارس و تستخدم لدراست امكانيت تشكل الحياة في ماضي او حاضر الكوكب و تحتوي على :
• M O M A : يمثل أكبر الاجهزه العلمية على متن الجوال و اكثرها حساسيتا و هو مخصص للبحث عن الجزيئات العضوية في العينات الصخريه التي يحصل عليها الجوال من خلال طريقتين هما : الامتزاز الليزري و التطاير الحراري يتبعها عمليت فصل المكونات الصخريه المتبخره بواسطت اربع حجرات من نوع GC-MS حيت سيتولى هناك مطياف الكتلة باصطياد الايونات للكشف عن الجزيئات العضوية . تم تصنيع الجهاز من قبل معهد ماكس بلانك مع مشاركه من قبل وكالة ناسا .
• MicrOmega-IR : هو مصور طيفي للاشعه تحت الحمراء يهدف لدراست المعادن بشكل مفصل للكشف عن اصلها الجيولوجي و تركيبها البنيوي و مكوناتها ، تعتبر هذه المعلومات ذات اهميه كبيره في فهم الفعاليات الجيولوجيه التي حدثت في ماضي الكوكب و التي ستحدث حاليا ، كما انها ستساعدنا في معرفت بيئة المريخ قبل اربعة ملايين سنة الماضية .
• Raman spectrometer : سيزودنا بمعلومات عن البنية المعدنية و الجيولوجيه للعينه لذلك يعتبر الجهاز مكمل لعمل MicroOmega-IR . يعتبر مطياف رامان ذات فعاليه عاليه في تحديد المعادن التي يرتبط عمليت تشكلها بوجود الماء ، كما انه سيساعدنا في الكشف عن المكونات العضوية و البحث عن الحياة من خلال تحديد المعادن التي تشكلت نتيجة الفعاليات الحيوية .
• W I S D O M : هو عباره عن رادار يستطيع اختراق اسفل التربة وصولا لعمق مترين إلى ثلاث امتار من خلال هوائيين من نوع Vivaldi منصوبتين في الجزء الخلقي للجوال و يستخدما لاستلام و إرسال الاشارات الإلكترونية ، سيساعد الجهاز في استكشاف باطن المريخ و تكوين خريطه لطبقاته صخريه الجوفية ، كما انه سيساهم في اختيار الموقع المناسب لجمع العينه .
• Ma-MISS : الجهاز عباره عن مطياف مصغر للاشعه تحت الحمراء يتموضع داخل حفار اكسومارس و يهدف لتحديد مكونات الطبقة السطحيه للمريخ من صخور و اتربه حيث هذا سيساعدنا في تفسير التطورات الجيولوجيه لقشرة الكوكب و تشكل الغلاف الجوي و المناخ . دراست بنية الطبقات تحت السطحيه للمريخ و معرفة توزيع و حالة الماء و المعادن التي تشكلت بواسطته فيها . كما ان معلومات الجهاز ستدمج مع تحليلات الاجهزه الاخرى على متن العربة للحصول على صوره توضح الشروط التي ادت إلى تكوين الصخور .
• C L U P I : يستخدم لمشاهدت الصخور عن قرب و بمدى لايتجاوز 50 إلى 30 سانتيمتر مع دقه تصل إلى جزء بالميليمتر . كما انه يعمل على تصوير العينه التي تم الحصول عليها بواسطت الحفار .

الاجهزه الروسيه

• I S E M : هو منظار طيفي للاشعة تحت الحمراء يستخدم لدراست الكتل المعدنية ، تحديد المعادن المرتبطة تشكلها بالماء عن بعد و مساعدة PanCam في اختيار الاهداف العلمية .
• A D R O N : هو عباره عن مستكشف للنايترونات يهدف لقياس كمية الرطوبه اسفل السطح التي تشير إلى امكانيت وجود الثلج في الاعماق .
• Fouries spectrometer : الجهاز منصوب على سارية العربة و هو مخصص لقياس درجة حرارة و الهباء الجوي .
كما ان روسكسموس ستزود العربة بوحدة السخانات النضائر المشعه (RHU) لتوليد الحرارة و منعه من التجمد اثناء الليل .

منطقة هبوط العربة

عقد في السادس و العشرون من مارس لعام 2014 اولى الاجتماعات الخاصة باختيار المواقع المفترضه لهبوط الجوال في العاصمة الاسبانيه مدريد و بحضور أكثر من ستين من العلماء و المهندسين حيث اسفرت المناقشات التي امتدت ليومين عن اختيار ثمانية مواقع افتراضيه من قبل ورشة اختيار موقع الهبوط (LSSWG) وفق المعايير التالية :
• احتواء الموقع على اثار تدل على وجود بيئه مائيه غنيه او تدفق المياه لعدة ملايين من السنين و بشكل مستمر في تلك البقعة سابقا.
• يجب ان تتميز المنطقة التي سيعاينها الجوال و التي من الممكن ان تحتوي على دلائل تشير إلى تكون الحياة في الماضي بعدم تعرضها للاشعاعات الا حديثا (اي في المليون سنه الأخيرة من حياة المريخ) و ذلك من خلال دفنها لفترة ما اسفل السطح بعيدا عن الاشعاعات التي قد تدمر او تلحق اضرارا بسجل التاريخي للكوكب المتمثل بالصخور و المعادن الطينيه و رواسب البحيرات و الانهار القديمة .
• امتلاك منطقة الهبوط على مجموعه من المواقع المتناثره ذات القيمة العلمية و ذلك لان نظام الهبوط للجوال ليس دقيقا بما فيه الكفايه يمكنه من النزول على هدفه مباشرتا حيث من الممكن ان يهبط في اي مكان و بمساحه بيضويه تقدر من 19 إلى 104 كيلومتر و بما ان مهمة الجوال محدوده إلى ستة أشهر فقط فاصبح من الضروري وجود اماكن بديله لعمل الجوال .
• يجب ان تكون المواقع المرشحه للهبوط قريبه من خط الاستواء و ذلك لضمان حصول المظلات على الوقت و الضغط الجوي الكافيين اللتان يمكنا من عمل المضلات بشكل سليم .
• وضعيت الأرض و محتواها السطحي مهم جدا للمهندسين فان كانت كثيرة الانحدار او التعرجات قد تؤدي إلى خداع الرادار الخاص بنظام الهبوط كما ان كثرة احتواء المنطقة من الصخور الكبيرة قد يلحق اضرارا بطبق الهبوط .
اما المناطق المرشحه فهي :
1- Hypanis Vallis
2- Oxia Planum
3- Mawrth Vallis
4- Coogoon Valles
5- Qxia Palus
6- Simud Valles
7- southern Isidis