کاوشگر فینیکس
کاوشگر فینیکس (به انگلیسی: "Phoenix" به معنای "ققنوس") نام فضاپیمای فرودگر و بدون سرنشینی است که برای پژوهش در مورد وجود آب و محیط قابل زیست برای ریزاندامگان بر روی سیاره مریخ ساخته شده‌است. این فضاپیما در تاریخ ۴ اوت ۲۰۰۷ میلادی به فضا پرتاب شد، و بر طبق برنامه در روز ۲۵ مه ۲۰۰۸ در منطقه قطب شمال سیاره مریخ فرود آمد. فینیکس پس از بکار انداختن بازوی روباتیک خود، به نمونه‌برداری و آزمایش‌های علمی پرداخت.
برنامهٔ کاوشگر فینیکس توسط آزمایشگاه مطالعات ماه و سیارات در دانشگاه آریزونا پیشنهاد و مدیریت شده‌است. سازمان ناسا ناظر بر انجام این عملیات بوده و کشورهای آلمان، بریتانیا، دانمارک، کانادا و سوئیس در این برنامه مشارکت نمودند. هزینهٔ مأموریت اکتشافی فینیکس بالغ بر ۳۸۶ میلیون دلار بود.
فینیکس، از بین هفت کاوشگر فرود آمده بر سطح مریخ تاکنون، ششمین فضاپیمای کاوشگری است که با موفقیت بر سطح این سیاره فرود آمده‌است. همچنین از زمان کاوشگرهای وایکینگ-۱ و وایکینگ-۲، فینیکس نخستین فضاپیمایی است که برای فرود بر سطح مریخ از موتورهای ترمزکننده استفاده کرده‌است. مدت زمان فعالیت مفید این فضاپیما نیز سه ماه پیش‌بینی می‌شود؛ با این حال کاوشگر فینیکس دو ماه دیگر نیز (در مجموع پنج ماه) به کاوش در سطح مریخ ادامه داد؛ و سرانجام با فرستادن آخرین پیام در دوم نوامبر ۲۰۰۸ در هنگامهٔ زمستان این سیاره، پایان این مأموریت، در تاریخ ۱۰ نوامبر توسط ناسا اعلام شد.
مأموریت فینیکس با فرود روی مریخ، دو هدف اصلی را دنبال می‌کرد:
کاوشگر فینیکس در ساعت ۹:۲۶:۳۴ جهانی به وسیله یک فروند موشک دلتا-۲ از پایگاه فضایی نیروی هوایی آمریکا در کیپ کاناورال به فضا پرتاب شد. پرتاب با موفقیت انجام گرفت و موشک دلتا-۲ کاوشگر را در مسیر مریخ قرار داد.
موشک دلتا-۲ در پرتاب کاوشگرها کارنامه خوبی دارد و کاوشگرهای مریخ‌نورد پیشین هم به وسیلهٔ همین موشک به فضا پرتاب شده بودند و با موفقیت ماموریت خود را تکمیل کرده اند.
کاوشگر فینیکس در ساعت ۲۳:۳۱ جهانی روز ۲۵ مه ۲۰۰۸ با سرعتی برابر ۲۱٬۰۰۰ کیلومتر بر ساعت وارد اتمسفر مریخ شد، با استفاده از چتر نجات و موتورهای ترمز، تنها در طول هفت دقیقه(۷ دقیقه مرگ) سرعت خود را به ۸ کیلومتر در ساعت کاهش داد، و در ساعت ۲۳:۳۸ جهانی طبق برنامه در منطقه از پیش تعیین شده در منطقه قطب شمال سیاره مریخ فرود آمد. به خاطر فاصله ۵۵ میلیون کیلومتری مریخ تا زمین، دانشمندان در مرکز کنترل پرواز حدود ۱۵ دقیقه برای رسیدن سیگنال‌های فینیکس از سیاره سرخ به زمین منتظر ماندند. دریافت سیگنال‌ها حاکی از فرود موفقیت‌آمیز و صحت کارکرد سامانه‌های مخابراتی فضاپیما بود.
فینیکس در منطقه‌ای هموار فرود آمده به‌طوری‌که شیب فضاپیما تنها «۰٫۳ درجه» گزارش شده‌است. درست پیش از فرود، موتورهای فینیکس جهت کاوشگر را به گونه‌ای تنظیم کردند که صفحات انرژی خورشیدی پس از بازشدن در جهت شرق-غرب قرار گیرند تا بیشترین میزان نور را از خورشید دریافت نمایند.
سه کاوشگر دیگر به نام‌های مدارگرد شناسایی مریخ، مارس اکسپرس و ۲۰۰۱ مارس اودیسه که در اکنون در مدار مریخ قرار دارند، به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده بودند که ورود فینیکس به اتمسفر مریخ و فرود آن را زیر نظر داشته باشند. در این میان مدارگرد شناسایی مریخ موفق شد از فینیکس درحالیکه با چتر نجات به سطح مریخ نزدیک می‌شد عکس بگیرد. این نخستین باری است که تصویر یک فضاپیمای فرودآینده بر مریخ توسط فضاپیمایی دیگر برداشته می‌شود. اطلاعات ثبت شده از نحوه ورود و فرود فینیکس برای بهبود طراحی کاوشگرهای آینده بکار خواهد رفت.
پس از فرود، نخستین تصاویر ارسالی توسط این کاوشگر در ساعت ۲:۰۰ بامداد به به وقت جهانی در روز ۲۶ مه ۲۰۰۸ در زمین دریافت شدند.
مأموریت کاوشگر فینیکس برای ۹۰ روز مریخی (حدود ۹۲ روز زمینی) طراحی شد و دانشمندان امیدوار بودند که این فضاپیما بتواند تا آغاز فصل زمستان در قطب شمال مریخ به کار ادامه دهد تا تشکیل لایه‌های یخ در آن منطقه را مورد مطالعه و بررسی قرار دهد. با توجه به اینکه در طول زمستان حدود یک متر دی‌اکسید کربن جامد (یخ خشک) در منطقه قطبی مریخ تشکیل می‌شود، برای فینیکس بعید به نظر می‌رسید که بتواند در برابر آب و هوای خشن زمستانی جان سالم بدر برد. اما فینیکس بیش از پنج ماه به کار خود ادامه داد و در تلاش خود در میان سرما و تاریکی فزاینده زمستان مریخ، نهایتاً آخرین پیغام کوتاه خود را در ۲ نوامبر به زمین فرستاد و در تاریخ ۱۰ نوامبر ۲۰۰۸، ناسا این مأموریت را پایان یافته اعلام نمود.
فینیکس نخستین نمونه از مجموعه برنامه‌های اکتشافی کوچک ناسا برای کاوش سیاره سرخ است. طرح فینیکس متعلق به دانشگاه آریزونا است، و در اوت ۲۰۰۳ پس از دو سال رقابت بین گروه‌های مختلف و انجام بررسی‌های فنی توسط ناسا به عنوان طرح برتر برگزیده شد.
بسیاری از سامانه‌ها و ابزارهای بکار رفته در فینیکس در حقیقت برای مأموریت‌های لغو شده و ناموفق پیشین طراحی و ساخته شده بودند. استفاده از آن‌ها در این کاوشگر هزینه و زمان مورد نیاز برای تکمیل برنامه را به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داد. نام «ققنوس» هم به همین علت برای کاوشگر انتخاب شد: ققنوس پرنده‌ای افسانه‌ای است که از خاکستر خویش دوباره زاده می‌شود.
برنامه ساخت و آماده‌سازی فینیکس پس از تأیید نهایی ناسا در تاریخ ۲ ژوئن ۲۰۰۵ آغاز شد. پیشبرد و توسعه برنامه فینیکس با همکاری عوامل زیر انجام شد:
فینیکس به گونه‌ای طراحی شد که هنگام فرود از موتورهای موشکی برای ترمز و کاهش سرعت استفاده کند، و از این لحاظ به کاوشگرهای وایکینگ که در دهه ۱۹۷۰ به مریخ فرستاده شدند شباهت داشت. البته یکی از دانشمندان دانشگاه واشنگتن در گزارشی در سال ۲۰۰۷ استفاده از موتورهای ترمز برای فرود فضاپیما را نامناسب خواند، زیرا به اعتقاد وی گازهای داغ و سمی متصاعد شده از موتورهای ترمز، ریزاندامگان را —در صورت وجود در منطقه فرود— از میان برده، و در نتیجه جستجو برای آثار حیات در آن ناحیه را به امری بیهوده تبدیل خواهد کرد. این گزارش تنها مدت کوتاهی پیش از پرتاب فینیکس منتشر شد و دیگر زمان کافی برای اعمال تغییرات بنیادی در طراحی فضاپیما وجود نداشت. دو تیم در دانشگاه‌های میشیگان و تافتز برای بررسی رفتار و اثرات موتورهای ترمز در منطقه فرود فضاپیما به پژوهش پرداختند.
فضاپیمای کاوشگر فینیکس حامل ابزار و ادوات گوناگون برای انجام آزمایش‌های علمی بر سطح مریخ بود. برخی از این ابزار مشخصاً برای این مأموریت طراحی شده و برخی دیگر نمونه‌های مشابه یا پیشرفته‌تری از ابزارهایی بودند که برای نخستین بار برای مأموریت ناموفق کاوشگر قطبی مریخ ساخته شده بودند. فینیکس مجهز به ابزار هواشناسی و دوربین‌هایی بود که در مسیر فرود در مریخ پژوهش‌هایی را در مورد اتمسفر این سیاره انجام دهد.
فینیکس به صورت یک کاوشگر ثابت طراحی شد و بر خلاف مریخ‌نوردهای پیشین، فاقد قابلیت حرکت روی سطح سیاره سرخ است. متحرک نبودن این کاوشگر مزایای زیر را دارا است:
بازوی روباتیک فینیکس مشترکاً توسط آزمایشگاه پیشرانه جت و شرکت سامانه‌های فضایی آلیانس در شهر پاسادنا ساخته شد. این بازو به گونه‌ای طراحی شد که پس از بازشدن، می‌توانست به فضایی با شعاع ۲٫۳۵ متر از پایه خود دسترسی داشته باشد. مته‌های این بازوی روباتیک می‌توانستند حفره‌ای با عمق نیم متر زیر سطح مریخ ایجاد کنند. این بازو برای جمع‌آوری نمونه‌های خاک و یخ موجود در منطقهٔ قطبی مریخ بکار رفت.
این دوربین بر روی بازوی روباتیک نصب شد و برای برداشتن تصاویر دقیق از محیط فرود کاوشگر و همچنین محل حفاری بازوی روباتیک بکار رفت. این دوربین مشترکاً توسط دانشگاه آریزونا در آمریکا و انستیتوی ماکس پلانک برای پژوهش‌های منظومه شمسی در آلمان ساخته شد.
دوربین استریوی نصب شده روی فینیکس که با نام اس‌اس‌آی ("SSI") نیز شناخته می‌شود، دوربین اصلی کاوشگر بود و قابلیت برداشتن عکس‌های رنگی ۳-بعدی با وضوح بالا را داشت. دانشمندان در نظر داشتند به وسیله این دوربین، مجموعه‌ای از عکس‌های ۳-بعدی با وضوح بالا از قطب شمال مریخ تهیه کنند. تصاویر برداشته شده توسط این دوربین برای مطالعه ویژگی‌های اتمسفر مریخ نیز بکار خواهد رفت. اس‌اس‌آی مشترکاً توسط دانشگاه آریزونا در آمریکا و انستیتوی ماکس پلانک برای پژوهش‌های منظومه شمسی در آلمان ساخته شد.
دستگاه آنالیزکننده حرارتی گازی ("TEGA") ترکیبی از کوره حرارتی و اسپکترومتر جرمی است و برای حرارت دادن و آنالیز نمونه‌های خاک مریخ بکار رفت. این دستگاه دارای ۸ اجاق حرارت‌دهنده کوچک برای آزمایش هشت نمونه از خاک مریخ بود که هر کدام به اندازه یک خودکار بودند. دانشمندان به وسیله این دستگاه می‌توانستند میزان دی اکسید کربن و بخار آبی را که از حرارت دادن نمونه‌ها متصاعد می‌شود اندازه‌گیری کنند، و میزان آب و یخ موجود در این نمونه‌ها را بسنجند. به کمک این دستگاه می‌توان پی برد که آیا هیچ‌یک از مواد معدنی موجود در خاک مریخ حاکی از وجود آب در گذشته‌های دور در این سیاره هست یا نه. این دستگاه همچنین قادر به اندازه‌گیری وجود مقادیر بسیار ناچیز از مواد آلی فرّار در نمونه‌های خاک است.
این دستگاه مشترکاً توسط دانشگاه آریزونا و دانشگاه تگزاس در دالاس ساخته شد.
تصویرنگار فرود ("MARDI") یک دستگاه دوربین است که زیر بدنه فینیکس نصب شد. این دوربین قرار بود پس از جدا شدن سپر حرارتی در ارتفاع ۸ کیلومتری سطح مریخ کار خود را آغاز و تا لحظه فرود از سطح مریخ عکس‌برداری کند. اما در طی آزمایش‌های نهایی که مدتی کوتاهی پیش از پرواز صورت گرفت، مشکلی در سخت‌افزار مدیریت تصاویر کشف شد و با اینکه دوربین هنوز جزئی از کاوشگر فینیکس است، استفاده از آن از برنامه کاری کاوشگر حذف شد.
این دوربین توسط شرکت سامانه‌های علمی فضایی مالین در آمریکا ساخته شده‌است.
ایستگاه هواشناسی فینیکس ("MET") وظیفه ثبت اطلاعات هواشناسی در مریخ را به عهده دارد. این ایستگاه با استفاده از ابزار مجهز به لیزر به بررسی میزان غبار در جو مریخ می‌پردازد. سازمان فضایی کانادا و دانشگاه یورک با همکاری مجموعه‌ای از صنایع و دانشگاه‌های کانادایی، دانمارکی و فنلاندی، در ساخت این ایستگاه هواشناسی مشارکت کرده‌اند.
دستگاه آنالیزکننده میکروسکوپی، الکتروشیمیایی و رسانایی ("MECA") دستگاهی است شامل یک آزمایشگاه شیمی مایع، یک میکروسکوپ نوری و نیروی اتمی، و ابزار اندازه‌گیری رسانایی حرارتی و الکتریکی.
این سامانه توسط آزمایشگاه پیشرانه جت ساخته شده‌است؛ میکروسکوپ نیروی اتمی آن توسط یک کنسرسیوم سوئیسی با مدیریت دانشگاه نوشاتل، و میکروسکوپ نوری آن توسط دانشگاه آریزونا ساخته شده‌است.
میکروسکوپ‌های MECA به این دستگاه اجازه بررسی اجسام بسیار ریز با عرض ۱۶ میکرون را می‌دهند.
بازوی روباتیک فینیکس نمونه‌هایی از خاک مریخ را جمع‌آوری کرده و به آزمایشگاه‌های شیمی مایع می‌فرستد. در این آزمایشگاه‌ها، حساسه‌های ویژه‌ای میزان یون‌های موجود در خاک، مانند سدیم، منیزیوم، کلسیوم و سولفات را اندازه‌گیری می‌کنند. حساسه‌های دیگری میزان pH موجود در خاک را اندازه‌گیری می‌کنند.
این اندازه‌گیری‌ها نشان خواهند داد که محیط مریخ تا چه حد با مواد آلی زمینی سازگاری دارد، و امکان وجود گونه‌های ساده حیات میکروبی در آن چقدر است.
کاوشگر فینیکس حامل یک دیسک دی‌وی‌دی است که توسط انجمن سیارات برای این پروژه درست شده‌است. این دی‌وی‌دی در غالب برنامه «دیدگاه‌های مریخ»، مجموعه‌ای از آثار فرهنگی ارزشمند در مورد مریخ را جمع‌آوری کرده و روی دیسک فشرده قرار داده است. از میان این آثار می‌توان به داستان جنگ دنیاها نوشته هربرت جرج ولز (به همراه برنامه رادیویی آن با صدای اورسن ولز)، مریخ مأوای زندگی اثر پرسیوال لاول (به همراه نقشه کانال‌های مریخ)، حکایت‌های مریخ اثر ری بردبری، و مریخ سبز اثر کیم استانلی رابینسون اشاره کرد. در کنار این آثار، پیام‌هایی از کارل ساگان و آرتور سی کلارک خطاب به مسافران آینده مریخ روی دیسک قرار دارد. انجمن سیارات از طریق وبگاه خود، نام حدود ۲۵۰هزار نفر را جمع‌آوری کرده بود که به عنوان مجموعه‌ای انسانی روی این دی‌وی‌دی ضبط شده‌است.
این دی‌وی‌دی از جنس ماده سیلیکای مخصوصی تهیه شده‌است تا بتواند صدها سال در محیط خشن مریخ مریخ دوام بیاورد.
دانشمندان سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا پس از تحلیل‌های مقدماتی مأموریت کاوشگر فینکس، به این نتیجه رسیدند که خاک مریخ حاوی مغذی‌های کافی برای رشد و نمو موجودات زنده یا حداقل گیاه مارچوبه (آسپاراگوس) است. تحلیل‌های مقدماتی مأموریت کاوشگر فینکس نشان می‌دهد که خاک این سیاره بسیار قلیایی‌تر از آن است که انتظار می‌رفت.
در تاریخ ۱ اوت ۲۰۰۸ میلادی، دانشمندان سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده آمریکا در یک کنفرانس مطبوعاتی اعلام کردند که کاوشگر فینکس برای نخستین بار «آب» را در یک نمونه خاک جمع‌آوری شده از سطح این سیاره شناسایی و آن را «لمس» کرده‌است.