المسبار الفضائي

[Bskowet]

المسبار الفضائي هو مركبة فضائية آلية بدون طاقم ولا تدور حول الأرض بل تستعمل لاستكشاف الفضاء الخارجي، حيث يتم إطلاقها في الفضاء الخارجي بهدف استكشاف واحد أو أكثر من الأجرام السماوية (كوكب، قمر، مذنب، كويكب) أو استكشاف الوسط بين الكواكبي أو الوسط بين النجمي. تتكون حمولتها من أدوات علمية من أنواع مختلفة (على غرار كاميرات متطورة، أجهزة المطياف، مقياس الطاقة الإشعاعية، ومقياس المغناطيسية...) تمكن العلماء من جمع البيانات في الموقع أو على مسافة باستعمال كاميرات ومجسات، ليتم إرسالها فيما بعد إلى الأرض. إذ كان مسبار الفضاء بصفة عامة كثيرا ما يكون قريبا من قمر اصطناعي يدور حول الأرض، فإن لمسابير الفضاء عدة خصائص تجعل منها آلات خاصة:

• طول المسافة بين المشغلين على الأرض والآلة (المسبار)، تفرض استقلالية كبيرة وفي الآن ذاته توفر نظام اتصالات قوي ودقيق؛
  
• تعقيد المهام التي ينبغي للمسبار القيام بها: على سبيل المثال الهبوط على الأجرام السماوية التي تملك غلافا جويا أو قوة جاذبية منخفضة جدا، التوجيه الدقيق للأدوات صوب أهداف سريعة الحركة، جمع العينات وإجراءات التخزين الاحتياطي للبيانات في حالة الفشل؛
  
• دقة وتعقيد الملاحة؛
  
• العمل في ظل التعرض الأشعة الكونية؛
  
• العمل في ظل ضعف الطاقة الشمسية المتاحة، خاصة إذا كان الهدف من إرسال المسبار هو جمع بيانات حول الكواكب الخارجية؛
  
• تحمل درجات حرارة قصوى أثناء أداء مهمات إلى الكواكب الخارجية (خارج المجموعة الشمسية) أو تحت مدار عطارد؛
  
• مدة البعثة التي يمكن أن تبدأ بعد مرحل العبور وتمتد إلى عشرات السنوات.
  

تتطلب عملية إرسال مسبار الفضاء إلى أحد الكواكب دقة عظيمة في زاوية الانطلاق من الأرض، حيث تصل دقة هذة الزاوية إلى 1 ثانية قوسية. كما تتطلب أيضا توجيه المسبار عبر المسار بدقة بالغة، يستعان في ذلك بظاهرة دوبلر وتغير مدة تقدم الإشارة. تسمح كل تلك الطرق بالإضافة إلى أخرى بتعيين مكان المسبار في الفضاء بدقة تصل إلى 1 متر بصرف النظر عن بعده عن الأرض.
يحصل المسبار على طاقته انطلاقا من مراكم يشحن الألواح الشمسية إذا كان الهدف هو القمر أو الكواكب الداخلية للمجموعة الشمسية مثل عطارد والمريخ. في حين إذا كان المسبار مصمما للإستخدام لفترة وجيزة، يتم الاستعانة عندها بالبطاريات لإمداده بالطاقة الكهربائية. أما إذا كان المسبار مصمما لإرساله إلى كواكب خارجية بعيدة تضعف فيها أشعة الشمس اللازمة لتوليد الطاقة من الألواح الشمسية يتم في هذه الحالة الاستعانة ببطاريات تعمل بالنظائر المشعة.
اختيار المشروع
في الوقت الذي تتضاعف فيه مواضيع الدراسة بالموازاة مع التقدم العلمي، تظل بعثات استكشاف النظام الشمسي باهظة التكلفة ونادرة إلى حد ما. لذلك فإن عملية الاختيار تكون دائما صارمة وكثيرة التنظيم. تعتمد وكالات الفضاء الرئيسية حول العالم على تحديد إستراتيجية الخاصة لاستكشاف الفضاء على الوثائق التي تنتجها السلطات العلمية المتخصصة الرئيسية. في هذا السياق تعتمد وكالة ناسا في استراتيجياتها على منشور المسح العشري للعلوم الكوكبية الصادر عن مجلس البحوث الوطني الأمريكي على رأس كل عشر سنوات، في وقت كانت تمتلك فيه وكالة الفضاء الأوروبية وثيقة مماثلة أعدت خصيصا لبرنامجها العلمي «الرؤية الكونية» الذي أنشئ في سنة 2004 للمشاريع التي يتنتهي أجلها في الفترة الممتدة ما بين 2015 و2025. المركز الوطني للدراسات الفضائية من جهته يفعل نفس الشئ؛ على الرغم من توفره على ميزانية بحثية لا تسمح له بإجراء استكشاف للنظام الشمسي بشكل مستقل. في هذا الصدد، يمكن لوكالة الفضاء إطلاق دعوة للأفكار تليها دعوة أخرى لتقديم المقترحات تؤدي إلى اختيار وتطوير البعثة. ليبدأ كل ذلك في إطار ميزانية محددة مسبقا. عند ناسا بند الميزانية هذا متاحة بشكل دوري كما هو الحال في برنامجي الحدود الجديدة أو ديسكفري، من أجل السماح بتطوير البعثات خلال كل عقد على حدى. تختار وكالة الفضاء الأوروبية هي الأخرى، والتي لا تملك سوى جزء ضئيل من ميزانية ناسا، البعثات قبل وقت طويل من إطلاقها. إلا أنه في كثير من الأحيان يتم تأجيل تاريخ الإطلاق لمواجهة قيود الميزانية. تشمل الفرق التي تستجيب للمناقصات المهندسين والعلماء على حد سواء. حيث تقدم مقترحات تفصل بين الأهداف العلمية والخصائص التقنية بالإضافة إلى الجوانب المالية. يتم اختيار هذه الفرق في النهاية من قبل اللجان العلمية التي تأخذ في الاعتبار الاستراتيجية العلمية طويلة الأجل التي وضعتها الوثائق التي تنتجها السلطات الأكاديمية في بداية هذه العملية.
أنواع مسابير الفضاء المختلفة
تحدد طريقة الاستكشاف المستخدمة في مسابير الفضاء بشكل أساسي استنادا للأهداف العلمية المتوخاة والقيود المفروضة على التكاليف. على سبيل المثال، إذا كانت دراسة كوكب معين هي الأولى من نوعها، يكون الهدف الأسمى هو وضع المسبار في مداره حول الكوكب لإجراء ملاحظات على الكوكب بأسره على مدى فترات طويلة من الزمن. لكن في هذه الحالة تتطلب عملية وضع  المسبار في المدار إضافة أجهزة دفع تتطلب تكلفة كبيرة. لهذا السبب يتم استعراض لمحة بسيطة عن الهدف واراء البعثة بغرض الاستفادة المثلى من المسار باستعمال أدوات علمية تمكن من جمع أكبر قدر من البيانات. في الأخير، تبقي عملية اختيار طريقة الاستكشاف مرهونة بمستوى خبرة الأمة أو مجموعة الدول التي تطور مسبار الفضاء. أقل مستوى من الصعوبة هو تحلق المسبار فوق كوكب داخلي تابع للنظام الشمسي. لكن عملية انزال المسبار على الكوكب لطالما كانت تعتبر تحديا كبيرا لوكالات الفضاء بصفة خاصة ناسا، حيث ان ثلثي الرحلات التي ارسلت هذه الأخيرة في الماضي إلى هذا كوكب المريخ على سبيل المثال باءت بالفشل نتيجة لاحتراق المركبات التي كانت تحمل المسابير لدى محاولتها اختراق جو المريخ. هذا الواقع سرعان ما تغير في 6 أغسطس 2012 بعدما نجت ناسا في انزال روفر (كيوريوسيتي روفر) مستقل جزئيا على سطح كوكب المريخ، الذي يتميز بغلاف جوي وبجاذبية قوية.
اعتمادا على طريقة الاستكشاف المستخدمة، يمكن ترتيب مسابير الفضاء في 9 فئات رئيسية. يمكن لبعض المسابير الفضائية الجمع بين عدة فئات في آن واحد على سبيل المثال مسابير برنامج فايكينغ (فايكينغ 1 وفايكينغ 2).