گفت‌و‌گوی ایسنا با دکتر رئوفی، مسئول جهت‌یابی مریخ‌نوردهای «روح» و «فرصت» ـ یک 13

مریخ‌نوردهای دوقلو هنوز زنده‌اند و با سماجت به زمینی‌هایی که بیش از یک سال است میلیون‌ها کیلومتر دورتر از آن‌ها، با نگاهی ناباورانه و آکنده از تحسین فعالیت‌ آنها را دنبال می‌کنند لبخند می‌زنند.

به رغم پیش‌بینی اولیه دانشمندان که این مریخ‌نوردها را تنها برای ماموریتی 90 روزه طراحی کرده و تصور می‌کردند با آغاز فصل سرما در سیاره سرخ خیلی زود تجهیزات پیشرفته آن‌ها از کار می‌افتد، دوقلوها نه تنها سرمای سخت مریخ را تاب آوردند که حتی به نظر می‌رسد توانمندتر از گذشته به کاوش‌های خود در سیاره سرخ ادامه می‌دهند.

مریخ‌نورد «اسپیریت» (روح) چند روز پیش با انجام نخستین کوه پیمایی در مریخ، نمای بی‌نظیری را از فراز این سیاره به تصویر کشید.

در همین حال همزاد دیگر اسپیریت به نام «آپورچونیتی»(فرصت) به اکتشاف ناحیه «مریدیانی پلانوم» در سوی دیگر سیاره سرخ ادامه می دهد.

به گزارش خبرنگار «علمی» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، کاوشگرهای مریخ‌نورد «روح» (SPIRIT) و «فرصت» (OPPORTUNITY) که به ترتیب در 14 دی و 5 بهمن ماه سال 82 بر خاک این سیاره سرخ فرود آمدند، ماموریت ابتدایی سه ماهه خود را در ماه‌های فروردین و اردیبهشت 83 با موفقیت به پایان رساندند اما دوام و عمر طولانی غیر منتظره این دو کاوشگر ناباورانه به دانشمندان امکان داده که همچنان به کاوش‌های خود در سیاره سرخ ادامه دهند.

مدیریت برنامه‌های اکتشافات مریخ ناسا را دکتر فیروز نادری، دانشمند برجسته ایرانی بر عهده داشت که چندی پیش به دلیل عملکرد موفق خود به مدیریت ماموریت‌های منظومه شمسی ناسا ارتقا یافت.

وی، فروردین ماه 1379 در شرایطی این مسئولیت را پذیرفت که دو ماموریت مهم قبلی اعزام سفینه به مریخ ناسا با شکست مواجه شده بود.

علاوه بر دکتر نادری، متخصصان و پژوهشگران ایرانی دیگری نیز در بخش‌های مختلف ناسا در طراحی، ساخت، پرتاب و هدایت این مریخ‌نوردها نقش داشته‌اند که یکی از آن‌ها دکتر بهزاد رئوفی است که مسئولیت جهت‌یابی و کنترل این مریخ‌نوردها را تا زمان رسیدن به مریخ بر عهده داشته است.

وی هم اکنون در حال کار بر روی مریخ‌نشین دیگری است که قرار است دو سال دیگر به سوی سیاره سرخ پرتاب شود.

سرویس علمی پژوهشی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) که پیش از این در گفت‌و‌گو با دکتر فیروز نادری نقطه نظرات وی را درباره ماموریت‌های مریخ ناسا به ویژه ماموریت مریخ‌نوردهای دوقلوی ناسا جویا شده بود در گفت‌و‌گو با دکتر رئوفی از مسئولیت‌ها و تلاش‌های وی در این ماموریت، نحوه برنامه‌ریزی اجرای این ماموریت و چگونگی طراحی سیستم‌های جهت‌یابی و کنترل آن، دستاوردهای ماموریت مریخ‌نوردها، طرح‌های آتی مریخ ناسا، دستاوردهای این ماموریت، و... و بالاخره حضور دانشمندان ایرانی در ناسا پرسیده است.

رئوفی که در سال 1335 در اهواز به دنیا آمده در اواخر سال 1354 پس از پایان تحصیلات دبیرستان به شوق تحصیل در رشته هوافضا و فراگیری فن خلبانی هواپیماهای جنگی رهسپار آمریکا شد. اما دیری نگذشت که علوم فضایی با جذابیت‌های خیره‌کننده خود مسیر زندگی این دانشجوی جوان را تغییر داد به طوری که پس از پایان تحصیلات خود تا مقطع فوق‌لیسانس رشته هوافضا در سال 61 به سازمان هوافضای آمریکا (ناسا) ملحق شد.

وی مدتی در مرکز فضایی «هوستون» - یکی از پنج مرکز عمده ناسا که زمینه تخصصی آن ماموریت‌های فضایی سرنشین دار است - فعالیت کرد و پس از آن علاقه به دوردست‌های فضا او را به مرکز فضایی «مریلند» کشاند.

زمینه فعالیت این مرکز همانند آزمایشگاه پیرانش جهت (JPL) ناسا عمدتا به ماموریت‌های فضایی راه دور اختصاص دارد که امکان اعزام فضانورد در آن‌ها وجود نداشته‌ و عمدتا شامل پرتاب سیستم‌های رباتیک است.

رئوفی در مدت فعالیت خود در این مرکز علاوه بر همکاری در چند پروژه فضایی بر روی ماهواره‌های هواشناسی و انواع دیگر ماهواره‌ها که در مدارهای دور از زمین می‌چرخند فعالیت کرد.

وی در سال 1991(1380) برای ادامه تحصیل به دانشگاه تگزاس برگشت و پس از پایان تحصیلات دکتری هوافضا تاکنون همکاری خود را با سازمان فضایی ناسا در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) در کالیفرنیا ادامه داده است.

دکتر رئوفی در گفت‌و‌گو با ایسنا به حضور چشمگیر دانشمندان و متخصصان ایرانی در این مرکز مهم فضایی اشاره کرد و اظهار داشت:‌ با این که ناسا اطلاعات مشخصی درباره ملیت کارکنان خود ارائه نمی‌دهد ولی تا جایی که اطلاع دارم حداقل 100 نفر ایرانی تنها در آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا فعالیت دارند. در سایر بخش‌های سازمان فضایی آمریکا نیز از سطوح بالای مدیریتی گرفته تا زمینه‌های مختلف طراحی و اجرای پروژه‌ها تعداد قابل توجهی از دانشمندان و مهندسان ایرانی اشتغال دارند. مثلا در همین ماموریت مریخ‌نوردهای «فرصت» و «روح» علاوه بر من و دکتر نادری - که مدیریت کل ماموریت‌های مریخ ناسا را بر عهده داشت و مدتی پیش به ریاست کل پروژه‌های ناسا منظومه شمسی منصوب شد - حداقل سه چهار نفر دیگر از متخصصان و مهندسان ایرانی همکاری داشتند.

وی خاطر نشان کرد: ‌از جمله وظایف مهمی که در ماموریت فرصت و روح به یکی از دانشمندان ایرانی ناسا - دکتر صباحی - محول شده بود مسئولیت کل سیستم EDL (مرحله حساس فرود مریخ نوردها از زمان باز شدن چتر تا برخورد به سطح مریخ و بول گرفتن از سطح) بود که با موفقیت کامل انجام شد.

دکتر رئوفی در ادامه با اشاره به کاوش‌های مریخ‌نوردهای دوقلو ‌که ضمن حرکت در سطح سیاره سرخ در برخورد باسنگ‌های جالب توقف کرده و ترکیب آن‌ها را بررسی می‌کنند، درباره نحوه کنترل مریخ نوردها و سطح هوشمندی آنها در تشخیص نمونه‌های قابل بررسی اظهار داشت: همانطور که می‌دانید این ربات‌ها دارای دوربین فیلم برداری نیستند و اصولا در زمان ساخت آنها سیستم ارتباطات این قدر پیشرفته نبود که بتوان حجم بالای اطلاعات تصویری را به زمین انتقال داد بنابراین ربات‌ها طوری طراحی شده‌اند که از لحاظ جهت یابی و حرکت تا حد زیادی خودکفا باشند و بتوانند تا حدودی بدون کنترل‌های مستمر دانشمندان در مسیر برنامه ریزی شده حرکت کرده و از موانع عبور کنند.

هر یک از این مریخ نوردها به حدود 10 دوربین مجهزند که دو تا از آنها دوربین‌هایی هستند که همانند چشم ربات عمل می‌کنند و می‌توانند موانع پیش رو را شناسایی کرده و فاصله آنها را تخمین بزنند و سیستم رایانه‌یی ربات‌ها این توانایی را دارد که مسیر حرکت ربات‌ را طوری اصلاح کند که چاله یا مانع مورد نظر را دور بزند یا از کنار آن‌ها عبور کند؛ با این حال ربات‌ها توان تصمیم گیری درباره این که از کدام سنگ تصویر برداری کنند یا کدام را بررسی کنند ندارند و برنامه ریزی در این مورد توسط دانشمندان و بر اساس تصاویر 360 درجه‌یی که ربات‌ها هر چند وقت یکبار به فرمان آنها از اطراف خود تهیه می‌کنند صورت می‌گیرد.

این دانشمند ایرانی ناسا خاطر نشان کرد: دانشمندان و زمین شناسانی که تخصصشان مطالعه سیاره مریخ است دائما تصاویر ارسالی از مریخ نوردها را بررسی می‌کنند و بر اساس آنها سنگ‌هایی را که حدس می‌زنند می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره گذشته مریخ‌ به ما بدهد تشخیص داده و به ربات‌ فرمان می‌دهند که به سراغ آنها رفته و ترکیبشان را بررسی کند.

دکتر رئوفی درباره رهیافت‌های مریخ نوردهای روح و فرصت درباره نشانه‌های آب در گذشته سیاره سرخ اظهار داشت: تا جایی که اطلاع دارم مریخ نوردها - خصوصا فرصت - چند ماه پیش به نمونه‌های جالبی از املاح هماتیتی دست یافتند که 80 درصد منابع این ترکیب در زمین در مجاورت آب تشکیل شده است. البته با توجه به این که این املاح در زمین در شرایط بدون آب هم تشکیل می‌شوند پیدا کردن آن در مریخ - که البته بر اساس اطلاعات سایر مریخ نوردها نیز وجود مقداری زیادی از آن در سیاره سرخ محرز شده بود - به تنهایی دلیل بر وجود آب نیست و اساسا یکی از اهداف اعزام مریخ نورد فرصت این بود که مشخص شود هماتیت موجود در مریخ از نوعی است که در حضور آب تشکیل می‌شود یا از نوع دیگر است که خوشبختانه بررسی‌های این مریخ نورد نشان داد که این هماتیت‌ها در حضور آب تشکیل شده است؛ البته مقدار آب موجود در گذشته مریخ و این که در حد یک نهر کوچک، رودخانه، دریا یا اقیانوس بوده مشخص نیست و پی بردن به این مساله بخشی از اهداف ماموریت بعدی اعزام ربات مریخ‌نشینی است که در حال حاضر مشغول کار بر روی آن هستیم.

وی تصریح کرد: در این ماموریت قصد داریم ربات غیر متحرکی را به نزدیکی‌های قطب شمال - بین عرض جغرافیایی 65 تا 75 درجه شمالی - مریخ اعزام کنیم. از سال‌ها پیش دانشمندان به وجود یخ در قطب‌های مریخ پی برده بودند ولی مشخص نبود که این یخ‌ها مربوط به آب است یا دی اکسید کربن که بررسی‌های مریخ نوردها در حدود 5/1 سال قبل نشان داد که این یخ‌ها ناشی از آب است.

دکتر رئوفی اضافه کرد: مریخ نشین بعدی ناسا که قرار است سال 2007 به قطب شمال سیاره سرخ پرتاب شود بر خلاف مریخ نوردهای روح و فرصت متحرک نیست ولی قادر است با استفاده از بازوی رباتیک خود سطح مریخ را تا عمق نیم متر کاوش کرده و احتمال وجود میکروارگانیسم‌ها و ترکیبات ارگانیک و امکان حیات تک سلولی در این سیاره را در گذشته یا حال بررسی کند.

این دانشمند ایرانی در ادامه گفت و گو با ایسنا درباره سیستم ناوبری ماموریت مریخ نوردهای روح و فرصت که با مشارکت وی طراحی شده است، اظهار داشت: سیستم ناوبری فضاپیماها شامل دو بخش تعیین مسیر حرکت فضاپیما (جهت یابی) و کنترل فضاپیما در این مسیر است. از آنجا که فضاپیماها در هنگام پرواز همانند کشتی‌هایی که در دریا حرکت می‌کنند جاده و مسیر مشخصی ندارند، تعیین دقیق مقصد، مسیر حرکت، موقعیت آنها در هر لحظه و بردار حرکتی آنها کاملا ضروری است چون اگر هدف ماموریت استقرار یک فضاپیمای مدارگرد مثلا قرار دادن کاوشگر برای گردش به دور یک سیاره باشد اگر فضاپیما به جای رسیدن به مدار 400 کیلومتر در مدار 399 کیلومتر قرار بگیرد مشکل چندانی پیش نمی‌آید ولی اگر قرار باشد فضاپیما در سیاره فرود آید، تعیین مسیر و کنترل آن باید بسیار دقیق تر باشد چون اگر مثلا فضاپیمایی به جای این که با سرعت 6 کیلومتر بر ثانیه به اتمسفر برخورد کند با سرعت 7 یا 5/7 کیلومتر بر ثانیه به اتمسفر برسد ممکن است در برخورد با سطح فوقانی جو اسکیپ کرده و کاملا از مسیر خود منحرف شود.

رئوفی خاطرنشان کرد: برای تعیین مسیر فضاپیما باید نیروی جاذبه تمام کرات و نیروها و عوامل متعدد دیگر از جمله بادهای خورشیدی را که بر حرکت فضاپیما موثرند محاسبه کرده و بر اساس برآیند آنها مسیر حرکت فضاپیما را در آینده تعیین کرد که البته این محاسبات همیشه با مقداری انحراف همراه است.

وی افزود: مرحله بعدی ناوبری، کنترل حرکت فضا پیما و اصلاح انحرافات احتمالی است که البته در این مرحله نیز به دلیل خطای ابزارهای اندازه گیری و سایر عوامل مقداری خطا وجود دارد. مثلا اگر بخواهیم برای اصلاح مسیر فضاپیما شتاب موتور و سرعت حرکت فضاپیما را مقداری تغییر دهیم خود موتورها مقداری خطا دارند که مجموعه این خطاها هر بار باعث می‌شود که مسیر حرکت فضاپیما همیشه مقداری از آنچه که باید باشد منحرف شود. بنابراین در طول حرکت یک فضاپیما بسته به نوع ماموریت و میزان دقتی که در رسیدن به مقصد نهایی فضاپیما لازم است باید ابتدا هر چند ماه یک بار و در اواخر ماموریت هر چند روز یک بار محاسبات مربوطه را تکرار کرده و سرعت و مسیر حکرت فضاپیما را اصلاح کرد.

دکتر رئوفی در پاسخ به این سوال ایسنا که برنامه ریزی برای پرتاب مریخ نوردهای دوقلوی ناسا از کی آغاز شده بود اظهار داشت: این قبیل ماموریت‌ها از زمان ارائه طرح تا پرتاب معمولا حدود چهار سال طول می‌کشد. روند طراحی این پروژه‌ها به این صورت است که ابتدا گروه‌های مختلف دانشمندان که می‌خواهند تحقیقاتی را درباره سیارات انجام دهند هر یک پروپوزال و درخواست اولیه خود را به ناسا ارائه می‌دهند. سازمان فضایی آمریکا این طرح‌ها را به مراکز مختلف خود نظیر JPL ارائه می‌کند که هر کدام بودجه و ملزومات مورد نیاز برای عملیاتی کردن این طرح را برآورد کرده و اعلام می‌کنند. در این مرحله ناسا از بین درخواست‌های ارائه شده تعدادی از آنها را که از نظر تکنولوژی و هزینه معقول تر هستند انتخاب می‌کند که معمولا اجرای این طرح‌ها حدود چهار سال طول می‌کشد. ماموریت مریخ نوردهای فرصت و روح از نظر زمان اجرا جزو کوتاه ترین ماموریت‌های ناسا بود که تیر ماه 79 (2000) تصویب شد و خردادماه و تیر ماه سال 82 یعنی در کمتر از سه سال به فضا پرتاب شدند که از این لحاظ ماموریت مریخ نوردهای اخیر کاملا استثنایی بود.

وی درباره نقش و مسئولیت خود در این پروژه گفت: یکی از مسئولیت‌های من در این طرح محاسبه سوخت مریخ‌نوردها و طراحی مانورهایی بود که باید مرتبا برای اصلاح مسیر آنها در طول پرواز صورت می‌گرفت.

محاسبه میزان سوخت فضاپیماها بر اساس نوع موتورها، مدار مورد نظر، میزان دقت هدف و کنترل‌های مسیر انجام می‌شود و بر اساس آن حجم تانک سوخت فضاپیما و اندازه آن و در نتیجه اندازه موتور فضاپیما محاسبه می‌شود.

مساله مهمی که با توجه به احتمال وجود آب در مریخ - که اینک به یقین تبدیل شده - و حیات احتمالی در آن سیاره در ماموریت مریخ نوردها مطرح بود، پیشگیری از به همراه بردن هرگونه میکروب با فضاپیماها بود. چون این نگرانی وجود دارد که اگر یک آمیب یا هر موجود زنده تک سلولی از طریق فضاپیما به مریخ منتقل شود ممکن است بتواند در این سیاره زنده مانده و تکثیر شود و در نتیجه در ماموریت‌های آینده در صورت یافتن حیات احتمالی در مریخ نتوانیم به منشا مریخی آن مطمئن باشیم.

دانشمند ایرانی آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) ناسا با اشاره به این که حتی در صورت استفاده از پیشرفته ترین روش‌های موجود ضد عفونی و حرارت دادن نیز نمی‌توان به زدودن تمامی میلیاردها میکروبی که می‌توانند با سفینه منتقل شوند مطمئن بود خاطر نشان کرد: ‌برای پیشگیری از این مساله باید مسیر حرکت فضاپیما را طوری انتخاب می‌کردم که با احتمال خیلی زیاد میکروارگانیسم‌های زمینی با فضاپیما منتقل نشوند و همچنین بخش سوم موشک پس از پرتاب به مریخ برخورد نکند. برای این کار به جای این که موشک را مستقیما به سمت سیاره پرتاب کنیم نقطه‌ای دور از مریخ را در نظر گرفته و موشک اول فضاپیما را به طرف آن پرتاب می‌کنیم. در نتیجه وقتی مرحله سوم موشک پرتاب از فضاپیما جدا شد تقریبا با هم در یک مسیر حرکت می‌کنند که البته فضاپیما به دلیل داشتن موتور قابل کنترل است ولی مرحله سوم موشک دیگر قابل کنترل نبوده و در واقع یک زباله فضایی است که به مریخ برخورد نمی‌کند.

وی که مسئولیت مانورهای تصحیح مسیر فضاپیماهای حامل مریخ نوردها را بر عهده داشته است، خاطر نشان کرد: مساله‌ای که در اینجا وجود داشت این بود که تعداد مانورها نباید آن قدر زیاد باشد که مستلزم مقدار زیادی سوخت بوده و از لحاظ هزینه طرح را غیر اقتصادی کند یعنی باید نقطه‌ای با درجه بالای اطمینان را مشخص کرد که هم ما را از عدم برخورد مرحله سوم موشک با مریخ مطمئن کند و هم فضاپیما در آن نقطه به حد کافی سوخت به همراه داشته باشد که بتوان مانورهای لازم را انجام داد و مسیر فضاپیما را اصلاح کرد.

دکتر رئوفی تصریح کرد: ماموریت مریخ نوردها طوری برنامه ریزی شده بود که هر کدام شش مانور انجام دهند ولی خوشبختانه دقت کار به حدی بالا بود که موفق شدیم یکی را با سه و دیگری را با چهار مانور به هدف برسانیم.

دانشمند ایرانی ناسا در پاسخ به سوالی درباره شرایط روحی حاکم بر این پروژه با توجه به شکست ماموریت‌های قبلی ناسا در مریخ و ناپدید شدن مریخ نشین سازمان فضایی اروپا در فاصله کوتاهی قبل از ماموریت مریخ‌نوردهای دوقلو اظهار داشت: نگرانی و فشارهای روحی یکی از مهمترین مشکلات جدی این ماموریت بود.

با توجه به شکست دو ماموریت قبلی ناسا توجه نه فقط مردم آمریکا بلکه تمام دنیا به این ماموریت بود و این نگرانی وجود داشت که در صورت بروز هرگونه مشکل در این ماموریت‌، ناسا بودجه طرح‌های مریخ را شدیدا کاهش دهد چون شکست این ماموریت ضربه بسیار سختی برای ناسا بود و می‌توانست مشکلاتی جدی در جلب حمایت مردم آمریکا از طر‌ح‌های فضایی این سازمان ایجاد کند.

این مساله فشار روحی سختی را برای دست اندرکاران ماموریت مریخ نوردها ایجاد کرده بود ولی خوشبختانه هیچ مشکل مهمی در این ماموریت بروز نکرد.

رئوفی در عین حال به ایسنا گفت: تنها مشکل اساسی که پیش آمد ناشی از سیکل 11 ساله فعالیت‌های خورشیدی بود که با وجود اطلاع از آنها نگرانی خاصی در این مورد نداشتیم ولی در اکتبر (اواخر مهر) ناگهان یک شعله خورشیدی بسیار قوی پدید آمد که سیستم کنترل یکی از فضاپیماهای کاوشگر مریخ را که در آن موقع در مدار این سیاره بود مختل کرد.

این مساله برای ما هم مشکل ایجاد کرد چون این نگرانی بود که در هنگام گسیل پرتوهای شدید میزان ذرات باردار خورشیدی که به فضاپیما برخورد می‌کنند به حدی افزایش یابد که در کار آن اختلال جدی ایجاد کند که برای رفع این خطر مانور را مقداری به تعویق انداختیم و به این ترتیب از تنها مشکل پیش بینی نشده در طول ماموریت نجات پیدا کردیم.

وی درباره ماموریت‌های بعدی مریخ ناسا به ایسنا گفت: سازمان فضایی آمریکا تقریبا هر 22 ماه یکبار که زمین و مریخ در مناسب ترین موقعیت نسبت به یکدیگر قرار می‌گیرند ربات‌های مریخ نشین یا مدارگردهایی را به سوی این سیاره پرتاب می‌کند. این موقعیت زمانی است که اگر از بالا به منظومه شمسی نگاه کنیم زاویه بین خط فرضی که زمین را به خورشید وصل می‌کند با خط فرضی که بین مریخ و خورشید کشیده می‌شود حدود 40 درجه باشد. این حالت مناسب ترین موقعیت برای پرتاب فضاپیما به سوی مریخ است. ناسا در این فواصل 22 ماهه معمولا یک بار مدارگرد و یک بار لندر (کاوشگری که در سطح مریخ فرود می‌آید) به سوی این سیاره پرتاب می‌کند. امسال مدارگرد MRO به مدار مریخ اعزام شد و دو سال دیگر (شهریور 86) مریخ نشینی که در حال طراحی آن هستیم به سوی مریخ پرتاب می‌شود؛ در سال 2009 مجددا شاهد اعزام یک مدارگرد و احتمالا دو مریخ‌نورد بزرگتر و توانمندتر از مریخ‌نوردهای روح و فرصت به سوی سیاره سرخ خواهیم بود.

دکتر رئوفی در پایان گفت‌و‌گوی خود با ایسنا با اشاره به این‌که زمانی که برای تحصیل هوافضا به آمریکا می‌رفته، این رشته در کشور وجود نداشته و وی با هدف بازگشت به ایران و راه‌اندازی این رشته در کشور به خارج رفته است، اظهار داشت: برنامه من این بود که بعد از کسب مدرک دکتری به ایران برگردم و این رشته را در دانشگاه تهران راه‌اندازی کنم ولی شرایط برای تحقق این آرزو مهیا نشد ولی خوشحالم که امروز این رشته در دانشگاه‌های کشور راه‌اندازی شده است. در حال حاضر با این‌که 28 سال است به ایران نیامده‌ام همواره و در هر موقعیت خود را یک ایرانی می‌دانم و همواره به فرزندانم هم که متولد آمریکا هستند می‌گویم که بیش از هرچیز ایرانی هستند.
گفت‌و‌گو: علی شمس
-----
Isna.ir