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 است. فینیکس در تاریخ ۱۳ مرداد۱۳۸۶ (۴ اوت۲۰۰۷) به فضا پرتاب شد، و بر طبق برنامه در روز ۵ خرداد۱۳۸۷ (۲۵ مه۲۰۰۸) در منطقه قطب شمال سیاره مریخ فرود آمد. فینیکس پس از بکار انداختن بازوی روباتیک خود، به نمونهبرداری و آزمایشهای علمی خواهد پرداخت.
در صورت موفقیت برنامه، فینیکس ششمین فضاپیمای کاوشگری خواهد بود که بر سطح مریخ فرود میآید. همچنین از زمان کاوشگرهای وایکینگ-۱ و وایکینگ-۲، فینیکس اولین فضاپیمایی است که برای فرود بر سطح مریخ از موتورهای ترمزکننده استفاده میکند.
اهداف ماموریت
ماموریت فینیکس با فرود روی مریخ، دو هدف اصلی را دنبال میکند:
نخستین هدف مطالعه پیشنه زمینشناسی سیاره مریخ برای بررسی امکان وجود «آب» در آن است. این مطالعه امکان بازسازی تاریخچه تغییرات آب و هوایی در مریخ را فراهم میآورد.
دومین هدف جستجو برای یافت محیط مناسب برای پرورش حیات در میان لایههای یخ و خاک است. استراتژی ناسا برای کاوش در مریخ، جستجو و دنبال کردن ردپای «آب» در این سیاره است. ابزار و ادوات موجود در فینیکس بر اساس همین استراتژی ساخته شدهاند، و نخستین ابزارهای کاوشی هستند که به مطالعه ویژگیهای زمینشناسی و زیستشناسی در منطقه قطبی مریخ میپردازند.
موشک دلتا-۲ در پرتاب کاوشگرها کارنامه خوبی دارد و کاوشگرهای مریخنورد پیشین هم بوسیله همین موشک به فضا پرتاب شده بودند.
فرود
کاوشگر فینیکس در ساعت ۲۳:۳۱ جهانی روز ۵ خرداد۱۳۸۷ (۲۵ مه۲۰۰۸) 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 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 ۶۸۰ 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 بطوریکه شیب فضاپیما تنها «۰٫۳ درجه» گزارش شده است. درست پیش از فرود، موتورهای فینیکس جهت کاوشگر را به گونهای تنظیم کردند که صفحات انرژی خورشیدی پس از باز شدن 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 ۶ خرداد۱۳۸۷ (۲۶ مه۲۰۰۸) در زمین دریافت شدند.
درازای ماموریت
ماموریت کاوشگر فینیکس برای ۹۰ روز مریخی (حدود ۹۲ روز زمینی) طراحی شده است. دانشمندان امیدوارند که فینیکس 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. در طول زمستان حدود یک متر دیاکسید کربن جامد (یخ خشک) در منطقه قطبی مریخ تشکیل میشود و بعید است فینیکس بتواند در برابر آب و هوای خشن زمستانی جان سالم بدر برد.
تاریخچه برنامه فینیکس
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 ماموریتهای 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 بطور 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 تایید نهایی ناسا در تاریخ ۱۲ خرداد۱۳۸۴ (۲ ژوئن۲۰۰۵) آغاز شد. پیشبرد و توسعه برنامه فینیکس با همکاری سه عامل زیر انجام میشود:
فینیکس به گونهای طراحی شده است 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 دارد. 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 متساعد 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. در حال حاضر دو تیم در دانشگاههای میشیگان و تافتز برای بررسی رفتار و اثرات موتورهای ترمز در منطقه فرود فضاپیما مشغول پژوهش هستند.
ابزارهای علمی
فضاپیمای کاوشگر فینیکس حامل ابزار و ادوات گوناگون برای انجام آزمایشهای علمی بر سطح مریخ است. برخی از این ابزار مشخصاً برای این ماموریت طراحی شدهاند و برخی دیگر نمونههای مشابه یا پیشرفتهتری از ابزارهایی هستند که برای نخستین بار برای ماموریت ناموفق کاوشگر قطبی مریخ ساخته شده بودند. فینیکس مجهز به ابزار هواشناسی و دوربینهایی است که در مسیر فرود در مریخ پژوهشهایی را در مورد اتمسفر این سیاره انجام دهد.فینیکس به صورت یک کاوشگر ثابت طراحی شده است و بر خلاف مریخنوردهای پیشین، فاقد قابلیت حرکت روی سطح سیاره سرخ است. متحرک نبودن این کاوشگر مزایای زیر را دارا است:
استفاده از قطعات ساخته شده برای ماموریت ناموفق قبلی، هزینهها را کاهش میدهد؛
به نظر دانشمندان، منطقه فرود فینیکس دارای ساختاری همگون است و نیازی به نمونهبرداری از جایگاههای گوناگون وجود ندارد؛
ابزارهای آزمایشگاهی و پژوهشی جایگزین سختافزارهای مورد نیاز برای حرکت فینیکس شدهاند و ارزش تحقیقاتی آن را بالاتر بردهاند.
بازوی روباتیک
بازوی روباتیک فینیکس مشترکاً توسط آزمایشگاه پیشرانه جت و شرکت سامانههای فضایی آلیانس در شهر پاسادنا ساخته شده است. این بازو به گونهای طراحی شده که پس از باز شدن، میتواند به فضایی با شعاع ۲٫۳۵ متر از پایه خود دسترسی داشته باشد. متههای این بازوی روباتیک میتوانند حفرهای با عمق نیم متر زیر سطح مریخ ایجاد کنند. این بازو برای جمعآوری نمونههای خاک و یخ موجود در منطقهٔ قطبی مریخ بکار میرود.
دوربین استریوی نصب شده روی فینیکس که با نام اساسآی (SSI) نیز شناخته میشود، دوربین اصلی کاوشگر است و قابلیت برداشتن عکسهای رنگی ۳-بعدی با وضوح بالا را دارد. دانشمندان در نظر دارند 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.
دستگاه آنالیزکننده حرارتی گازی (TEGA) ترکیبی از کوره حرارتی و اسپکترومتر جرمی است و برای حرارت دادن و آنالیز نمونههای خاک مریخ بکار میرود. این دستگاه دارای ۸ اجاق حرارتدهنده کوچک برای آزمایش هشت نمونه از خاک مریخ است که هر کدام به اندازه یک خودکار هستند. دانشمندان به وسیله این دستگاه میتوانند 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 هیچ یک 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 شده است.
تصویرنگار فرود
تصویرنگار فرود (MARDI) یک دستگاه دوربین است که زیر بدنه فینیکس نصب شده است. 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 شده است.
ایستگاه هواشناسی
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.
آنالیزکننده میکروسکوپی، الکتروشیمیایی و رسانایی
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.
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.
دیسک همراه
کاوشگر فینیکس حامل یک دیسک دیویدی است که توسط انجمن سیارات برای این پروژه درست شده است. 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 شده است.
برای دوام در محیط خشن مریخ، این دیویدی از جنس ماده سیلیکای مخصوصی تهیه شده است تا بتواند صدها سال روی سطح مریخ دوام بیاورد.
رهاورد
دانشمندان سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا پس از تحلیلهای مقدماتی ماموریت 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 ماموریت کاوشگر فینکس نشان میدهد که خاک این سیاره بسیار قلیاییتر از آن است که انتظار میرفت.
