تشير دراسة جديدة إلى أن البحث عن مياه صالحة للاستخدام على كوكب المريخ قد يعتمد قريبًا على أداة غير متوقعة: طائرات بدون طيار مجهزة بالرادار، تحلق فوق السطح مباشرة لتنظر تحت الأرض بطرق لا تستطيع المركبات المدارية القيام بها.

أظهر باحثون بقيادة جامعة أريزونا أن الرادار المخترق للأرض المثبت على طائرة بدون طيار يمكنه رسم خريطة للأنهار الجليدية المدفونة على أرض بتفاصيل رائعة، وتقدم مخططًا لكيفية استخدام تقنيات مماثلة المريخ. ويركز العمل على الأنهار الجليدية في ألاسكا ووايومنغ التي تشبه إلى حد كبير الرواسب الجليدية المغطاة بالحطام والتي تم تحديدها على الكوكب الأحمر، وفقًا لبيان صادر عن الجامعة.

وقال روبرتو أغيلار، المؤلف الرئيسي للدراسة وباحث الدكتوراه في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا: “إذا كنت تريد اتخاذ قرارات بشأن مكان الحفر على المريخ، فأنت بحاجة إلى معرفة ما إذا كان الجليد الذي تحاول العثور عليه يقع تحت متر واحد من الحطام أم 10”. البيان. “هذا هو نوع المعلومات التي يمكن أن يوفرها النظام المعتمد على الطائرات بدون طيار.”

لعقود من الزمن، اعتمدت مهمات المريخ على أدوات الرادار المداري، مثل مسبار الرادار الضحل (SHARAD) الموجود على متن مسبار ناسا. مركبة استطلاع المريخ، للكشف عن الجليد تحت السطح. وقد أكدت هذه الأنظمة أن كميات هائلة من الجليد المائي محصورة تحت طبقات من الصخور والغبار، خاصة في خطوط العرض الوسطى للكوكب. ولكن في حين أن المركبات المدارية يمكنها تحديد الرواسب الجليدية الكبيرة، فإنها تكافح من أجل حل التفاصيل الدقيقة بالقرب من السطح – بما في ذلك مدى عمق الجليد بالضبط ومدى سماكة الحطام المغطي، كما أوضح أغيلار في البيان.

هذا القيد أمر بالغ الأهمية. بالنسبة للبعثات المستقبلية، فإن معرفة ما إذا كان الجليد مدفونًا تحت متر من الحطام السائب أو عشرات الأمتار من المواد الصلبة يمكن أن يحدد ما إذا كان من الممكن الوصول إليه على الإطلاق.

وتظهر الدراسة أن الرادار المعتمد على الطائرات بدون طيار يمكن أن يسد هذه الفجوة. تحلق على ارتفاع منخفض الأنهار الجليدية عبر ألاسكا ووايومنغ، رسم الباحثون خرائط لسمك الجليد، واكتشفوا طبقات من الحطام يبلغ سمكها بضعة أقدام فقط، وكشفوا عن الهياكل الداخلية داخل الجليد. وتم التحقق من صحة النتائج من خلال القياسات الميدانية من الحفريات والحفر، إلى جانب عمليات المحاكاة التي تؤكد إشارات الرادار التي نشأت تحت الحطام.

وعلى المريخ، يمكن لأنظمة مماثلة الاستكشاف الجليد المدفون ورسم خريطة للحطام الموجود فوقه، مما يؤدي إلى تحديد الميزات التي لا تستطيع المركبات المدارية رؤيتها. وبدلاً من الحفر بشكل أعمى، يمكن لمخططي المهمة استهداف المواقع التي يقع فيها الجليد بالقرب من السطح، مما يوفر صورة أوضح عن عمقه وتوزيعه.

وقال أجيلار في البيان: “كنا نعلم بالفعل أن الرادار المخترق للأرض يعمل، لكن هذه كانت المرة الأولى التي قمنا فيها بتثبيته على طائرات بدون طيار واختبرنا كيف يمكننا وضعه موضع التنفيذ”. “على سبيل المثال، تعلمنا الارتفاع والسرعة التي يجب أن تطير بها الطائرة بدون طيار، بالإضافة إلى أهمية الطيران في اتجاه تدفق النهر الجليدي، وكيفية التأكد من محاذاة الرادار بشكل صحيح للكشف عن الجليد.”

بدلاً من استبدال المركبات المدارية أو روفرزمن المحتمل أن تكون الطائرات بدون طيار بمثابة كشافة وسيطة في استراتيجية الاستكشاف متعددة الطبقات: المدارات تحديد مناطق واسعة، وتقوم الطائرات بدون طيار بتحسين تلك الخرائط بدقة عالية، وتقوم المهام السطحية بالحفر والتحليل. يمكن لهذا النهج أن يقلل المخاطر ويحسن الكفاءة من خلال توجيه البعثات إلى المواقع الواعدة.

وتمتد الآثار إلى ما هو أبعد من الخدمات اللوجستية. يعد الجليد المائي الموجود على المريخ بمثابة أرشيف علمي لـ الظروف المناخية الماضية وموردًا محتملاً لرواد الفضاء في المستقبل، حيث يدعم مياه الشرب وإنتاج الأكسجين والزراعة. يمكن أن يؤدي استهداف المواقع الصحيحة أيضًا إلى تحسين فرص اكتشاف علامات الحياة الماضية.

الفكرة مبنية على فكرة ناسا هليكوبتر ابداع، والتي أظهرت طيرانًا قويًا في الغلاف الجوي الرقيق للمريخ وفتحت الباب أمام منصات علمية جوية أكثر قدرة.

وقال أجيلار في البيان: “نحن نسد الفجوة بين عمليات الرصد المدارية اليوم والمستقبل البعيد، حيث يهبط رواد الفضاء على المريخ ويقومون بملاحظات على الأرض”. “وهذا يمنحنا طريقة لاستكشاف الأنهار الجليدية الآن من الجو.”

ولا تقترح الدراسة استبدال هياكل المهام الحالية، بل تعزيزها بأنظمة جوية تجعل الاستكشاف أكثر دقة وقابلية للتكيف. ومن خلال استعارة تقنيات من دراسات الأنهار الجليدية على الأرض، يحول العلماء اكتشاف الجليد المدفون إلى شيء أكثر عملية لاستكشاف المريخ في المستقبل.

وكانت النتائج التي توصلوا إليها تم النشر في 24 مارس في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب.