* پوریا ناظمی

تا ۲۰ روز دیگر مریخ نورد ناسا به نام آزمایشگاه علمی مریخ (MSL) که به نام کنجکاوی (Curiosity) نیز شناخته می شود، وارد مدار مریخ می شود تا مراحل نفس گیر فرود خود را آغاز کند. این مریخ نورد، بزرگترین، گران ترین و پیشرفته ترین روباتی است که به قصد کاوش سیاره سرخ قدم بر این سیاره هیجان انگیز می گذارد. به همین مناسبت در قالب پرونده ای سعی می کنم مطالب متنوعی درباره  مریخ و مریخ نوردها و موضوعات مرتبط با آنها منتشر کنم. این اولین قسمت این پرونده است که به گفتگو با یکی از مهندسان ماموریت های مریخ اختصاص دارد. این گفتگو در اصل برای انتشار در ماهنامه نجوم تهیه شده بود که قسمت اول آن در این ماهنامه منتشر شد و اکنون متن کامل آن را می توانید در ادامه بخوانید.

—–

هر ماموریت فضایی برای خود داستانی منحصر به فرد دارد. این داستان از مدت ها پیش ازآنکه خبری از یک ماموریت به گوش عموم برسد آغاز می شود. علایق جامعه علمی، توان مهندسی و فناوری، هزارتوی تامین بودجه و تصویب و در نهایت طراحی و ساخت و اعزارم ماموریت بخش هایی از این داستان طولانی هستند. مهندس دارا صباحی در گفتگو با ماهنامه نجوم بخش هایی از این داستان دلکش را برای شما روایت می کند. او همچنین برخی از  خاطرات خود از داستان های کمتر شنیده شده برخی از ماموریت های معروف جی پی ال که در زمان خود توجه عموم را به خود جلب کرد، با شما به اشتراک گذاشته است. در این گفتگو سعی کردیم بخش مهم و کمتر شناخته شده مهندسی یک ماموریت را مورد بررسی قرار دهیم و با کمک وی بفهمیم مهندسین ناسا چه کارهایی را باید انجام دهند تا ابزاری آماده شود که داده های علمی اش به رشد فناوری و علم در جهان کمک کند. مهندس دارا صباحی در سال ۱۹۷۳ به همراه خانواده خود به ایالات متحده آمریکا مهاجرت کرد. در آن زمان او دانش آموز مقطع دبیرستان بود. در سال ۱۹۸۱ در رشته مهندسی عمران از دانشگاه UCLA فارغ التحصیل شد و در سال ۱۹۸۹ به بخش ماموریت های روباتیک ناسا یا همان آزمایشگاه جی پی ال (JPL) ملحق شد. او در این آزمایشگاه برروی برخی از محموله های علمی شاتل های فضایی کار می کرد. فعالتی که تا سال ۱۹۹۳ ادامه یافت. در این سال او به پروژه رهیاب مریخ (Mars Pahfinder) پیوست تا برروی سیستم فرود این فضا پیما به جو مریخ و فرود بر سطح آن کار کند. پس از فرود موفق رهیاب مریخ در ۴ جولای ۱۹۹۷ بر خاک سیاره سرخ، وی برای چند سال برروی سیستم های فرود یک فضا پیما برروی دنباله دارها کار کرد تا اینکه در نهایت در سال ۲۰۰۰ مسوول بخش سیستم های مکانیکی به ماموریت MER یا مریخ نوردهای دوقولوی ناسا (اسپریت و اپورچونتی) ملحق شد. پس از فرو موفق این دو ماموریت، او چند سالی را در بخش مهندسی مکانیک JPL برروی پروژه های متفاوتی کار کرد که از جمله آنها می توان به طرح هایی برای یک مه نشین و ماموریتی برای کاوش قمر اروپا اشاره کرد. او  در سال ۲۰۰۵ درسمت مهندس ارشد پروژه و مسوول بخش فرود به پروژه فونیکس ملحق شد. پس از آن بود که با سمت مسول  بخش مهندسی یکپارچه سیستم ها یا   Integrated System Engineering lead و همینطور مهندس سیستم ماموریت وارد پروژه مریخ نورد اکتشافی مریخ یا کیوراسیتی (کنجکاوی) شد. این ماموریت هم اینک در مسیر مریخ قرار دارد و قرار است در ششم آگوست سال ۲۰۱۲ بر سطح مریخ فرود آید.

مهندس صباحی (سمت چپ) در اتاق فرمان ماموریت فونیکس  

-         اگر موافق باشید گفتگوی خود را با بحث در باره بخش مهندسی یک ماموریت فضایی شروع کنیم. همه ما زمانی که درباره یک ماموریت فضایی صحبت می شود عموما به بخش علمی آن توجه می کنیم و یا درباره دست آوردهای علمی آن می شنویم. شاید خیلی از ما از نقش واحد مهندسی در طراحی و انجام یک ماموریت بی خبر باشیم. به همین دلیل مایلم به عنوان اولین سوال درباره این بخش از شما سوال کنم و همچنین از شما بخواهم درباره عناوینی که در این بخش وجود دارد برای ما توضیح دهید برای مثال مهندس سیستم پروژه یا Integrated System Engineering Lead چه معنایی دارند؟

-         اجازه بدهید ابتدا با بخش مهندسی شروع کنیم. معمولا زمانیکه یک ماموریت طراحی می شود و قرار است سفینه ای را به فضا بفرستیم، همه چیز ابتدا در بخش مهندسی شروع می شود. خیلی وقت ها ما باید مفاهیم مرتبط با یک ماموریت را  از ابتدا طراحی کرده و مشخص کنیم. دلیلش هم این است که فناوری محدود است و مهندس ها در جریان کارهای انجام شده و وضعیت موجود فناوری ها هستند. آنها می دانند چه کارهایی را می شود انجام داد، کدام یک از کارهایی که در گذشته انجام شده ، قابل تکرار است و کدام بخش ها امکان تکرار ندارد و یا باید از ابتدا طراحی شود. گاهی پیش می آید که حتی یک فناوری قدیمی که قبلا به کار گرفته شده باشد از بین رفته باشد و دیگر در دسترس نباشد. مثلا ممکن است فناوری که ۱۰ سال قبل داشتیم و از آن استفاده می کردیم الان دیگر موجود نباشد. این بخش که طراحی مفهومی یک ماموریت است را فاز اول یا پیش پروژه می نامیم. در این مرحله مفهوم یک ماموریت در حال طراحی کلی است. درون این تیم طراحی یک دانشمند هم حضور دارد که ایده های کلی علمی را که مورد توجه جامعه علمی است را مطرح می کند اما این ها هنوز نهایی و ریز شده نیست. اتفاق بعدی این است که در مرحله بعد مدیران تصمیم گیر و ارشد ناسا براساس طراحی اعلام شده، اهداف علمی و فنی را انتخاب کرده و نتیجه تصمیمشان را به ما اعلام می کنند. مثلا می گویند بر اساس این طرح مفهومی و امکاناتی که داریم  ، می خواهیم ماموریتی به مریخ بفرستیم که شامل این ابزارهای مشخص باشد. بعد از این مرحله ما وارد فاز ب می شویم . در این مرحله هدف ماموریت مشخص شده است که قرار است چه کاری را انجام بدهد. معماری آن هم از قبل و در مرحله پیش پروژه مشخص شده بود. اکنون زمان آن فرا رسیده است که وارد مرحله طراحی شویم. معماری ماموریت که به آن اشاره کردم در فاز اول انجام می شود. منظور از معماری ماموریت این است که چطور این سفینه کار خواهد کرد، به کجا داریم می رویم، قرار است که چه فناوری هایی استفاده کنیم و مواردی نظیر این. در فاز دوم یا فاز ب ، جزییات اهداف مشخص می شود. در این مرحله است که مهندسی سیستم ها بسیار فعال می شود.  هنوز در این مرحله بحث هایی مانند سامانه های پیشرانش ،الکترونیک و … مطرح نیست و مورد طراحی قرار نمی گیرد. به طور ساده در این مرحله ما باید بر اساس طرح معماری ماموریت و چیزی که به عنوان هدف به ما اعلام شده مشخص کنیم که چه چیزهایی لازم داریم. باید همه جزییات لازم سفینه را بنویسیم. اینکه چقدر نیرو لازم داریم ، قدرت پردازش چقدر است چه جرمی باید داشته باشیم برای و مواردی از این دست. زمانی که این موارد مشخص شد، در فاز بعدی، تیم مهندسی به بخش های جزیی تر خرد و تقسیم می شود و هر بخش مسولیت یکی از وجوه کار را بر عهده می گیرد. برای مثال بخش هایی مانند مهندسی سیستم های مکانیکی، مهندسی سیستم های الکترونیکی و … فعال می شوند که هر یک از این تیم ها وظیفه دارند تا یک زیر سیستم (ساب سیستم )را طراحی کنند. آنها وظیفه دارند این زیر سیستم ها را طراحی کنند، اگر لازم است بسازند و یا بخرند و در نهایت تحویل پروژه بدهند. وقتی هر یک از آنها بخش مورد نظر خود را تکمیل کردند و تحویل پروژه دادند، همه آنها در نهایت در خود جی پی ال کنار هم قرار می گیرد و نهایی شده و سوار می شوند. ما باید برنامه سوار کردن، تست کردن و برنامه ریزی های پیش از پرواز را انجام دهیم. آخرین مراحله پرواز سفینه و بعد از رسیدن به هدف خواهد بود. خود این طراحی سیستم ها هم دراای لایه های متنوعی است. یک لایه بالایی که به مهندسی سیستم پروژه معروف است تعیین می کند که یک ماموریت چه نیازهایی را دارد . لایه های پایین تر مهندسی سیستم فضا پیما و مهندسی سیستم محموله است. خود این لایه ها کار خودشان را به لایه های کوچک تر می شکنند. سمتی که به عنوان مهندسی سیستم پروژه تعریف می شود در واقع طراحی لایه بالایی است که کل ماموریت را طراحی می کند و کلیات و مفاهیم و نیازمندی های آن را بررسی می کند. سمت من در ماموریت MSL   کمی با این سیستم جاری متفاوت بود. دلیل آن هم به تاریخچه این ماموریت بر می گردد. این ماموریت قرار بود ۲۰۰۹ پرواز کند که با تاخیر مواجه شد. این شکست بزرگی برای جی پی ال بود. اون موقع من تازه کارم روی فونیکس را تمام کرده بودم و اصلا قرار نبود روی MSL کار کنم. وقتی این اتفاق افتاد از من دعوت شد که روی این سیستم کار کنم. من هم تنها شرطی که برای قبول آن گذاشتم این بود که بخش های محموله ، پرواز و دیگر بخش ها  از جمله سر مهندسی به من گزارش بدهند. به همین دلیل آنها یک عنوانی برای این سمت من گذاشتند که معمولا رایج نیست و استفاده نمی شود این همان سمت Integrated System Engineering Lead  است.

مقایسه ۳ مریخ نورد سوجورنر، اسپریت/اپورچینوتی و کنجکاوی از نظر ابعاد

-         پس این عنوان با توجه به سابقه این ماموریت به طور خاص ایجاد شد؟

-         دقیقا. با توجه به سابقه آن و اینکه من در این پروژه نبودم و با آن شرایط وارد پروژه شدم این سمت با این عنوان مطرح شد. البته من هم توصیه کردم که حتی الامکان از این عنوان استفاده نکنند. چرا که در این شرایط وظیفه یک نفر یک باره به طور چشمگیری افزایش پیدا می کند و مسولیت سنگینی بر عهده او قرار می گیرد. به هر حال بخش عمده ای از مشکلات کار ما  غیر از مسایل فنی، مسایل و مشکلات ارتباطات اجتماعی درون پروژه است . بخش مهندسی شاید ساده ترین کار ما باشد اما این کار یک کار گروهی است و سخت ترین بخش آن ایجاد ارتباطات و هماهنگی های افراد و بخش ها  است. که بخش های متفاوت را باید هماهنگ کرد.

-         فکر می کنم همین مشکلات هم بود که عملا در پروژه ای مانند قطب نشین مریخ مشکل ساز شد و باعث شد تا گروه هایی که بخش های خرد شده پروژه را انجام می دادند نتوانند به خوبی هماهنگ کنند و ماموریت در نهایت شکست خورد.

-         دقیقا ! البته یک تفاوت عمده هم در این میان وجود دارد. MSL  یک ماموریت ۲/۵ میلیارد دلاری است. و فقط در بخش مهندسی آن بیش از ۱۰۰ نفر مشغول هستند. در آن ماموریت کل بودجه فقط ۱۵۰ میلیون دلار بود که آن هم عملا برای دو ماموریت تعیین شده بود و خیلی تیم کوچکی داشتند. این درست است که مشکل اصلی در آنجا به دلیل نبود ارتباطات درست به وجود آمد اما مشکل این نبود که آنها نمی دانستند این ضعف وجود دارد بلکه مشکل اینجا بود که بودجه کافی در اختیار تیم نبود تا بتوانند افراد را در دسترس قرار دهند و این ضعف را پوشش بدهند.

-         همین مساله  هم بود که باعث شد برنامه مریخ در ناسا و جی پی ال تشکیل شود؟

-         در واقع برنامه مریخ از قبل تر ولی با نام های دیگر شروع شده بود. شاید شروعش را بشود به رهیاب مریخ برگرداند اما بعد از آن شکست ها بود که رهبری بخش مریخ از جی پی ال خارج شد و در قالب برنامه مریخ زیر نظر مقر اصلی و هیات رییسه ناسا قرار گرفت و جی پی ال تبدیل به بازویی در این برنامه برای ناسا شد.

-         شما در ماموریت فونیکس هم نقش داشتید که داستان پر ماجرایی داشتید. این ماموریت هم تاریخچه جالبی داشت و درواقع از دل شکست های قبلی بیرون آمده بود.

-         بله فونیکس داستان طولانی دارد. من برای اینکه این داستان را تعریف کنم  باید برگردم به سال ۱۹۷۶ یعنی زمانی که ماموریت های وایکینگ انجام شد. بحثی در آن زمان بود که آیا باید به کمک کیسه های هوایی فرود بیاییم یا با کمک موتورها که اصطلاحا فرود سخت یا هارد لندینگ نامیده می شود. در آن موقع فناوری کیسه های هوایی خیلی پر خطر بود و به همین دلیل فرود با کمک موتورهای جنبی در دستور کار قرا رگفت. حدود ۳ میلیارد دلار هزینه این ماموریت در آن موقع بود. یعنی طراحان آن قدر پول داشتند که بتوانند موتورهایی که می خواهند را بسازند و توسعه دهند. به دلیل عدم پیدا شدن حیات، کاوش های مریخی با تاخیر چند سال مواجه شد. در اوایل دهه ۹۰ برنامه ای معرفی شد به نام بررسی اقلیمی مریخ. در این برنامه ناسا اعلام کرد می خواهد به جای یک برنامه گران قیمت یک پروژه ارزان تر را انجام بدهد که شامل یک مریخ نورد هم می شد و با سیستم کیسه های هوایی روی مریخ فرود بیایید. این مامرویت به نام رهیاب مریخ معروف شد،. که شامل یک مریخ نورد کوچک به نام سوجورنر هم بود. طرح قطب نشین مریخ وارد پروژه ای به نام دیسکاوری شد که در اساس ربطی به مریخ نداشت. قصد بر این بود که  این ماموریت را با فناوری وایکینگ انجام بدهند اما آن فناوری ها دیگر در دسترس نبود سیستم موتورها و رادیو ها و … دیگر در دسترس نبود. به همین دلیل مجبور شدند برخی از سیستم های قبلی را برای برنامه جدید توسعه داده و از آنها استفاده کنند و به دلیل مشکلات بودجه ای که وجود داشت امکان آزمون های قبلی بسیار محدود بود و به همین دلیل هم در نهایت طرح قطب نشین مریخ شکست خورد. زمانی که من روی فونیکس کار می کردم حداقل ۱۲ مورد مشکلی پیدا کردیم که می توانست عامل شکست برنامه قطب نشین قبلی مریخ و این فضا پیما  باشد.

مریخ نورد فونیکس (ققنوس) بر قطب مریخ 

بعد از این شکست بود که برنامه بعدی مریخ کنار گذاشته شد و همچنین برنامه مهم دیگری هم داشتیم به نام نمونه برداری از خاک مریخ یا MSR که آن هم کنسل شد. وقتی این اتفاق ها افتاد من هیچ وقت فکر نمی کردم  آن قطب نشین مریخ هیچ وقت پرواز کند. من اون موقع بااین طرح آشنا شده بودم . ما ۶ ،۷ نفر هستیم که روی رهیاب مریخ کار کرده ایم و نحوه فرود روی مریخ را توسعه داده ایم و برای همین الان هر برنامه ای که در این زمینه باشد همیشه ما روی آن کار می کنیم. زمانی که آن  طرح شکست خورد گروه ما ایده و مفهوم طرح MSL  فعلی را مطرح کردیم. در آن طرح اولیه فکر می کردیم ایده فرود نرم را باید کنار بگذاریم اما در این بین یک دانشمندی از دانشگاه آریزونا از یک ایده رقابتی استفاده کرد و طرحی را ارایه داد که با کمک ایده های قبلی این بار به قطب شمال برویم. طرح های رقابتی طرح هایی هستند که از سوی نهادها و افراد مختلف پیشنهاد می شوند و اقتصادی ترین و کارآمدترین آنها برنده می شود.  بدین ترتیب این داستان دوباره زنده شد و فونیکس در دستور کار قرار گرفت. راستش من  برای آن ماموریت خودم را داوطلب کردم. یک علت هم این بود که من فکر می کردم این ماموریت خیلی خطرناکه و یک شکست دیگر همه برنامه های بعدی ما را تحت شعاع قرار می داد تقریبا هیچ کسی نمی خواست روی این برنامه کار کند چون تقریبا همه مطمئن بودند این هم شکست می خورد. این تاریخ چه فونیکس است. به نظر من ۷۰ درصد خوش شانسی داشتیم و ۳۰ درصد هم مهندسی خوب به کمکش آمد و در نهایت در این ماموریت با همه مشکلاتی که این سفینه برای فرود داشت به هر حال به نتیجه رسید.

-          ولی در نهایت ماموریت موفقی بود

-         بله موفق بود اما بین دانشمندانی که من با انها کار می کنم درباره این موفقیت اختلاف نظر وجود دارد و بسیاری از آنها فکر می کنند که موفقیت چندانی هم نبود دلیلش هم این بود که ابزار تیگا(The Thermal and Evolved Gas Analyzer)   خوب کار نکرد و ما نتوانستیم به بررسی ساختارهای ارگانیک بپردازیم. در باره پیدا کردن یخ آب راستش همون لحظه ای که فرود آمدیم ۲ روز بعدش می دانستیم  روی یخ هستیم و آزمایش چندای لازم نبود که به ما بگوید یخ پیدا شده است همه می دانستند روی یخیم . می توان گفت یک مقداری بزرگ نمایی کردیم روی پیدا کردن یخ در قطب مریخ که از قبلش هم مشخص بود.

-         شما در صحبت های خود یکی دو جا اشاره کردید که برخی از فناوری هایی قبلی از دسترس خارج می شوند. یعنی فناوری که قبلا وجود داشته و استفاده کرده ایم،  الان دیگه در دسترس نیست. چطور این اتفاق می افتد که ما فناوری را از دست می دهیم؟

-         عرضه و تقاضا. وقتی یک محصولی استفاده نشود از رده خارج می شود. به خصوص این تجهیزات که خیلی خاص هستند برای مثال، یک رادار که برای ماموریتی در مریخ طراحی شده است، هیچ کاربرد دیگری ندارد. وقتی مثلا ۲۰ سال هیچ مشتری برای آن وجود نداشته باشد آدم ها بازنشسته می شوند. کارخانه هایی که بخش های ابزارها را می ساخته اند عوض می شوند و بدین ترتیب آن فناوری از دسترس خارج می شود. این اتفاق برای آپولو ها هم افتاد. وقتی مشتری نباشد و تولید کننده تغییر کند استفاده از آن فناوری نیازمند تعریف و طراحی و ساختن دوباره آن از اول است. دقت کنید که ما به شدت نیازمند دقت در تکرار تولید یک ابزار خاص هستیم چون کوچکترین تغییری که در آنها اتفاق بیفتد باید کل طراحی و همه چیز از اول انجام بشود. پس تکرارش خیلی فرقی با اینکه از اول طراحی بشود ندارد. مثلا برای MSL  ما موتورهای وایکینگ را استفاده کردیم . اتفاقا یادم هست دو تا از این ها را در جی پی ال پیدا کردیم که خودش شگفت انگیز بود و دوباره این ها را توسعه و بهسازی کردیم که چندین میلیون دلار و چند سال زمان صرف همین مساله شد. البته خیلی هم مشکل پیش آمد.

مریخ نورد کوچک سوجورنر در کنار سنگی به نام یوگی از دید دوربین رهیاب مریخ 

-         شما در پروژه به یادماندنی رهیاب مریخ هم حضور داشتید.  این ماموریت اولین مریخ نورد را با خود به مریخ برد. چقدر در آن زمان کار روی این ماموریت برای شما چالش برانگیز بود؟

-         هم رهیاب و هم مریخ نورد سوجورنر خیلی چالش برانگیز بودند. اما توجه کنید که  مریخ نورد آن زمان با امروزی ها قابل مقایسه نبود و کاملا از یک  کلاس دیگر بود . در مقابل مریخ نوردهای امروزی ،سوجورنر حکم اسباب بازی را داشت و شبیه ماشین های کنترلی کار می کرد و هزینه زیادی هم نبرد. در آن ماموریت بخش اصلی خود رهیاب و  مشکل ترین بخش آن هم مرحله فرود بود. چون اولین باری بود که در جی پی ال می خواستیم با کیسه هوایی فرود بیاییم. روس ها امتحان کرده بودند اما برای ما اولین بار بود. همه بخش ها باید طراحی و سپس به جاهای مختلف سفارش داده می شد و این کار روی هم رفته خیلی چالش برانگیز بود. در مورد مریخ نورد کارمان راحت تر بود چون می توانستیم روی زمین آزمایشش کنیم و شرایط عملکردش در مریخ با زمین متفاوت نبود. تیم کوچکی داشت و بودجه زیادی هم نبرد و ساختش هم خیلی ساده تر از خود مریخ نشین بود. کاری که برای مریخ نورد خیلی سخت بود، خروج آن از رهیاب و قدم گذاشتن روی مریخ بود. چون وقتی با کیسه هوایی می آییم ممکن است برای خروج مریخ نورد مشکل پیش آید برای همین ما سطوح شیب داری را طراحی کردیم که سوجورنر بتواند از آن بیرون بیایید. موفقیت فرود رهیاب همه چیز را عوض کرد و من هنوز تاثیر موفقیت آن را در ماموریت های امروزمان هم می بینم

-         و بعدش هم دوقلوهای مریخ نورد از همین الگو اما در مقیاس بزرگتر استفاده کردند؟

-          اتفاقی که افتاد این بود که وقتی ما آن شکست ها را پشت سر گذاشتیم. مارک ادلر ایده ای مطرح کرد که مریخ نوردی که قرار بود در یکی از طرح های قبلی که مربوط به برگرداندن نمونه های مریخ به زمین بود، نمونه ها را جمع کند به طور مستقل طراحی کرده و درون محفظه فرود مشابه رهیاب بگذاریم. محاسبات را انجام دادند و دیدند امکان پذیر است و این ایده را مطرح کردند در آن زمان ناسا به حدی از شکست ها ناراحت و مشتاق یک موفقیت بود که این طرح را فقط پس از ۳۰ روز بررسی تایید کردند. این واقعا زمان کمی برای چنین بررسی است آن هم برای دو ماموریت همزمان. این به نوعی نشان دهنده علاقه ناسا به موفقیت و تشنه بودن آنها برای کسب یک موفقیت بود. من اون موقع داشتم روی MSL   کار می کردم اما وقتی مشخص شد که جرم فرود MER حداقل ۵۰ درصد بیش از رهیاب است با توجه به سابقه ای که در کار روی رهیاب داشتم، من هم وارد این برنامه شدم و مسولیت معماری پروژه را بر عهده گرفتم. چالشی که در MER  داشتیم خیلی جالب بود. مشکل این بود که باید این مجموعه را به طور دقیق در فضای محدودی که در اختیار داشتیم جا می دایدم به طوری که وقتی کار ما تمام شد حتی یک سوزن هم نمی شد به آن اضافه کرد و از همه فضا استفاده کرده بودیم. حداقل ۷۰ مکانیسم طراحی شد که این سیستم جمع شده را باز کند و به حالت عملیاتی برگرداند این  یکی از پیچیده ترین کارهایی بود که تا حالا انجام دادم چون شما تصور کنید ۷۰ مکانیسم باید به ترتیب و دقیق عمل کند و هر کدام خراب می شد کل ماموریت به خطر می افتاد.

نمایی گرافیکی از مریخ نورد های دو قلوی مریخ؛ اسپریت و اپورچینوتی (روح و فرصت)

-         برای مراحل فرود هم خیلی ها نگران بودند که آیا ماموریت می تواند  ضربه های متوالی ناشی از فرودرا تحمل کند یا نه؟

-         البته چون ما از طراحی رهیاب استفاده کرده بودیم از این بابت خیلی نمی ترسیدیم چون یک بار امتحان شده بود ولی با توجه به جرم زیاد محموله خوش شانسی عمده ما مربوط به محل فرود بود که در یک محل تا حد امکان نرم و شنی اتفاق افتاد. نقطه ضعف کشنده این سیستم، فرود محیط سنگی است. سنگ تیز می تواند به کیسه های هوا آسیب زند و خطر ایجاد کند. ما بارها فرود را روی سنگ ها آزمایش کردیم ولی در شرایط مریخ با چنین وزنی، برخورد با سنگ می توانست مصیب بار در اسپریت و اپورچیونتی ما در سطح نرم تر و بدون سنگی فرود آمدیم اما در رهیاب در محیط سنگلاخی نشستیم که در نتیجه خطر فرود شاید برای رهیاب بیشتر از دو قلو ها بود. سرعت فرود رهیاب هم بیشتر بود و به همین دلیل آن فرود به نظرم بیشتر چالش برانگیز بود.

-         درباره این دو مریخ نورد دوقلو، موضوع مهم دوام آنها در شرایط استثنایی مریخ است. اینکه به جای ۹۰ روز چندین سال کار کنند. برخی از مردم این را به نوعی معجزه مهندسی می دانند اما واقعا چقدر این به طراحی و مهندسی مربوط می شد و چقدر خوش شانسی ناشی از شرایط مریخ بود؟ اصلا آیا پیش بینی می شد که این دو چنین مدت طولانی را کا رکنند؟

-         نه واقعا پیش بینی نمی شد. بخشی که باید دوام می آورد عمدتا بخش مکانیکی بود. اجازه بدهید این را به دو قسمت تقسیم کنیم . یکی بخش مکانیکی بود و یکی بخش نیرو در بخش مکانیکی که من مهندسی اش را بر عهده داشتم ما عملا دو کار انجام دادیم که در مورد طول عمر زیاد، نقش بازی کرد. یکی این بود که همه سیستم ها را ضد غبار طراحی کردیم به طوری که غبار نتواند وارد بخش های مکانیکی سیستم شود و به آنها آسیب رساند. کار دیگر روی موتورها بود که موتورهای قابل اطمینان ولی ارزان قیمتی را برایشان استفاده کردیم. بخش دیگر کار مربوط به نیروی محرکه بود. در این مورد شما با دو مساله مواجهید. یکی اینکه این سیستم های خورشیدی وابسته به باتری هستند یعنی باتری ها باید این قابلیت را داشته باشند که روزها شارژ شوند تا در شب بتوانند نیروی لازم را تامین کنند . باتری که انتخاب شد، این قابلیت را داشت که هزاران بار شارژ شود در حالیکه باتری های رهیاب چنین قابلیتی را نداشتند.  فناوری باتری خیلی پیشرفت کرده بود و این نقطه قوت ما بود . موضوع دیگر خود صفحات خورشیدی بود که برای ۳ ماه طراحی شده بود. بر اساس داده های رهیاب ما یک شبیه سازی از وضعیت غبار روی مریخ داشتیم. ما هرروزی که روی مریخ باشیم  یک مقداری از جذب انرژی ما به دلیل غباری که روی صفحات خورشیدی می نشیند کاهش پیدا می کند.  ما آن مدل غبار را برای این ماموریت به کا ربردیم و طراحی را به گونه ای انجام دادیم که بین ۳ ماه تا حداکثر ۶ ماه این صفحات نیروی مریخ نورد را تامین کنند. علت اینکه این مریخ نوردها ۸ سال دوام آوردند بر می گردد به گردباد های مریخی. این واقعا تنها موضوعی بود که بازی را عوض کرد چیزی که ما نمی دانستیم این بود که در مریخ تا این حد این گردباد های کوچک فراوانند. هر بار که آنها از روی سفینه رد می شدند غبارهای روی صفحات خورشیدی را پاک می کردند. بنابراین ما بدون اینکه بدانیم با شرایطی مواجه شدیم که صفحات به طور مداوم تمیز می شدند این فقط خوش شانسی ما بود. البته یک مقدار هم طبیعت کار مهندسی است که به این موضوع کمک می کند. ما در طراحی های خودمان تا حد زیادی محافظه کار هستیم چون ما هیچ وقت دقیقا نمی دانیم با چه شرایطی رو بره می شویم  بنابراین ابزاری که طراحی می شود باید برای شرایط بالاتر یا پایین تر از شرایطی که انتظارش را می کشیم هم پاسخگو باشد. وقتی این بازه های اطمینان روی هم جمع می شوند معمولا توانایی ابزارها بسیار فراتر از آن چیزی می شود که از ابتدا انتظارش را داشتیم.

-         برگردیم به ماموریت MSL . این  سنگین ترین ابزاری است که تا کنون به مریخ فرستاده شده و از طرف دیگر در سامانه فرود هم به سیستم فرود با کمک موتورهای جنبی  برگشتید.

-         بزرگترین چالشی که در این سفینه داشتیم ابعاد آن بود. این بزرگترین مساله ای بود که با آن مواجه بودیم و در واقع همه بخش های طراحی مراحل فرود و فرستادن آن به دلیل ابعادی که داشت تبدیل به یک چالش جدی و جدید برای ما شده بود. یکی از مسایل مهمی که در این باره با آن مواجه بودیم و آن را حل کردیم، ایده فرود مستقیم برروی چرخ ها بود. ما می گفتیم چرخ های یک مریخ نورد برای این طراحی شده است که در شرایط سخت مریخ کارآمد باشد و آن را مثلا از افتادن و سقوط کردن از روی سنگ های مریخی محافظت کند خوب چرا ما ازا ین چرخ ها برای فرود استفاده نکنیم. این مساله و قبولاندن آن به یک مبارزه برای ما بدل شد چون هیچ کس فکر نمی کرد چنین راهی هم می تون برای فرود در نظر گرفت. همین تیم چند نفره ای که به آن اشاره کردم کار دشواری را پشت سر گذاشت تا این مفهوم جدید فرود را توسعه داده و طراحی کرد.همه ما هم اعتقاد داشتیم که این روش مسیر آینده است و در واقع تنها راهی است که امکان انجام این کار وجود دارد. همه ما می دانستیم ایده هم خیلی دشوار و هم جدید است اما هیچ کدام هم از این مفهوم نمی ترسیدیم. چیزی که در این مسیر برای ما خیلی چالش برانگیز بود بحث رادار بود و این که باید برخی از ساختارها مثل سپر حرارتی و سپر محافظتی ورود را اصلاح می کردیم. البته این ها در مقایسه با مساله اصلی ما که ابعاد و جرم محموله ای بود که قرار بود فرود بیاید ساده و کوچک به شمار می رفتند.

مراحل فرود مریخ نورد کنجکاوی 

البته در این مسیر اشتباهاتی هم مرتکب شدیم. یکی از بزرگترین اشتباهات تاریخی آزمایشگاه به نظر من در باره طراحی سیستم الکترونیکی این سفینه بود. البته مشکل بیشتر مساله فنی نبود و این بود که افراد درستی با تجربه های درست در جای مناسبی قرار نداشتند و این مساله باعث وجود مشکلاتی در بخش ناوبری شده بود سه سال پیش که من هم وارد این پروژه شدم در واقع تجربه چندانی در این بخش نداشتم اما باید سیستم ناوبری را دوباره درست می کردیم. مساله اینجا بود که MSL  دو تا سیستم ناوبری دارد ما آخرین باری یکه از سیستم دوگانه استفاده کرده بودیم مربوط به کاسینی بود و ما آن تجربه را از دست داده بودیم مهندسانی که مسوول طراحی این ماموریت بودند تجربه کاسینی را نداشتند و از مفهوم MER استفاده کرده بودند. و البته کمی ایده های خودشان را وارد کرده بودند و درنهایت درست از آب در نیامده بود. چون دو رشته ناوبری باید همزمان فعال بشود . اینجوری فکر کنید. به جای اینکه ما یک سیستم پشتیبان داشته باشیم که اگر اولی کار نکرد دومی جای آن را بگیرد در این مورد دو سیستم داشتیم که هردو باید درست کار می کردند تا ماموریت موفق بشود. در این سه سال بعد از به تاخیر افتادن ماموریت کاری که ما کردیم این بود که معماری این بخش را تغییر دادیم. اکثر کار هم مربوط به همین سیستم دو گانه ناوبری بود. مشکل اصلی ما فناوری پیچیده و پیشرفته نبود بلکه در هسته اصلی ماموریت و طراحی دچار مشکل بودیم.

-          درباره خود امکانات روی مریخ نورد چه طور؟ به نظر می رسید بازهم محدویدت فضا برای شما مطرح بود.

-         البته اون بخش برای ما علی رغم مساله ساز بودن خیلی پیچیده و غیر ممکن نیست . چون مثلا ما در باره کاسینی یک ابزار بسیار بزرگ و یک سفینه جنبی داشتیم که باید کنار هم قرار می دادیم و این تجربه را داشتیم . من روی یک ماموریتی کار کرده ام که در شاتل قرار میگرفت و تقریبا همه فضا محموله شاتل را پر می کرد. ما آن را در همین ساختمان مونتاژی که MSL را کار کردیم سوار کردیم و آن خیلی بیشتر از ام اس ال پیچیدگی داشت. این کاری است که ما در جی پی ال خیلی خوب از عهده آن بر می آییم. بحث سوار کردن و انتقال محموله اگرچه خیلی کار می برد ولی انجام پذیر است. البته باید با دقت بسیار بالایی به همه جزییات توجه کنیم.

-         فکر می کنید از بین این همه ماموریتی که در آنها مشارکت داشتید کدامیک برای شما از نظر مهندسی و طراحی بیش از همه دشوار و یا چالش برانگیز بوده و باعث جهش فناوری یا تغییر مسیر شده است؟

-         خیلی سخت است که بخواهم به این پرسش پاسخ دهم. چون همه آنها به نوعی دشواری داشته اما به نظرم رهیاب از همه چشمگیر تر بوده است. چون با وجودی که ماموریت کوچکی بود و تقریبا با یک بودجه بی نهایت کوچک و به نظر غیر ممکن کارش را شروع کرد اما همه چیز را تغییر داد. هنوز هم تکنیک هایی که ما در رهیاب انجام دادیم کارآمد است. بخش مهمی از کاری که برای ما مساله ساز است قابلیت آزمودن و تست کردن روش ها و تکنیک ها است. تکنیک هایی که اون موقع کار کردیم هنوز کار می کند و آزموده شده است. چیزهایی مثل تحمل روز و شب مریخ، ارتباط با زمین از روی مریخ یا اینکه چگونه می توانیم با نیروی کم در آن محیط دوام بیاوریم و … همه این ها را ما در رهیاب توسعه دادیم . به همین دلیل من فکر می کنم رهیاب واقعا چالش برانگیز بود. اگرچه الان که به آن نگاه می کنید به نظر نمی آید. چون خیلی موفق بود و کارش را درست انجام داد اما راه جدیدی پیش پای ما باز کرد.

-         یکی از ماموریت هایی که اشاره کردید و خیلی هم در باره اش صحبت می شد و افکار عمومی هم دنبالش بود مارس سمپل ریترن بود یا بازگرداندن نمونه های خاک مریخی به زمین بود.  آیا امیدی هست که این ماموریت دوباره در دستور کار قرار بگیرد.

-         امید هست ولی در زمان ما و با شرایط اقتصادی موجود و شرایط ارتباطی که با اروپا داریم ،کمی دور از ذهن است. هم اروپا و هم آمریکا الان مساله بودجه دارند. من نظر شخصی ام را می گویم و این نظر بر مبنای مطالعه رسمی نیست. اما برداشت من این است که این ماموریت بودجه اش از ۶ میلیارد دلار بیشتر خواهد بود. وقتی شما یک ماموریت ۶ میلیارد دلاری می گذارید کلی فرصت های ماموریت های دیگر را هم از دست می دهید چون بودجه ناسا به گونه ای نیست که بتواند برای یک ماموریت بودجه جدا بگیرد و باید از بخش های دیگر بزند تا آن را در اختیار یک ماموریت قرار دهد. حالا اتفاقی که می افتد این است که اگر شما دانشمندی باشید که علاقه مند به بررسی دنباله دار ها و یا اقمار مشتری و … است پس شما وارد مبارزه ای در این باره می شوید و این بحث را مطرح می کنید که چرا تمام بودجه به چنین طرحی اختصاص پیدا کند؟ و چرا مثلا به جایآن چند ماموریت کوچک تر به اهداف دیگری مثل دنباله دارها یا سیارک ها نفرستیم؟ اتفاقی که افتاده این است که در این مورد جامعه علمی اتحاد نظر ندارند و به دو دسته مدافعان و مخالفان طرح سمپل ریترن تبدیل شده اند. و چون در جامعه علمی در این باره اتفاق نظر وجود ندارد. در این شرایط به نظرم دیدن آینده خیلی سخت می شود . به نظرم الان خیلی دور از ذهن می آید. اگربخواهد این اتفاق بیفتد باید چیزی تغییر کند چیزی در بودجه ،فلسفه یا یافته های علمی تغییر کند. مثلا اگر MSL یک چیز جالب پیدا کند همه چیز تغییر می کند. به نظرم باید بازی عوض بشود. وضع الان ما مثل بعد از وایکینگ است. الان مقاومت ها در برابر برنامه های مریخ بیشتر شده است به نظرم حتما باید اتفاقی بیفتد که بازی عوض بشود و دوباره توجه ها و حمایت ها برگردد به نظرم تا وقتی این تغییر دهنده بازی به دستمان نیامده باشد، این ماموریت تنها در بخش طراحی مفهومی باقی خواهد ماند.

-         و یک همچین چیز بزرگی که بخواهد بازی را تغییر دهد،  شاید پیدا کردن نشانه های حیات در گذشته و یا حال مریخ باشد؟

-         دقیقا . اگر بتواینم مولکول های ارگانیک پیدا کنیم که البته الان ابزارهایش را هم داریم به طور کامل آینده ماموریت های فضایی ما تغییر می کند

-         نمونه دیگر ماموریت های بازگرداندن ذرات ماموریت روسی فوبوس – گرانت بود که آن هم در مدار زمین شکست متوقف شد و شکست خورد.

-         بله! خیلی تراژیک بود . تقریبا همه تلاش های روسیه به سمت مریخ شکست خورده اند و این برایشان مهم بود. من یادم هست وقتی رهیاب داشت می رفت بالا با خودم زمزمه می کردم که فقط خراب نشو و موفق شو. چون  اگر شکست می خوردیم همه چیز تغییر می کرد. من خیلی برا روس ها و مهندسان و دانشمندانشان ناراحت شدم چون شانس خیلی بزرگی برایشان بود که بتوانند دوباره به فضا برگردند.

-         شاید اگر موفق می شدند انگیزه ها  برای همکاری اسا و اروپا و از سر گرفتن ماموریت هایی مانند سمپل ریترن تقویت می شد؟

-         هر موفقیتی فوق العاده تاثیرگذار است. چون با وجود همه مباحثاتی که سیاستمدارن روی بودجه دارند، مردم و جوان ها وقتی موفقیت را می بینند خیلی اشتیاق پیدا می کنند و البته نباید این نکته را هم فراموش کرد که موفقیت در تکرار است. نمی شود بگذاریم ۲۰ سال بگذرد و بگوییم خوب الان بودجه را بدهید باید یک زنجیره از موفقیت ها داشته باشیم. بنابراین هر موفقیتی فارغ از اینکه متعلق به کدام سازمان یا کدام کشور باشد، می تواند به اشتیاق سیاستمدارها و افرادی مانند سناتور ها و نمایندگان کنگره که باید آن را تایید کنند و بودجه آن را تامین کنند کمک می کند.

-         آیا هنوز هم روی MSL کار می کنید و یا وارد پروژه دیگری شده اید؟

-         من هنوز روی MSL کار می کنم. ما بعد از اینکه روی مریخ فرود آمدیم چند ماهی را باید صرف بررسی و اطمینان از عملکرد ابزارها کنیم. همه ابزارهای علمی یک باره فعالیت خودشان را شروع نمی کنند بلکه پس از آزمون های اولیه کم کم شروع به فعالیت می کنند. این ابزارها و آزمون های ابتدایی اشان خیلی پر خطر و پر ریسک هستند. من هم چون بخشی از وظیفه ام مدیریت ریسک ماموریت است تا آخر این مرحله که تا پایان امسال طول می کشد دراین ماموریت هستم.

-         بگذارید به آینده نگاهی بکینم فکر می کنید در بین پروژه هایی که در حال بررسی هستند و یا در دستور کار قرار گرفته اند چه از نظر مهندسی و فنی و چه از نظر اهمیت عمومی کدام یک بیش از بقیه چشمگیر تر است و به عبارت دیگر بیشتر چشم انتظار کدام یک از پروژه های آینده هستید؟

-         فکر می کنم جواب ساده است به نظرم ماموریت به مقصد  قمر اروپا، پر هیجان ترین و سخت ترین ماموریتی است که در چشم انداز داریم. الان ۱۲ سال است که اروپا را داریم به روش های مختلف در باره اش بحث و بررسی می کنیم. من این ماموریت را به عنوان مرز و چشم انداز جدید ماموریت های فضایی می دانم. مریخ جذاب است و می توانیم کار کاوش آن را  ادامه بدهیم اما اقمار یخی مشتری و زحل مکان های بسیار جذاب تری برای کاوش های ما هستند. آنها هنوز در مرحله تحول خود قرار دارند و هریک محیط خاص خودشان را دارند و چیزهایی که می توانیم از آنجا یاد بگیریم فوق العاده با ارزش و زیاد است. حتی شانس وجود حیات در آنها بسیار بالا است. البته اگر این ماموریت شکل بگیرد باید دید که آیا شامل سطح نشین هم خواهد بود یانه. درباره سطح نشین جی پی ال تجربه خیلی بالایی دارد. ولی در چنین ماموریتی به نظرم مساله سطح نشین به شدت چالش برانگیز و دشوار خواهد بود. خود مدارگرد مشکلی ندارد و قابل دسترسی است اما سطح نشین را باید به عنوان بخش جنبی در نظر گرفت مثل رهیاب که سوجورنر بخش جنبی آن بود. فضای اروپا از جهاتی شبیه به ماه است. اگر از بحث تابش هایی که در سطح اروپا با آن مواجهیم  بگذریم که البته خودش مساله مهمی است، مساله فرود مساله مهمی خواهد بود. برای مثال در مورد ماه فرود آمدن بر سطح ماه خیلی دشوار تر از مریخ است. چون ماه جو ندارد و نمی توان از تکنیکی مثل چتر برای کاهش سرعت استفاده کرد باید سافت لندینگ کنیم و این مساله نیازمند سوخت خواهد بود. خود سوخت مساله ای که ایجاد می کند افزایش جرمی است که باید با خودمان تا مقصد ببریم و این هم دشوار است و هم وزن پرتابه را افزایش می  دهد و هزینه ها را بالا می برد. بنابراین هر چقدر هم که بخواهیم سفینه کوچکی برای فرود روی اروپا بسازیم باز هم ناچار خیلی بزرگ از کار در خواهد آمد

-         حالا که از آینده می گوییم اجازه دهید در باره یکی از آینده نگرانه ترین طرح ها که بحث های زیادی هم ایجاد کرده در انتهای این گفتگو صحبت کنیم.  سفر انسان به مریخ.  فارغ از بحث هایی مثل بودجه یا بحث های روانشناسی سفر و .. آیا از نظر فنی در جایی هستیم که چنین سفری صورت بگیرد؟ این سفر در برنامه های چشم انداز ناس که هم از سوی جرج بوش و هم از سوی اوباما مطرح شد هم به چشم می خورد و حتی در برنامه بوش زمانی هم برای آن تعیین شده بود.

-         از نظر فنی قطعا امکان پذیر هست. مساله سخت این است که چگونه فرود روی مریخ را انجام دهیم. یکی از دوستان و همکاران من معتقد است چنین فرودی قابل انجام نیست اما من می گویم می توانیم آن را  انجام دهید. مشکل این است که به دلیل رقیق بودن جو مریخ وقتی ابزار ورودی شما از یک حدی بزرگتر باشد این اتمسفر نمی تواند نقش ترمز گیری قوی را بازی کند و سرعت را کاهش دهد. در نتیجه فرود روی مریخ باید شبیه به فرود روی ماه برنامه ریزی شود و این نیازمند حمل سوخت است. ما می توانیم از روی زمین به مدار زمین برویم و در آنجا سفینه نهایی را سوار کنیم.  این قابل انجام است . بنابراین از نظر فناوری قطعا امکان پذیر است اما بودجه این کار فوق العاده بالا است  و انگیزه بالایی هم  در باره آن وجود ندارد . از سوی هیچ کس انگیزه ای جدی وجود ندارد به خصوص در شرایط اقتصادی فعلی.

آیا انسان روزی قدم بر مریخ خواهد گذاشت؟ 

در باره برنامه هایی که بوش مطرح کرد دقیقا می توانم از واژه خنده دار برای توصیف آن استفاده کنم. وقتی بوش به ناسا آمد و برنامه اش را گفت همه ما که نشسته بودیم و سخنانش را گوش می دایدم،  خندیدیم چون این همه حرف زد و آخرش بودجه را ۱۲ میلیارد دلار اعلام کرد. همه خندیدند که بااین بودجه چطور می خواهید این همه کار انجام دهید . این یک طرحی با بودجه ای در حدود چندصد میلیارد دلار است . همانطور که می بینید هیچ کدام از آن برنامه ها نه تنها موفق نبود که همه آن بودجه را هم خورد و چیزی از آن بودجه بر نگشت و یک جورهایی حیف و میل شد. حتی ساده ترین بخشش که کپسول های مداری بود را هنوز توسعه نداده ایم.  بنابراین از نظر بودجه مشکل وجود دارد. من در این مورد هم معتقدم باید چیزی پیش بیاید که بازی را عوض کند در شرایط چشم اندازی که الان داریم و در شرایطی که با آن مواجهیم از نظر اقتصادی  و مسایل اجتماعی امکان پذیر نیست و باید یک جورهایی بازی عوض شود. مثلا برای آپولو ها این تغییر دهنده بازی رقابت های فضایی شوروی و آمریکا بود اگر این تغییر دهنده بازی رخ دهد امکان پذیر باشد.

-         از وقتی که در اختیار ما قرار دادید بسیار ممنون هستم. در پایان اگر فکر می کنید نکته ای هست که مایلید با مخاطبان ما که عمدتا علاقمندان جوان نجوم و فضا در داخل ایران هستند در میان بگذارید، این فرصت در اختیار شما است.

-         صحبتی که من می توانم انجام دهیم این است که فارغ از این بحث های مهندسی وغیره اکتشافات فضایی یکی از بهترین کارهایی است که بشر می تواند انجام دهد. ما داریم آینده را توسعه می دهیم  و ما در این حوزه امیدهای جدیدی برای کلیت آینده به وجود می آوریم. این کار شبیه به مان کاری است که کریستوف کلمب با فتح آمریکا برای اروپا انجام داد و افق های جدیدی را پیش روی مردم باز کرد.. ما آینده جدید را می سازیم . کار ما مشکلات الان را حل نمی کند اما می تواند در ساختن آینده ای بهتر کمک کند. من به همه مخاطبان و جوانان پیامم این است که موضوع ومساله فعالیت های فضایی  مساله آینده و امیدی برای فردا ها  است حتی اگر امروز برای ما کارآمد نباشد.