هلیکوپترهای مأموریت SkyFall ناسا هنگام فرود روی مریخ مجهز به شنلهای انعطافپذیر راداری خواهند بود؛ آنتنهایی کوچک بر پایهٔ طراحی ویوالدی که قادرند تا عمق حدود ۵ متر زیر سطح را کاوش کنند.
شنلها؛ آنتنهایی برای جستجوی یخ زیرسطحی
سه نمونه از گردانبالهای مینیاتوری SkyFall به آنتنهایی مجهز شدهاند که در حالت جمعشده شبیه شنل بهنظر میرسند، اما عملکرد اصلیشان نفوذ به لایههای زیرین خاک مریخ و شناسایی وجود یخ آب است. تیم آزمایشگاه پیشرانش جت (JPL) میگوید این آنتنها با پروازهای نزدیک به سطح میتوانند لایههای ریز خاک و یخ را تفکیک کرده و نقشهای با وضوح بالا از پوشش یخهای کمعمق فراهم کنند.
چرا پرواز نزدیک به سطح؟
رادارهای مداری قادر به بررسی گستردهٔ مریخ هستند، اما از مدار نمیتوان نخستین چند فوت زیر سطح را با دقت لازم دید؛ منطقهای که احتمال تجمع رسوبات یخ کمعمق در آن بالاست. SkyFall با پروازهای کوتاه و آهسته امکان تصویربرداری راداری با تفکیکپذیری بالا از لایههای نزدیک به سطح را فراهم میکند؛ دادههایی که برای برنامهریزی مأموریتهای انسانی و تأمین منابعی چون آب، اکسیژن و سوخت حیاتیاند.
طراحی و مواد؛ سبک، انعطافپذیر و مقاوم
آنتنهای SkyFall از نوع آنتن ویوالدی هستند — تکنیکی شناختهشده از دههٔ ۱۹۷۰ — و برای دوام در شرایط فرود با لایههایی از پلیاستر و Vectran پوشانده شدهاند. سازهٔ آنتن با فنرها و نوارهای تقویتشدهٔ فیبر شیشهای طراحی شده تا هم وزن پایین حفظ شود و هم توانایی خم و بازشدن مکرر بدون افت عملکرد راداری فراهم آید.
- نفوذ راداری تقریبی: تا ۵ متر زیر سطح
- وزن هر آنتن: حدود ۱۴۲ گرم
- طول در حالت باز: تقریباً ۱.۵ برابر ارتفاع پایهٔ هلیکوپتر
- ارتفاع عملیاتی پرواز: حدود ۱۵ سانتیمتر بالاتر از زمین در حالت سکون
مینیاتوریسازی رادار و چالشهای فرود
آنتن بهگونهای طراحی شده که هنگام فرود خم شود؛ در مواجهه با سنگ یا سطوح ناهموار باید انعطاف کافی نشان دهد تا آسیب نبیند و عملکرد راداری حفظ شود. مهندسان JPL مینیاتوریسازی را طوری انجام دادهاند که حساسیت و قابلیت نفوذ راداری کاهش نیابد، حتی زمانی که هلیکوپتر تنها چند ده سانتیمتر بالاتر از سطح پرواز میکند.
آزمایشها؛ دوام بیش از نیاز مأموریت
در آزمایشگاه محیطی JPL، آنتنها بارها خم و باز شده، فرودهای شبیهسازیشده بازسازی گردیده و شرایط دمایی و پروازی سخت شبیهسازی شدهاند. نتیجه نشان داد آنتن پس از تحمل ۲۰۰ فرود شبیهسازیشده همچنان عملکرد راداری خود را حفظ میکند؛ بیش از دو برابر تعداد فرودهای موردانتظار برای مأموریت.
تأیید کارکرد قبل از پرتاب
- آزمایشهای مکانیکی و حرارتی برای اطمینان از پایداری شکل و کارکرد آنتن
- شبیهسازی صدها فرود و برخاست برای ارزیابی دوام مواد
- تأیید برقراری و دریافت سیگنال راداری پس از هر چرخهٔ فرود
ارتباط با میراث اینگنویتی و چشمانداز مأموریت
SkyFall ادامهدهندهٔ مسیر هلیکوپتر Ingenuity است؛ پروژهای که همراه مریخنورد Perseverance ثابت کرد گشتزنی هوایی در جو رقیق مریخ عملی است. اما SkyFall یک گام فراتر رفته و علاوه بر پهنهنگاری سطح، با آنتنهای شنلمانند به کاوش زیرسطح میپردازد تا نقشهبرداری منابع یخ را دقیقتر کند.
گام بعدی برای تیم مأموریت تأیید کامل مجوز پرواز سختافزار است. در صورت تحقق برنامهها، سه هلیکوپتر SkyFall به مریخ پرتاب شده و مجموعهای از پروازهای متوالی برای جستجوی یخ کمعمق انجام خواهند داد؛ تواناییای که میتواند چشمانداز مأموریتهای اکتشافی و پشتیبانی آینده را تغییر دهد.
