کاوش زهره به روشی نوین

به گزارش تی ای، سیاره زهره که دومین سیاره نزدیک به خورشید محسوب می‌شود، دچار برخی تغییرات آب و هوایی شده که این موضوع جو زهره را از محیطی شبه زمین به جهانی بایر تبدیل کرده است.

به گفته محققان، مطالعه سیاره زهره می‌تواند به ایجاد یک مدل از تکامل آب و هوایی در زمین کمک کند و به عنوان مرجعی برای آنچه می‌تواند در آینده رخ دهد نیز عمل کند.

اکنون مهندسان "دانشگاه ویرجینیای غربی" در فکر ایجاد نرم‌افزار کنترلی برای گروهی از ربات‌های هوایی(aerobots) هستند که می‌توانند جو زهره را بررسی کنند.

"گیلهرم پریرا"(Guilherme Pereira) و "یو گو"(Yu Gu) استادان دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا این دانشگاه که وظیفه توسعه این نرم افزار برای ربات‌های هوایی(وسایل نقلیه رباتیک مبتنی بر بالون) را بر عهده دارند، امیدوارند بتوانند در این اکتشافات نقشی اساسی ایفا کنند.

مطالعه آنها از حمایت ۱۰۰ هزار دلاری برنامه پیشبرد تحقیقات ناسا بهره‌مند شده است.

پریرا گفت: هدف اصلی این پروژه ارائه یک راه حل نرم افزاری است که به ربات‌های هوایی هیبریدی اجازه خواهد داد تا به کشف جو سیاره زهره بپرازند. اگرچه قبل از این مطالعه نیز پروژه خودروی هیبریدی پیشنهاد شده بود، اما ما از ایجاد نرم افزاری برای این موضوع مطلع نیستیم.

یکی از مفاهیم ربات‌های هوایی، "پلتفرم قابل مانور جو زهره" است و آن نیز یک کشتی هوایی هیبریدی(hybrid airship) است که از نیروی شناوری و نیروی برآر آیرودینامیکی برای کنترل ارتفاع خود استفاده می‌کند. مزیت یک ربات‌ هوایی این است که می‌تواند مانند یک هواپیما رفتار کند و از خورشید نیز برای تامین انرژی خود استفاده کند و از آن انرژی نیز برای به حرکت درآوردن موتورهای خود در طول روز استفاده کند و در طول شب نیز مانند یک بالن شناور بماند تا انرژی خود را ذخیره کند.

به گفته پریرا، نیروی شناوری این وسیله از رفتن آن به فاصله زیر ۵۰ کیلومتر یا ۳۱ مایل زیر سطح سیاره زهره و جایی که دما بسیار بالا است و به وسیله آسیب می‌رساند، جلوگیری می‌کند.

پریرا افزود: یکی از ایده‌های پروژه ما افزایش عمر باتری وسیله نقلیه از طریق استفاده بهره‌ورانه از انرژی است که این امر به آن اجازه می‌دهد در طول شب نیز پرواز کند. گفتنی است طول عمر ربات‌های هوایی در ارتفاع کروز(cruise altitude) در حدود چند ماه تا یک سال است.

نرم افزار مذکور سه هدف خواهد داشت. اولین مورد ایجاد یک "برنامه‌ریز حرکتی"(motion planner) برای وسایل نقلیه است که توسط آن به آنها دستور داده می‌شود از موقعیت فعلی خود به سمت موقعیت مورد هدف و از پیش مشخص شده توسط تیم علمی ناسا با استفاده از حداقل انرژی خود و بادهای موجود در سیاره حرکت کند. برنامه‌ریز حرکتی نرم افزاری است که روی رایانه این ربات‌های هوایی اجرا می‌شود.

پریرا گفت: برنامه‌ریز حرکتی با درک دینامیک این ربات‌های هوایی، ویژگی‌های پنل‌های خورشیدی، باتری‌های آن و ویژگی‌های جو زهره ایجاد خواهد شد. درک پنل‌های خورشیدی و باتری‌ها برای محاسبه میزان شارژ مورد نیاز وسیله برای تامین انرژی سیستم‌هایش و محاسبه زمان شارژ مجدد آن مهم است. درک اتمسفر اطلاعاتی مانند جهت و بزرگی باد، فشار، دما و شدت خورشید را در اختیار ربات‌ها قرار می‌دهد. با این مدل‌ها، این برنامه ریز حرکتی بهترین مسیر را برای ربات‌های هوایی تعیین خواهد کرد.

پریرا گفت: ما در تلاش هستیم تا یک رویکرد با انرژی بهینه را در پیش گیریم. این امری مهم است زیرا این وسیله نقلیه در حدود چهار روز به دور جو زهره خواهد چرخید و در قسمت تاریک سیاره در معرض دوره‌های طولانی بدون نور قرار خواهد گرفت که برای زنده ماندن در این دوره‌ها باید انرژی کافی داشته باشد.

هدف دوم این پروژه، بومی‌سازی ربات‌های هوایی در جو با استفاده از اطلاعات سایر وسایل نقلیه و نقشه‌های این سیاره است. در حال حاضر هیچ  سامانه موقعیت‌یاب جهانی در زهره وجود ندارد، بنابراین مکانیابی دشوار است. این رویکرد مکانیابی به ربات‌ها اجازه می‌دهد تا در هنگام کاوش گروهی در زهره کمتر گم شوند. گو و پریرا قصد دارند از انواع مختلف نقشه‌ها برای مکان‌یابی استفاده کنند.

هدف سوم این پروژه، هماهنگی این وسایل نقلیه برای بهبود مکانیابی و برآورد بهتر شرایط جوی است. به گفته پریرا، مدیریت توزیع فضایی ربات‌های هوایی موجود در جو ممکن است به هر ربات هوایی اجازه دهد تا دانش بهتری از میدان باد سه بعدی داشته باشد چرا که هر ربات هوایی اطلاعات جریان باد اطراف خود را با ربات دیگر به اشتراک می‌گذارد. تحقیقات پریرا و گو براساس مدل‌های باد سیاره زهره که توسط ناسا ایجاد شده است، خواهد بود.