يحمل "مسبار الأمل"  على متنه 3 أجهزة علمية مبتكرة إلى كوكب المريخ، قادرة على نقل صورة شاملة عن مناخ "الكوكب الأحمر"، وطبقات غلافه الجوي المختلفة، مما يمنح المجتمع العلمي العالمي فهماً أعمق لعمليات الغلاف الجوي لكوكب المريخ.

ويهدف "مسبار الأمل" ضمن "مشروع الإمارات لاستكشاف المريخ" إلى توفير أول صورة متكاملة للغلاف الجوي للكوكب. لذلك صممت ثلاثة أجهزة علمية حديثة خصيصاً لإتمام هذه المهمة، ودراسة الجوانب المختلفة للغلاف الجوي للمريخ.

وعند وصول المسبار إلى المرحلة السادسة والأخيرة في رحلته المريخية بعد غد الثلاثاء وهي المرحلة العلمية، بعد استكمال إنجاز المراحل الخمس السابقة: (الإطلاق والعمليات المبكرة والملاحة في الفضاء والدخول لمدار الالتقاط والانتقال للمدار العلمي)، تبدأ هذه الأجهزة الثلاثة وعلى مدار سنة مريخية كاملة تعادل 687 يوماً أرضياً، قابلة للتمديد سنة مريخية إضافية، في أداء مهامها المتعددة، في رصد كل ما يتعلق بكيفية تغير طقس المريخ على مدار اليوم، وبين فصول السنة المريخية، بالإضافة إلى دراسة أسباب تلاشي غازي الهيدروجين والأكسجين من الطبقة العليا للغلاف الجوي للمريخ، والتي تشكل الوحدات الأساسية لتشكيل جزيئات الماء، وكذلك تقصي العلاقة بين طبقات الغلاف الجوي السفلى والعليا، ومراقبة الظواهر الجوية، مثل العواصف الغبارية، وتغيرات درجات الحرارة، فضلاً عن تنوّع أنماط المناخ تبعاً لتضاريسه المتنوعة.

كاميرا الاستكشاف الرقمية

ويحمل "مسبار الأمل" ثلاثة أجهزة علمية لدراسة مناخ كوكب المريخ، أولها: كاميرا الاستكشاف الرقمية EXI، وهي كاميرا رقمية لالتقاط صور ملونة عالية الدقة لكوكب المريخ، وتستخدم أيضاً لقياس الجليد والأوزون في الطبقة السفلى للغلاف الجوي.

وتفصيلاً، يعد هذا الجهاز عبارة عن كاميرا إشعاعية متعددة الطول الموجي، قادرة على التقاط صور بدقة 12 ميجا بكسل، مع الحفاظ على التدرج الإشعاعي اللازم للتحليل العلمي المفصل. والكاميرا مكونة من عدستين إحداهما للأشعة فوق البنفسجية والأخرى للأطياف الملونة تستخدم لالتقاط صور ذات تفاصيل واضحة للمريخ.

ويمكن للبعد البؤري القصير للعدسة أن يخفض من مقدار الزمن اللازم للتعريض الضوئي إلى وقت قصير جداً، لالتقاط صور ثابتة أثناء الدوران حول الكوكب، مما يرفع من درجة دقة وجودة الصور رغم السرعة المرتفعة التي يدور بها المسبار حول المريخ، ففي خلال وجوده في المدار العلمي يدور المسبار دورة كاملة حول الكوكب الأحمر مرة كل 55 ساعة.

ويتكون مستشعر الكاميرا من مصفوفة أحادية اللون بدقة 12 ميجا بكسل أبعادها 3:4. ويمكن التقاط الصورة وتخزينها على شريحة الذاكرة، بحيث يمكن التحكم في حجم الصورة ودقتها، مما يقلل من معدل نقل البيانات بين المسبار ومركز التحكم الأرضي.

ويستطيع المستشعر التقاط 180 صورة عالية الدقة في المرة الواحدة، ويعني ذلك إمكانية تصوير فيلم بدقة 4K عند الحاجة. ويعتبر استخدام المرشحات المنفصلة ميزة إضافية يمكنها توفير دقة أفضل لكل لون من الألوان. كذلك فإنها توفر تفاصيل أكثر دقة في الصورة مما يسهم في تقليل درجة عدم اليقين عند قياس الإشعاع للتصوير العلمي.

أما فيما يخص عدسة الأشعة فوق البنفسجية، فسيكون نطاق التردد للموجات قصيرة الطول بين (245 و275) نانومتراً بينما سيكون نطاق التردد للموجات الطويلة بين (305 و335) نانومتراً، أما بالنسبة لنظام العدسة الأخرى فسيكون تردد اللون الأحمر (625 و645) نانومتراً واللون الأخضر (506 و586) نانومتراً واللون الأزرق (405 - 469) نانومتراً.

كاميرا الاستكشاف

وتتلخص مهمة كاميرا الاستكشاف الرقمية في دراسة الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ل"الكوكب الأحمر" من خلال التقاط صور عالية الدقة للمريخ، وقياس العمق البصري للماء المتجمد في الغلاف الجوي، وقياس مدى وفرة الأوزون.

المقياس الطيفي

أما الجهاز الثاني فهو: المقياس الطيفي بالأشعة تحت الحمراء EMIRS، الذي يقيس درجات الحرارة وتوزيع الغبار وبخار الماء والغيوم الجليدية في الطبقة السفلى للغلاف الجوي. وقد تم تطوير هذا الجهاز لالتقاط ديناميكيات الغلاف الجوي المتكاملة للمريخ، باستخدام مرآة المسح الضوئي لتوفير 20 صورة في الدورة الواحدة بدقة تبلغ من 100 إلى 300 كم لكل بكسل.

ويستهدف هذا المقياس، دراسة الغلاف الجوي السفلي للمريخ في نطاقات الأشعة تحت الحمراء، وتوفير معلومات من الغلاف الجوي السفلي بالتزامن مع ملاحظات من كاميرا الاستكشاف.

ويحتوي المقياس الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، على مرآة دوارة تقيس الأشعة تحت الحمراء في نطاق 6 إلى 40 ميكرومتراً صُمم ليعطينا فهماً أفضل حول تغير حالة الطقس خلال اليوم. وعلى وجه التحديد سيستخدم هذا المقياس للبحث في الحالة الحرارية للطبقة السفلى من الغلاف الجوي، والتوزيع الجغرافي للغبار وبخار الماء والجليد المائي.

الأشعة فوق البنفسجية

أما الجهاز الثالث، فهو المقياس الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية EMUS، ويقيس الأكسجين وأول أكسيد الكربون في الطبقة الحرارية للمريخ والهيدروجين والأكسجين في الغلاف الخارجي للمريخ. وهو مقياس فوق بنفسجي مصمم لمراقبة التغيرات المكانية والزمنية للمكونات الرئيسية في الغلاف الحراري للمريخ (على ارتفاع ما بين 100 و200 كلم) والغلاف الخارجي (على ارتفاع 200 كلم) على المقاييس الزمنية.

اقرأ أيضاً:  مسبار الأمل يقترب من المريخ
 

ويتمتع هذا الجهاز بدقة طيفية يمكن اختيارها من 1.3 نانومتر و1.8 نانومتر و5 نانومترات ونطاق طيف من 100 إلى 170 نانومتراً لإجراء الملاحظات المطلوبة للانبعاثات فوق البنفسجية من الهيدروجين (H) والأكسجين (O) وأول أكسيد الكربون ( CO).

ويتكون هذا المطياف من تلسكوب أحادي العدسة يُغذي مطياف التصوير المزود بدائرة رولاند، والمجهز لعملية عدّ الفوتونات وتحديد موقعها. وتصل دقة مقياس المطياف في تحديد الأماكن للمسافات التي تقل عن 300 كم عن السطح، وهي مسافة كافية لتمييز الاختلاف المكاني بين الغلاف الحراري للمريخ الذي يقع على ارتفاع (100 - 200 كم)، والغلاف الخارجي الذي يقع على ارتفاع أعلى من 200 كم متر. ويوفر المقياس في الدورة الواحدة ما لا يقل عن صورتين للغلاف الحراري للمريخ وما لا يقل عن 8 صور للغلاف الخارجي للمريخ.

ويستهدف المقياس الطيفي بالأشعة ما فوق البنفسجية، تحديد مدى وفرة وتنوع أول أكسيد الكربون والأكسجين في الغلاف الحراري على نطاقات زمنية شبه موسمية، وحساب التركيب ثلاثي الأبعاد والنسب المتغيرة للأكسجين والهيدروجين في الغلاف الخارجي.