Η πρώτη καθυστέρηση πτήσης λόγω κακοκαιρίας σε έναν άλλο κόσμο

πτήση 19 για NASAΈχει προγραμματιστεί να δημιουργηθεί το αργότερο μέχρι την Κυριακή 23 Ιανουαρίου 2022.

Ατμόσφαιρα Άρης Πολύ λιγότερο πυκνό από αυτό της Γης. Ωστόσο, το κλίμα του Άρη έχει πολλές ομοιότητες με τη Γη: εποχές, μεταβαλλόμενοι άνεμοι, παγωμένα σύννεφα και καταιγίδες σκόνης, μεταξύ άλλων. Η πρόβλεψη καιρικών φαινομένων, όπως και για τη Γη, είναι πάντα μια αβέβαιη προσπάθεια. Κατά την προετοιμασία για την Πτήση 19, ανακαλύψαμε ότι ο απροσδόκητος καιρός στον Άρη θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα οικείο και ατυχές σενάριο εδώ στη Γη: μια καθυστερημένη πτήση. Ευτυχώς, το Ingenuity δεν μεταφέρει επιβάτες και όλες οι αποσκευές του είναι «κουβαλημένες», οπότε το αποτέλεσμα δεν είναι άλλο από την αναμονή για καλύτερο καιρό.

Με 18 πτήσεις που έχουν ολοκληρωθεί μέχρι στιγμής, οι μετεωρολογικές προβλέψεις αποτελούν πλέον αναπόσπαστο μέρος του σχεδιασμού πτήσεων του Άρη. Από την πρώτη πτήση στις 19 Απριλίου 2021, ο κρατήρας Jezero έχει προχωρήσει την άνοιξη και το καλοκαίρι. Αυτή τη στιγμή πλησιάζουμε στο τέλος του καλοκαιριού και στις αρχές του φθινοπώρου, που ξεκινά στις 24 Φεβρουαρίου. Και καθώς οι εποχές αλλάζουν, έρχονται νέες προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της χαμηλότερης πυκνότητας αέρα που απαιτούσε προσαρμογές στον τρόπο που πετάμε.

Ως μετεωρολόγοι, η δουλειά μας είναι να παρέχουμε μια αξιολόγηση των τρεχουσών καιρικών συνθηκών σε σχέση με τις απαιτήσεις της αεροπορίας. Ποιες είναι αυτές οι απαιτήσεις για αποδεκτές και ασφαλείς πτήσεις; Οι ευνοϊκές συνθήκες εξαρτώνται από δύο κύριες ιδιότητες: την πυκνότητα του αέρα και την ταχύτητα του ανέμου. Αν και δεν έχουμε το πλεονέκτημα ενός μεγάλου αριθμού μετεωρολογικών σταθμών ή δορυφόρων που περιστρέφονται γύρω από τον καιρό στον Άρη, όπως συμβαίνει στη Γη, έχουμε στη διάθεσή μας έναν αριθμό εργαλείων για να προσδιορίσουμε εάν οι συνθήκες είναι αποδεκτές για πτήση. Ο πιο χρήσιμος πόρος πρόβλεψης είναι Αναλυτής δυναμικής του περιβάλλοντος του Άρη (MEDA) – Μετεωρολογικός σταθμός που λειτουργεί στο ρόβερ Perseverance. Με αυτό το ισχυρό σύνολο εργαλείων, μπορούμε να υπολογίσουμε την πυκνότητα του αέρα, να μετρήσουμε τους ανέμους κατά τη διάρκεια της ημέρας και να παρακολουθήσουμε τις αλλαγές τους ανάλογα με την εποχή καθώς προετοιμαζόμαστε για μελλοντικά ταξίδια. Δεν είμαστε χωρίς βοήθεια από τροχιακά στοιχεία, ούτε — το έγχρωμο εικονογράφο του Άρη (MARCI) και το Mars Climate Sounder (MCS) στο Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) παρέχουν καθημερινές ενημερώσεις για την κατάσταση της ατμόσφαιρας — χρήσιμο για την κατανόηση της δραστηριότητας έξω Κρατήρας Jezero που μπορεί να επηρεάσει τον καιρό στο μέλλον.

Καθώς ο Άρης μεταβαίνει στο φθινόπωρο, αναμένουμε αύξηση της ποσότητας σκόνης στην ατμόσφαιρα παγκοσμίως. Τα επίπεδα θα παραμείνουν υψηλά κατά τη χειμερινή περίοδο (αυτή η εποχή του χρόνου αναφέρεται ως «εποχή της σκόνης»). Η σκόνη διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο κλίμα του Άρη και ο χαρακτηρισμός της είναι ιδιαίτερα σημαντικός για τις επιφανειακές προελεύσεις με ηλιακή ενέργεια, όπως η Δημιουργικότητα. Η ατμοσφαιρική σκόνη θα μειώσει την ποσότητα του ηλιακού φωτός που φτάνει στα ηλιακά πάνελ του Ingenuity, τα οποία φορτίζουν τις μπαταρίες που χρειάζονται για την πτήση. Επιπλέον, η σκόνη στην ατμόσφαιρα θερμαίνεται από το ηλιακό φως και θερμαίνει τη γύρω ατμόσφαιρα, μειώνοντας τον ήδη χαμηλής πυκνότητας αέρα στον οποίο πρέπει να πετάει η δημιουργικότητα. Τα μέλη της ομάδας επιχειρήσεων συζητούν ενεργά την επερχόμενη περίοδο σκόνης και πώς να ανταποκριθούν στις επιπτώσεις αυτού του μεταβαλλόμενου περιβάλλοντος.

Μια ισχυρή περιφερειακή καταιγίδα σκόνης εμφανίστηκε την πρώτη μέρα του νέου έτους, περιλαμβάνοντας τον κρατήρα Jezero ακριβώς όπως εντοπίσαμε την Πτήση 19. Η ύπαρξη αυτής της καταιγίδας ήρθε πολύ νωρίς – ακόμη και πριν από την παραδοσιακή έναρξη της περιόδου σκόνης! Στην πραγματικότητα, δεν έχουμε δει ποτέ μια καταιγίδα τόσο δυνατή όσο ο Άρης πριν από ένα χρόνο. Τα πρώτα σημάδια μιας καταιγίδας σκόνης που πλησιάζει εντοπίστηκαν από το Perseverance, το οποίο σημείωσε αυξημένη ανύψωση σκόνης στον κρατήρα Jezero. σε τροχιά, MRO Τράβηξα εικόνες αυτής της αυξανόμενης περιφερειακής καταιγίδας σκόνης, η οποία έδειξε σημάδια επέκτασης από το νότιο ημισφαίριο στο βόρειο ημισφαίριο – πιθανότατα προς τον κρατήρα Jezero. Η ομάδα πρόβλεψης καιρού έπρεπε να αποφασίσει να προχωρήσει το ταξίδι ή όχι. Τα δεδομένα που αναλύουμε από το MEDA και τα τροχιακά στοιχεία μπορεί να καθυστερήσουν από μερικές ώρες σε λίγες ημέρες, και έτσι έπρεπε να κάνουμε προβλέψεις για την Πτήση 19 λίγες μέρες στο μέλλον. Ήταν ξεκάθαρο ότι υπήρχε μεγάλη αβεβαιότητα στον ορίζοντα. Η ομάδα καιρού συνέστησε την καθυστέρηση της πτήσης 19, η οποία τελικά υιοθετήθηκε από την ομάδα δημιουργικότητας (η πτήση 19 είχε αρχικά προγραμματιστεί για τις 5 Ιανουαρίου 2022 ή την αποστολή Persevere 313).

Τα θεμέλια της δημιουργικότητας αποδείχθηκαν η σωστή απόφαση. Τις ημέρες που ακολούθησαν την καθυστέρηση της πτήσης, η καταιγίδα σκόνης κινήθηκε πάνω από τον κρατήρα Jezero και μπορέσαμε να δούμε ξεκάθαρα τα αποτελέσματά της τόσο στα δεδομένα MEDA όσο και από την τροχιά (Εικ. 1). Το πιο αξιοσημείωτο ήταν η απότομη πτώση της πυκνότητας του αέρα – περίπου 7% λιγότερη απόκλιση από ό,τι παρατηρήθηκε πριν από την καταιγίδα σκόνης. Αυτή η αξιοσημείωτη μείωση θα είχε βάλει την πυκνότητα κάτω από το όριο για ασφαλή πτήση και θα είχε μεταφέρει αδικαιολόγητους κινδύνους στο διαστημόπλοιο. Παρατηρήσαμε επίσης την επίδραση της σκόνης στην ποσότητα του ηλιακού φωτός που απορροφάται από την ηλιακή συστοιχία Ingenuity, η οποία έπεσε πολύ κάτω από τα κανονικά επίπεδα «καθαρού ουρανού», περίπου κατά 18%.

Η καταιγίδα σκόνης πέρασε και τώρα, φαίνεται ότι θα πετάξουμε με δημιουργικότητα το αργότερο την Κυριακή 23 Ιανουαρίου. Η καταιγίδα σκόνης και ο αντίκτυπός της στον προγραμματισμό είναι μια σημαντική εμπειρία μάθησης για ολόκληρη την ομάδα. Μελλοντικά γεγονότα αναμένονται αργότερα στην εποχή της σκόνης και είναι πιθανό να εξελιχθούν σε καταιγίδες παγκόσμιας κλίμακας, όπως αυτές που παρατηρήθηκαν πιο πρόσφατα το 2018, το 2007 και το 2001. Θα παραμείνουμε επίμονοι στις προσπάθειές μας να πετάξουμε με ασφάλεια τη δημιουργικότητα για το άμεσο μέλλον.

Γράφτηκε από τους Jonathan Pabst και Michael Mishna (Ingenuity Team for Weather/Environment, NASA-Εργαστήριο Jet Propulsion).