زلازل المريخ... «ناسا» في مهمة كونية جديدة

لدراسة أعماق الكوكب الأحمر وتشكيلاته البركانية

زلازل المريخ... «ناسا» في مهمة كونية جديدة
TT

زلازل المريخ... «ناسا» في مهمة كونية جديدة

زلازل المريخ... «ناسا» في مهمة كونية جديدة

أطلقت وكالة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) ناسا الشهر الحالي المسبار «إنسايت»، وهو أول مسبار لها لدراسة أعماق المريخ والزلازل في أعماقه. وسيقطع 484 مليون كيلومتر وصولاً إلى الكوكب الأحمر، في رحلة تستمر ستة أشهر.
وسيقضي «إنسايت»، الذي يعمل بالطاقة الشمسية، عامين، أي ما يساوي عاماً واحداً على المريخ، للغوص في أعماق الكوكب بحثاً عن معلومات تساعد على معرفة كيفية تشكل المريخ، إضافة إلى أصل الأرض وغيرها من الكواكب الصخرية.

مسبار المريخ

على الأرض، نسمّي الزلازل هزّات أرضية، وعلى القمر، تعرف بالهزّات القمرية. أما على المريخ فلا شك أن اسمها سيكون هزّات مريخية، باستثناء أن أحداً لا يعرف عدد الهزّات والارتجاجات التي يشهدها هذا الكوكب، أو كم يمكن لحجم الهزّة المريخية أن يكون.
وقد نتمكن قريباً من معرفة عدد الهزات التي تحصل على الكوكب الرابع من حيث البعد عن الشمس، بعد انطلاق «إنسايت»، أحدث سفن «ناسا» لاستكشاف كوكب المريخ من قاعدة «فاندينبيرغ للقوات الجوية» في كاليفورنيا في 5 مايو (أيار)، وفي أول رحلة تنطلق من الساحل الغربي. ومن المخطّط أن تسير المركبة الفضائية في النظام الشمسي ستة أشهر لتصل إلى المريخ في 26 من نوفمبر (تشرين الثاني) المقبل.
وعلى عكس الكثير من البعثات التي زارت المريخ في السابق، لن يعمل «إنسايت» على استكشاف سطح الكوكب، بل ستركز كما يوحي اسمها، على البحث في أعماق الداخل المريخي، وستسعى لرسم صورة توضح كيفية عمل هذا الكوكب الغريب من الداخل إلى الخارج؛ ما قد يساعد في فهم ما يحصل في عوالم فضائية أبعد.
• موقع الهبوط. بعد التجوال في غلاف المريخ الجوّي، سيركن المسبار نفسه في منطقة «إيليزيوم بلانيتيا» التي اختيرت خصيصاً؛ لأن موقعها غير لافت، ولأنها تقع على خط الاستواء، الذي يتلقّى حصة كبيرة من أشعة الشمس، تساهم في شحن المركبة التي تعمل بالطاقة الشمسية.
ولن يتوجه المسبار إلى أي مكان، فعلى عكس الطواقم السابقة التي تعثّرت، وتدحرجت، وتسلّقت طريقها في وسط البحيرات المتبخّرة وفي قلب فوهات البراكين، تعتزم «إنسايت» البقاء في مكان واحد؛ لأن مهمّتها تتركز بشكل رئيسي على البقاء لأطول فترة ممكنة لرصد حركة كوكب المريخ نفسه.
مجسات مراقبة

• كيف سينجح المسبار في مراقبة الكوكب؟ سيعتمد المسبار على أدوات مختلفة لرصد الأرضية المريخية، من بينها مسبار سيغوص على عمق يتراوح بين 10 و16 قدماً، يقيس الحرارة المشعة في داخل الكوكب، بالإضافة إلى مقياس زلازل عالي الدقة طوّرته الوكالة الفضائية الفرنسية، ومصمم لرصد أخف الهزّات المريخية.
ويقول رينيه ويبر، من مركز «مرشال للبعثات الفضائية» التابع لوكالة «ناسا»: «يتميّز مقياس الزلازل بحساسية عالية إلى درجة أنّ تحرّك أجزائه عند الاحتكاك بالغلاف الجوّي يصدر ضجّة نسعى للقضاء عليها». وبسبب حساسيته الشديدة، يتطلّب مقياس الزلازل حجرة فارغة ومقفلة بإحكام للتخلّص من الاهتزازات الناتجة من الرياح أو أي أحداث سطحية أخرى تصدر ضجيجاً في البيانات. وكان تسرب في هذه الحجرة الفارغة قد أدى إلى تأخير الموعد الأول لانطلاق المركبة 26 شهراً، إلا أن الفريق يبدو اليوم واثقاً بأن هذه الأداة الضرورية جاهزة للعمل.
بعد مرور بضعة أشهر على سطح المريخ، ستسقط «إنسايت» مقياس الزلازل مباشرة على سطح الكوكب، في ترتيب يأمل العلماء أن يساعد في تفادي بعض المشكلات التي أدت إلى فشل اختبار مشابه قامت به إحدى بعثات برنامج «فايكينغ» الفضائي في السبعينات. وإن سارت الأمور على ما يرام، ستتابع المركبة الفضائية وأدواتها تحركات المريخ واهتزازاته لسنتين أرضيتين قادمتين، أو ما يعادلهما بالسنة المريخية.
• أدوات رصد. تحمل المركبة الفضائية أيضاً بعض الكاميرات، وراديو للتجارب العلمية، وعاكس ليزر خلفي، وبعض أجهزة الاستشعار للأرصاد الجوية، إلى جانب بعض الأجهزة والأدوات الأخرى. وسيتم تعقّب المركبة من خلال قمري «كيوب ساتس» صناعيين سيعملان على تقديم المعلومات مع دخول «إنسايت» في الأجواء المريخية، وانخفاضها، وهبوطها.

زلازل المريخ

• وماذا عن الهزات المريخية... كيف تتولد ؟ تجيب مجلة «ناشيونال جيوغرافيك» بأن هذا السؤال وجيه؛ إذ على الأرض، تحصل الهزّات نتيجة النشاط التكتوني أو نشاط القشرة الأرضية، وتحدث غالبيتها عندما تنزلق أو تنقسم صفائح كبيرة من القشرة الأرضية واحدة تحت الأخرى، أو بسبب النشاط الصهاري المرتبط بالبراكين.
لكن على عكس كوكب الأرض، لا تمرّ القشرة المريخية بحالات تكسّر تحوّلها إلى صفائح (أو على الأقل لا يوجد دليل على ذلك). لكنها في المقابل تشهد نشاطاً تكتونياً؛ ما يعني أن فوالق أو صدوع تتكوّن في الأماكن التي تتعرّض فيها القشرة المريخية للالتواء أو الطيّ. كما يعيش كوكب المريخ حالات ارتفاع لمواد حارقة من قلب القشرة تؤدي إلى تكوّن أكبر البراكين في النظام الشمسي، التي تعرف ببراكين «ثارسيس» القائمة منذ مليارات السنوات.
وتشير سوزان سميركر من مختبر «جيت بروبولجن» التابع لوكالة «ناسا» إلى أن الأرض لا تمتلك منظومة بركانية يمتد عمرها مليارات السنوات. وتجدر الإشارة إلى أن القمر، الذي يفتقر أيضاً إلى الصفائح التكتونية، يعاني من هزات قمرية دائمة. وتنتج هذه الهزات غالباً من جاذبية قوة المدّ والجذر على القمر، في حين تنتج ارتجاجات أخرى عن تأثيرات النيازك.

• كم يبلغ حجم الهزّات المريخية؟ لا أحد يعلم بعد. يرتكز أحد أهم أهداف هذه البعثة على اكتشاف مدى النشاط التكتوني المريخي، وعدد الهزّات والارتجاجات التي يمرّ بها الكوكب، وحجمها، ومصدرها. وكما هو الحال على القمر، يتوقّع الفريق بأن يستشعر المسبار الارتجاجات التي تسببها التأثيرات النيزكية، إلى جانب الهزات التي تحصل عند انخفاض درجة حرارة الكوكب، والارتجاجات الناتجة عن صهارة البراكين البعيدة.
سيتم قياس الهزّات المريخية بحسب حجمها، كما يحصل على الأرض، على الرغم من أن الإحساس بهزّة بشدة 5 درجات مثلاً قد لا يكون شبيهاً بما نشعر به على الأرض، بسبب اختلاف الجاذبية والتكوين الصخري بين الكوكبين. ويقول ويبر: «نعتقد أن تصنيف زلزالية المريخ سيقع في مكان ما بين تصنيف زلزالية الأرض والقمر».

خريطة أعماق المريخ

• لمَ الاهتمام بالهزات المريخية؟ لا يزال سيناريو بناء مستعمرات على المريخ جزءاً من خطط المستقبل. وفي الوقت الحالي، لن يساهم التعرّف على عدد الهزات المريخية ودرجة قوتها في الكشف عن نشاط الكوكب التكتوني فحسب، بل أيضاً سيقدم أدلة حول تطوّره. كما ستتيح الهزّات المريخية للفريق البحثي أن يرسم خريطة مباشرة لقلب الكوكب. خلال انتقالها، تمرّ الموجات الزلزالية بمواد ذات كثافة وتركيبة مختلفتين، تُقذف أحياناً خارج حدودها بين الطبقات، وتحمل معلومات حول الأوضاع التي مرت بها قبل أن تصل إلى مقياس الزلازل.
يقول ويبر شارحاً: «بعد التمكّن من تحديد مكان الحدث، سنتمكّن من معرفة أن تركيبة الكوكب تتسع على امتداد مسار الموجة. إن كل ما نحتاج إليه فعلاً عندما نبلغ الكوكب الأحمر هو تسجيل بعض الهزّات».



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»