برای نخستین بار در بیش از ۳۰ سال اخیر، ناسا هیچ برنامه مشخصی برای ارسال سطح‌نشین یا سطح‌نورد جدید به مریخ ندارد. در عوض، این سازمان تمرکز خود را بر روی کاوشگران پرنده گذاشته است؛ روشی نوآورانه برای اکتشافات فضایی که تا چند سال پیش چندان عملی به نظر نمی‌رسید. نخستین استفاده واقعی از پهپادها برای تحقیقات علمی در مریخ با مأموریت «اسکای‌فال» آغاز خواهد شد؛ ناوگانی متشکل از سه هلی‌کوپتر که قرار است تا اواخر سال ۲۰۲۸ به فضا پرتاب شوند. هلی‌کوپترهای اسکای‌فال به همراه رآکتور فضایی «فریدوم» (SR-1 Freedom) به سیاره سرخ خواهند رفت؛ مأموریتی که هدف اصلی‌اش آزمایش پیشرانش هسته‌ای-الکتریکی در فضای عمیق است.
پروژه پرتاب اسکای‌فال و فریدوم بسیار فشرده است؛ به‌طوری که تا شش ماه پیش، جزو برنامه‌های ناسا نبودند. هزینه مأموریت فریدوم حدود ۲٫۱ میلیارد دلار برآورد شده و ناسا قصد دارد ماژول اصلی ایستگاه فضایی لغوشده گیت‌وی در مدار ماه را به سکوی آزمایشی برای پیشرانش هسته‌ای-الکتریکی تبدیل کند. اسکای‌فال نیز بر موفقیت ناسا در ساخت هلی‌کوپتر اینجنیوتی تکیه خواهد کرد؛ وسیله‌ای آزمایشی که در سال ۲۰۲۱ به نخستین هواگردی تبدیل شد که بر روی دنیایی دیگر پرواز کرده است.
ناوگان هلی‌کوپترهای پیشرفته
آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) برای طراحی و ساخت سه هلی‌کوپتر اسکای‌فال و یک نمونه یدکی، با شرکت ارووایرونمنت (AeroVironment)، سازنده پهپادهای ارتفاع‌بالا همکاری می‌کند. این تیم پیش‌تر نیز اینجنیوتی را ساخته بود؛ هلی‌کوپتری که پنج سال پیش همراه مریخ‌نورد پرسویرنس ناسا بر روی مریخ فرود آمد. مهندسان برای ساخت هلی‌کوپترهای اسکای‌فال از طراحی اینجنیوتی استفاده می‌کنند. نمونه‌های جدید کمی بزرگ‌تر خواهند بود و حدود ۲٫۵ کیلوگرم وزن خواهند داشت؛ در حالی که وزن اینجنیوتی ۱٫۸ کیلوگرم بود. آن‌ها همچنین ملخ‌های ارتقا یافته‌ای خواهند داشت تا بتوانند محموله سنگین‌تری را حمل کنند.
جف رودریان، مدیر ارشد در ارووایرونمنت، می‌گوید اسکای‌فال نشان خواهد داد که «هلی‌کوپترهای مریخی را می‌توان به‌عنوان خط تولید تکرارپذیر ساخت، نه محصولی تک‌نمونه‌ای.» هلی‌کوپتر اینجنیوتی ناسا از نگاه دوربین Mastcam-Z که روی مریخ‌نورد پرسویرنس قرار دارد، ثبت شده است. تاریخ ثبت عکس: ۲ اوت ۲۰۲۳.
طبق اعلام ایرووایرونمنت، این شرکت مسئول سامانه ملخ‌ها، بدنه، سازه‌ها، یکپارچه‌سازی سامانه‌های اویونیک و فراهم‌کردن فضای لازم برای محموله‌های علمی خواهد بود. JPL نیز سامانه تأمین توان، تجهیزات الکترونیکی، الگوریتم‌ها و نرم‌افزارها را توسعه می‌دهد و یک رادار نفوذکننده به زمین نیز برای جست‌وجوی آب یخ‌زده در زیر سطح مریخ خواهد ساخت. هر هلی‌کوپتر همچنین مجموعه‌ای از دوربین‌ها و حسگرها برای جمع‌آوری داده درباره جو مریخ حمل خواهد کرد.
تجهیز هلی‌کوپترهای اسکای‌فال به ابزارهای یادشده، جهشی بزرگ نسبت به اینجنیوتی خواهد بود. این هلی‌کوپتر فقط دو دوربین داشت و فاقد ابزارهای علمی پیشرفته بود. اینجنیوتی همچنین به‌دلیل وابستگی به پرسویرنس برای برقراری ارتباط با زمین، محدودیت در برد پرواز داشت؛ اما اسکای‌فال قادر خواهد بود از طریق ماهواره‌های مدارگرد مخابراتی که برفراز آن پرواز می‌کنند، داده ارسال و دریافت کند.
اسکای‌فال چگونه بدون مریخ‌نورد روی مریخ فرود می‌آید؟
ویل پومرانتز، مدیر بخش سرمایه‌گذاری‌های فضایی ارووایرونمنت، می‌گوید مهندسان شرکت برنامه‌های پرتاب ناسا را بررسی می‌کردند تا ببینند چه زمانی می‌توانند هلی‌کوپترهای جدید را به‌عنوان محموله‌ی جانبی، همراه با مریخ‌نورد یا سطح‌نشینی دیگر به مریخ بفرستند. اما با تغییر برنامه‌های ناسا برای بازگرداندن نمونه‌های مریخ به زمین، مشخص شد که احتمالاً در آینده نزدیک وسیله‌ای برای فرود روی سطح مریخ وجود نخواهد داشت.
بنابراین مهندسان روش تازه‌ای برای رساندن اسکای‌فال به مریخ طراحی کردند. برخلاف اینجنیوتی که سوار بر مریخ‌نورد پرسویرنس به مریخ رفت، اسکای‌فال هنگام نزدیک‌شدن به مریخ از فضاپیمای فریدوم جدا خواهد شد. سپس هلی‌کوپترها درون سپر حرارتی محافظ وارد جو مریخ می‌شوند و بعد از آن، خودشان را آزاد می‌کنند و به‌صورت کاملاً خودکار و با نیروی پیشران خود روی سطح مریخ فرود می‌آیند. پومرانتز می‌گوید این رویکرد فرود جدید می‌تواند شیوه‌های عملیاتی و حتی پنجره‌های پرتاب جدیدی برای کاوش سطح مریخ ایجاد کند و امکان رفتن به مناطقی را فراهم آورد که با روش‌های دیگر کاوش، دسترسی به آن‌ها عملی یا اقتصادی نیست.
ناسا هنوز هزینه پیش‌بینی‌شده برای مأموریت اسکای‌فال را اعلام نکرده و سخنگوی این سازمان نیز حاضر نشده ارزش قرارداد JPL با ارووایرونمنت را اعلام کند. همچنین با وجود مزایای پهپادهایی مانند اسکای‌فال، این وسایل محدودیت‌هایی نیز دارند. پیشرفت فناوری کوچک‌سازی تجهیزات اکنون امکان نصب محموله‌هایی مانند رادار را روی سکویی به کوچکی اسکای‌فال فراهم کرده است؛ اما فضای کافی برای حمل مجموعه کاملی از ابزارهای علمی در حد مریخ‌نورد وجود ندارد. بنابراین، دست‌کم فعلاً بازوی رباتیک، مته یا ابزارهایی برای جست‌وجوی شواهد حیات گذشته یا کنونی در کار نخواهد بود.
هلی‌کوپترهای مریخی برای تولید نیروی برآر (بالابر) باید ملخ‌های خود را بسیار سریع‌تر از هلی‌کوپترهای زمینی بچرخانند. رادارهای نفوذکننده به زمین اسکای‌فال در واقع ادامه‌دهنده‌ی راهبرد چنددهه‌ای ناسا برای کاوش مریخ، یعنی «دنبال‌کردن رد آب» هستند. جرد آیزاکمن، مدیر ناسا، در ماه مارس حمایت این سازمان از مأموریت اسکای‌فال و فریدوم را اعلام کرد. اولویت اصلی ناسا در دولت ترامپ ایجاد پایگاه روی سطح ماه است. آیزاکمن همچنین از پیشرانش هسته‌ای حمایت می‌کند و به‌دنبال پروژه‌هایی است که در چند سال آینده بتوان آن‌ها را با هزینه‌ای قابل‌قبول و احتمال موفقیت بالا به نتیجه رساند. اسکای‌فال با این اهداف همخوانی دارد.
یکی از پیشرفت‌های اخیر در آزمایش‌های زمینی، به ملخ‌های بزرگ‌تر اسکای‌فال مربوط می‌شود. جو مریخ بسیار رقیق است و تنها حدود یک درصد چگالی هوای سطح زمین را دارد. بنابراین هلی‌کوپترهای مریخی برای تولید نیروی برآر (بالابر) باید ملخ‌های خود را بسیار سریع‌تر از هلی‌کوپترهای زمینی بچرخانند. هلی‌کوپترهای سنگین‌تر نیز به نیروی برآر بیشتری نیاز دارند؛ به همین دلیل ملخ‌های اسکای‌فال بزرگ‌تر از ملخ‌های اینجنیوتی خواهند بود؛ بدین معنی که نوک ملخ‌های هلی‌کوپترهای جدید هنگام چرخش در هوای مریخ با سرعت مافوق صوت حرکت خواهند کرد.
طراحان اینجنیوتی عمداً سرعت نوک ملخ‌های هلی‌کوپتر را زیر ماخ ۱ نگه داشته بودند، زیرا نگران بودند تیغه‌ها در سرعت‌های بالاتر متلاشی شوند. اما مهندسان امسال ملخ‌هایی با ابعاد اسکای‌فال را در محفظ
