با این حال، برخی چالشها جنبهی عمومیتری دارند، بهویژه در حوزهی الکترونیک. مقالهای جدید، که عمدتاً توسط گروهی از دانشجویان آمریکایی نوشته شده که بهطور موقت در مدرسهی عالی مهندسی مادرید (Escuela Tecnica Superior de Ingenieria) مشغول تحصیلاند، تلاش کرده تا راهکارهایی برای مقابله با برخی از این چالشها در قالب معماریهای گوناگون مأموریتها ارائه دهد.
این مقاله دامنهی گستردهای از موضوعات را پوشش میدهد، اما بهطور بنیادی به چهار «مأموریت» متفاوت تقسیم میشود که هر یک الزامات خاص خود را دارند:
- سامانهی موقعیتیاب مریخ (مشابه GPS زمین)
- ساخت یک صخرهی مصنوعی در قمر تیتان برای بررسی دریاهای هیدروکربنی و جستجوی حیات
- پرتاب یک ماهوارهی مکعبی (CubeSat) به سیارک سرس
- جمعآوری و بازگرداندن خودروی تسلا رودستر که بهعنوان بخشی از کمپین تبلیغاتی اسپیسایکس به فضا پرتاب شده بود
هر یک از این مأموریتها چالشهای فنی خاص خود را دارند و همزمان یکی از چالشهای اساسی و عمومی مهندسی فضایی را برجسته میکنند.
برای مثال، سامانه موقعیتیابی مریخ (MPS) با دمای «متوسط» و تابش مناسب خورشیدی روبهرو است، اما مشکل گردوغبار و مدیریت حرارتی را نیز دارد. این سامانه از ۲۴ ماهواره در ۶ صفحه مداری مختلف استفاده میکند که با ساعتهای اتمی دقیق و شبکههای مخابراتی پیشرفته، موقعیت یک مریخنورد را با دقت یک متر به صورت افقی و دو متر بهصورت عمودی تعیین میکند. گردوغبار چالشی جدی برای ایستگاههای زمینی به شمار میرود، زیرا میتواند صفحات خورشیدی را بپوشاند و توان تولیدی را به شدت کاهش دهد؛ موضوعی که در فصلهای مختلف مریخ نیز شدت میگیرد.
تیتان، قمر بزرگ زحل، نیز با وجود داشتن فصلهایی نهچندان شدید، بسیار سردتر از مریخ است. دمای دریاهای متان و اتان آن ممکن است به ۱۸۰- درجهی سانتیگراد برسد. مأموریت پیشنهادی برای تیتان، شامل صخرههای مصنوعی شناور بر این دریاهاست که بتوانند محیط را از نظر امکان وجود حیات بررسی کنند. دمای شدید نیازمند حسگرهایی خاص است و فاصله زیاد تا زمین، سامانهای مخابراتی پیشرفته میطلبد. پیشنهاد شده که دادهها ابتدا با ارتباط صوتی از حسگرها به صخرهها ارسال شوند، سپس از آنجا به ماهوارهی مداری، و نهایتاً به زمین فرستاده شوند.
در مقابل، مأموریت ماهوارهی مکعبی به مقصد سیارک سرس کمی سادهتر است، بهویژه از نظر ارتباطات، زیرا فاصله کمتری دارد. تمرکز اصلی در این مأموریت، بهینهسازی نسبت توان به وزن است تا نرخ انتقال دادههای سیستم بهبود یابد؛ بهویژه در شرایطی که تأخیر ارتباطی رفت و برگشتی میتواند تا ۵۰ دقیقه طول بکشد. استفاده از فشردهسازی دادهها و ذخیرهسازی ایمن بلندمدت درون ماهواره برای جلوگیری از ازدسترفتن اطلاعات نیز از راهکارهای کلیدی در این بخش است.
مأموریت بازگرداندن خودروی تسلا رودستر نیز گرچه غیرمعمول به نظر میرسد، اما یکی از دشوارترین محیطهای ممکن — فضای بینسیارهای — را در بر میگیرد. سطوح بالای تشعشعات و نوسانات شدید تابش خورشیدی از جمله مشکلات آن هستند. نویسندگان پیشنهاد دادهاند که استفادهی گستردهتر از هوش مصنوعی میتواند راهگشا باشد. مدلهای زبانی بزرگی مانند Space Llama یا INDUS اخیراً برای استفاده در فضاپیماها توسعه یافتهاند و میتوانند به اجرای عملیات بدون نیاز به دخالت فوری انسان کمک کنند.
یکی دیگر از چالشهای بازگرداندن رودستر به زمین، محافظ حرارتی آن است که باید بتواند از شدیدترین تغییرات دمایی در طول ورود دوباره به جو زمین جان سالم به در ببرد.
دانشجویان برای اثبات عملی برخی از ایدههای خود، مدلهایی برای دو مأموریت مریخ و تیتان طراحی کردند و دریافتند که راهکارهای پیشنهادی آنها در حل مشکلات توان و ارتباطات مؤثر بودهاند.
البته تا اجراییشدن این مأموریتها راهی طولانی در پیش است، اما برای دانشجویانی که روی این پروژه کار کردهاند، همین مقاله نقطهی آغاز خوبی بوده است.