Bão bụi và Hố Jezero: Hình ảnh có được vào ngày 9 tháng 1 năm 2022, được thu thập từ công cụ Máy ảnh màu sao Hỏa trên Quỹ đạo do thám sao Hỏa của NASA để tạo ra chế độ xem này cho thấy một cơn bão bụi trong khu vực che khuất vị trí của Trực thăng Sao Hỏa Ingenuity (vòng tròn màu trắng). Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / MSSS

chuyến bay 19 cho NASANó dự kiến ​​sẽ được tạo ra không muộn hơn Chủ nhật, ngày 23 tháng 1 năm 2022.

Bầu khí quyển Sao Hoả Ít đặc hơn nhiều so với của Trái đất; Tuy nhiên, khí hậu của sao Hỏa có nhiều điểm tương đồng với Trái đất: các mùa, gió thay đổi, mây băng và bão bụi, cùng nhiều điểm khác. Dự báo các sự kiện thời tiết, đối với Trái đất, luôn là một nỗ lực không chắc chắn. Trong khi chuẩn bị cho Chuyến bay 19, chúng tôi phát hiện ra rằng thời tiết bất ngờ trên Sao Hỏa có thể dẫn đến một kịch bản quen thuộc và đáng tiếc ở đây trên Trái đất: một chuyến bay bị hoãn. May mắn thay, Ingenuity không chở bất kỳ hành khách nào, và tất cả hành lý của nó đều được “mang theo”, vì vậy kết quả không có gì khác hơn là chờ đợi thời tiết tốt hơn.

Với 18 chuyến bay đã hoàn thành cho đến nay, dự báo thời tiết hiện là một phần không thể thiếu trong kế hoạch bay trên sao Hỏa. Kể từ chuyến bay đầu tiên vào ngày 19 tháng 4 năm 2021, Jezero Crater đã tiến sâu vào mùa xuân và mùa hè. Hiện tại chúng ta đang cận kề cuối mùa hè và đầu mùa thu, bắt đầu từ ngày 24 tháng Hai. Và khi các mùa thay đổi, sẽ xuất hiện những thách thức mới, bao gồm cả mật độ không khí thấp hơn khiến chúng ta phải điều chỉnh cách bay.

Là những nhà dự báo thời tiết, công việc của chúng tôi là đưa ra đánh giá về điều kiện thời tiết hiện tại so với yêu cầu của ngành hàng không. Những yêu cầu này để bay được chấp nhận và an toàn là gì? Các điều kiện thuận lợi phụ thuộc vào hai tính chất chính: mật độ không khí và tốc độ gió. Mặc dù chúng ta không có lợi thế về số lượng lớn các trạm thời tiết hoặc vệ tinh quay quanh thời tiết trên sao Hỏa như trên Trái đất, nhưng chúng ta có một số công cụ để xác định xem các điều kiện có thể chấp nhận được cho chuyến bay hay không. Nguồn dự báo hữu ích nhất là Nhà phân tích động lực học môi trường sao Hỏa (MEDA) – Một trạm thời tiết hoạt động trên đường dò Perseverance. Với bộ công cụ mạnh mẽ này, chúng tôi có thể tính toán mật độ không khí, đo gió trong ngày và theo dõi sự thay đổi của chúng theo mùa khi chúng tôi chuẩn bị cho các chuyến đi trong tương lai. Chúng tôi không phải không có sự trợ giúp từ các tài sản quỹ đạo – Máy chụp ảnh màu sao Hỏa (MARCI) và Máy đo khí hậu sao Hỏa (MCS) trên Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa (MRO) cung cấp thông tin cập nhật hàng ngày về trạng thái của bầu khí quyển – hữu ích cho việc tìm hiểu hoạt động bên ngoài Miệng núi lửa Jezero có thể ảnh hưởng đến thời tiết trong tương lai.

Khi sao Hỏa chuyển sang mùa thu, chúng tôi dự đoán lượng bụi trong khí quyển trên toàn cầu sẽ tăng lên; Mức độ sẽ vẫn cao trong mùa đông (thời điểm này trong năm được gọi là ‘mùa bụi’). Bụi đóng một vai trò quan trọng trong khí hậu của sao Hỏa, và đặc điểm của nó đặc biệt quan trọng đối với các nguồn gốc bề mặt sử dụng năng lượng mặt trời như Sự sáng tạo. Bụi trong khí quyển sẽ làm giảm lượng ánh sáng mặt trời chiếu tới các tấm pin mặt trời của Ingenuity, có tác dụng sạc pin cần thiết cho chuyến bay. Hơn nữa, bụi trong khí quyển bị ánh sáng mặt trời đốt nóng và làm ấm bầu không khí xung quanh, làm giảm không khí vốn đã có mật độ thấp mà trong đó sự sáng tạo phải bay bổng. Các thành viên trong nhóm vận hành đang tích cực thảo luận về mùa bụi sắp tới và cách ứng phó với những tác động của môi trường đang thay đổi này.

Một cơn bão bụi khu vực mạnh xuất hiện vào ngày đầu tiên của năm mới, bao trùm miệng núi lửa Jezero giống như chúng tôi đã xác định Chuyến bay 19. Sự tồn tại của cơn bão này đến rất sớm – thậm chí trước khi mùa bụi bắt đầu theo truyền thống! Trên thực tế, chúng ta chưa bao giờ thấy một cơn bão nào mạnh như thế này trên sao Hỏa cách đây một năm. Những dấu hiệu đầu tiên của một cơn bão bụi đang đến gần được phát hiện bởi Perseverance, quan sát thấy sự gia tăng bụi bốc lên trong miệng núi lửa Jezero. trong quỹ đạo, MRO Tôi đã chụp được những hình ảnh về cơn bão bụi khu vực đang phát triển này, có dấu hiệu mở rộng từ Nam bán cầu sang Bắc bán cầu – có khả năng hướng tới miệng núi lửa Jezero. Nhóm dự báo thời tiết của chúng tôi đã phải đưa ra quyết định có tiếp tục chuyến đi hay không. Dữ liệu chúng tôi phân tích từ MEDA và các tài sản quỹ đạo có thể bị trì hoãn từ vài giờ đến vài ngày và vì vậy chúng tôi phải đưa ra dự đoán cho Chuyến bay 19 trong vài ngày tới. Rõ ràng là có rất nhiều bất ổn ở phía trước. Nhóm nghiên cứu thời tiết đã khuyến nghị hoãn Chuyến bay 19, cuối cùng đã được nhóm sáng tạo thông qua (Chuyến bay 19 ban đầu được lên lịch vào ngày 5 tháng 1 năm 2022, hoặc Nhiệm vụ Kiên trì 313).

Nền tảng của sự sáng tạo đã được chứng minh là một quyết định đúng đắn. Trong những ngày sau chuyến bay bị hoãn, cơn bão bụi đã di chuyển qua miệng núi lửa Jezero, và chúng tôi có thể thấy rõ ảnh hưởng của nó cả trong dữ liệu MEDA và từ quỹ đạo (Hình 1). Đáng chú ý nhất là mật độ không khí giảm mạnh – độ lệch ít hơn khoảng 7% so với mức quan sát được trước cơn bão bụi. Sự sụt giảm rõ rệt này sẽ đặt mật độ xuống dưới ngưỡng cho chuyến bay an toàn và có thể mang đến những nguy cơ không đáng có cho tàu vũ trụ. Chúng tôi cũng quan sát thấy ảnh hưởng của bụi đối với lượng ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi mảng năng lượng mặt trời Ingenuity, giảm khoảng 18% xuống dưới mức “bầu trời quang đãng” bình thường.

Bão bụi đã tan, và bây giờ, có vẻ như chúng ta sẽ bay với sự sáng tạo không muộn hơn Chủ nhật, ngày 23 tháng 1. Bão bụi và ảnh hưởng của nó đến việc lập kế hoạch là một kinh nghiệm học hỏi quan trọng cho toàn bộ nhóm. Các sự kiện trong tương lai dự kiến ​​sẽ muộn hơn trong mùa bụi và có khả năng phát triển thành các cơn bão quy mô toàn cầu như những sự kiện được quan sát gần đây nhất vào năm 2018, 2007 và 2001. Chúng tôi sẽ tiếp tục nỗ lực để bay sáng tạo một cách an toàn trong tương lai gần.

Viết bởi Jonathan Pabst và Michael Mishna (Đội khéo léo về Thời tiết / Môi trường, NASA-Phòng thí nghiệm lực đẩy phản lực).