إن استخدام الغلاف الجوي للكوكب لتأمين مكان القمر الصناعي في مداره، وهي العملية المعروفة باسم “التقاط الهواء”، كان حلم مهندسي الطيران لعقود من الزمن. المشكلة الوحيدة؟ من الصعب حقًا القيام بذلك بالفعل. يتطلب الأمر تنسيق أنظمة التحكم والإدارة الحرارية والميكانيكا المدارية في رقصة تسمح للمركبة الفضائية ليس فقط بالتباطؤ أثناء مرورها بكوكب آخر (أو قمر في بعض الحالات) ولكن أيضًا البدء في الدوران حوله دون استخدام الكثير من الوقود الإضافي. في الوقت الحالي، يظل هذا حلمًا، لكن العقد الذي أبرمته وكالة ناسا مؤخرًا مع شركة ناشئة في كاليفورنيا تسمى Inversion يعد خطوة أخرى نحو تحويله إلى حقيقة.
بدأ مشروع Inversion نفسه من قبل مهندسين سابقين من SpaceX وABL Space لتصميم مركبات إعادة الدخول المدارية – وتحديدًا تلك المصممة لتوصيل البضائع ذات المهام الحرجة، مثل اللقاحات أو العينات البيولوجية، أو المعدات العسكرية الرئيسية إلى منطقة معزولة، والتي من شأنها أن تستفيد من أوقات السفر الأقصر بكثير التي تسمح بها الرحلة المدارية. كان نموذج أعمالهم سينقذ بالتو وكلاب الزلاجات المرافقة له من رحلة مروعة إلى نومي إذا كان متاحًا قبل 100 عام.
تعمل الشركة حاليًا على مركبة فضائية يطلقون عليها اسم Arc، والتي تم تصميمها لتكون النوع الدقيق من مركبات إعادة الدخول التي تمكن من تسليم تلك المهام الحرجة. تم تصميم Arc ليتم ربطه بأحد أنظمة الإطلاق الحديثة، وهو الإطلاق في مدار أرضي منخفض، والذي سيمكن من القيام برحلات قصيرة بين أي نقطتين تقريبًا على سطح الكوكب.
رسم يصف عملية التقاط الهواء. الائتمان – مساحة الانعكاس
يحتوي القوس نفسه على ثلاث مراحل تحكم مختلفة. لديها وقود كيميائي تقليدي للمناورة المدارية. وبمجرد وصولها إلى المسار المطلوب، فإنها تتحول إلى نظام الغاز البارد الذي يستخدم محركات دفع أصغر لتحديد موقع المركبة الفضائية على النحو الأمثل. ولكن حيث يحدث السحر الحقيقي هو عندما يبدأ بالفعل إعادة الدخول. عند هذه النقطة، تتولى لوحات التحكم المصممة لتحمل الضغوط الحرارية والميكانيكية الناتجة عن إعادة الدخول بسرعة عالية، توجيه المركبة الفضائية إلى المكان الذي تنوي الوصول إليه بالضبط.
النظام نفسه غير مصمم ليكون قابلاً لإعادة الاستخدام. ولكن، وفقًا للرئيس التنفيذي لشركة Inversion جاستن فياشيتي، لا يجب أن يكون الأمر كذلك. ويستخدم الدروع الحرارية والمظلات التقليدية لإبطاء هبوطه وليس المقصود تجديده. الميزة الرئيسية التي يتعين على الشركة إظهارها هي الإدارة الحرارية. كلما زاد مقدار الحرارة التي يستطيع القوس تحملها، زاد عدد العملاء الذين سيتم تسليمهم. لذلك ركزت الشركة على أنظمة الحماية الحرارية وغيرها من الطرق الجديدة للتعامل مع هذه المشكلة.
ولكن هناك مجال آخر يمكن أن تكون فيه الإدارة الحرارية مفيدة وهو الالتقاط الجوي. وإمكانية التحكم في Arc في مثل هذه الظروف القاسية تجعله مثاليًا لحالة الاستخدام هذه. وفي حين أن هذا يعني أن المركبة الفضائية ستبقى في المدار بدلاً من الهبوط إلى نقطة هبوط محددة، فإن المبادئ الفيزيائية لإدارة الحرارة والمناورة أثناء دخول الغلاف الجوي تظل كما هي.
فيديو يوضح حرفة القوس. الائتمان – قناة يوتيوب انعكاس
من المفترض أن هذا هو السبب وراء رؤية ناسا للإمكانات الموجودة في آرك. لا تتمثل الخطة في إرسال المركبة الفضائية على الفور إلى المريخ في محاولتها الأولى، ولكن ببساطة محاولة التقاط صور جوية على الأرض نفسها. وبموجب العقد، ستقوم Inversion بدراسة وإظهار “تصميم المهمة، والديناميكا الهوائية، وتحليل المسار، وتعريف السيارة” وفقًا لمنشور متوسط من الشركة التي تعلن عن العقد.
وفقًا لفياشيتي، فإن خطة الشركة لا تتمثل في جعل هذا العقد يؤدي إلى دورة تطوير مدتها عشر سنوات نموذجية لعقود ناسا في المراحل المبكرة. وفي مقابلة مع UT، ذكر رغبته في إطلاق مركبة تجريبية في أسرع وقت ممكن، على الرغم من أن الجدول الزمني الدقيق لذلك ظل غامضًا، ولم توقع ناسا بعد على هذا الالتزام. لكن الشركة لديها القدرة على التسليم بسرعة – فقد أطلقت العام الماضي راي، أول نموذج أولي لمركبتها الفضائية، بعد أربع سنوات فقط من تأسيسها كشركة.
من الواضح أن حالات الاستخدام الرئيسية للالتقاط الجوي لن تكون الأرض، إذ يمكننا الإطلاق تقريبًا إلى أي مدار نريده على كوكبنا دون التحدي المتمثل في إبطاء السرعة. كما أنها ليست مفيدة بشكل خاص على القمر، حيث لا يوجد جو يمكن الحديث عنه لإبطاء المركبة. لكن الذهاب إلى أبعد أو إلى الداخل، مثل المريخ أو الزهرة، أو كما نأمل، تيتان، هو المكان الذي ستتألق فيه هذه القدرة حقًا. من المسلم به أننا قد نكون على بعد عقود من رؤية هذا النوع من تكنولوجيا التقاط الهواء التي يمكن التحكم فيها وهي مستخدمة في عوالم أخرى، ولكن يجب أن تبدأ من مكان ما. وفي هذه الحالة يبدأ بالعقد.
يتعلم أكثر:
الانقلاب – الانقلاب الذي اختارته وكالة ناسا لتطوير تكنولوجيا التقاط الهواء للمهام المستقبلية بين الكواكب
UT – Aerocapture هو غداء مجاني لاستكشاف الفضاء
UT – كيفية إجراء مهمة Aerobrake إلى أورانوس بسعر رخيص
UT – اختبار التقنيات الجديدة… في الفضاء
