إدارة الرحلات الفضائية غير المأهولة

بعد النشاط المستمر للمركبات الفضائية غير المأهولة في النظام الشمسي، هناك حاجة لتطوير مجال إداري جديد يمكن أن يبدو مستقبليًا إلى حد ما وهو إدارة الرحلات الفضائية غير المأهولة. هناك بالفعل رحلات مأهولة ولكنها تتم بالقرب من الأرض، والإشارة إلى المحطة الفضائية التي يتغير طاقمها من وقت لآخر، وبين عامي 1969-1972 تم وضع مركبات فضائية مأهولة على القمر ولكنها كانت رحلات قصيرة. من الواضح أن كل رحلة لها خطة عمل محددة، ولكن هناك فرق جوهري بين رحلة مأهولة ورحلة بدون طيار، والأكثر من ذلك، أن الرحلات الجوية غير المأهولة مخصصة لوجهات مختلفة في النظام الشمسي، على بعد مئات الملايين ومليارات الكيلومترات من أرض. هذه هي المهام التي تستمر لسنوات. لماذا شيء مماثل، وإن كان على نطاق أصغر بكثير؟ تشغيل طائرة بدون طيار ومن ناحية أخرى تشغيل طائرة مأهولة. ما ينقصنا هو الأساس النظري. وتكمن أهميتها في أنها تقدم مبررات عمل منظمة ومنهجية تعطي منظورًا أوسع. تتيح الرؤية البانورامية اتخاذ قرارات أكثر كفاءة.

أهمية عامل الوقت

وفيما يتعلق بتدفق المعلومات، فإن تلقي المعلومات ليس فوريا. كلما كانت الوجهة المرغوبة، الكوكب أو قمره، بعيدة عن الأرض، كلما زاد الوقت الذي تستغرقه المعلومات للوصول إلى وجهتها، سواء كانت تعليمات عمل مرسلة إلى المركبة الفضائية أو معلومات مرسلة مرة أخرى إلى مركز القيادة على الأرض . المعلومات المرسلة إلى القمر تستغرق 1 ثانية للوصول إلى وجهتها والمعلومات المرسلة إلى المركبة الفضائية التي تدور حول زحل تستغرق ساعة ونصف. مدة البث ليست ثابتة. وهي تتغير لأنها أجسام متحركة، لأنها بحكم طبيعتها تدور حول الشمس. خذ على سبيل المثال كوكب المشتري الذي يبعد عن الشمس 3 مليون كيلومتر. وإذا كان على خط مستقيم مع الأرض فإن بعده عنا هو 800 مليون كيلومتر. أما إذا كان على الجانب الآخر من الشمس، وإذا كانت الأجرام الثلاثة على خط مستقيم، فإن بعده عنا 650 مليون كيلومتر. ويجب تثبيت مكونات الذكاء الاصطناعي في المركبة الفضائية التي يتم إطلاقها إلى مثل هذه الوجهات البعيدة حتى تتمكن من العمل بشكل مستقل قدر الإمكان. ويزداد نطاق الذكاء الاصطناعي في المركبة الفضائية كلما زاد بعد الهدف الذي تنطلق إليه المركبة الفضائية.

تتلقى الديناميكيات بين أعضاء الفريق في مركز التحكم خصائص مختلفة للرحلات الجوية القريبة نسبيًا من الأرض وللرحلات البعيدة. ولذلك فمن المرغوب فيه دراسة خصائص ديناميكيات العلاقات الشخصية بين الفريق الذي يدير مركبة فضائية على المريخ إلى الفريق الذي يدير مركبة فضائية تعمل بالقرب من كوكب المشتري أو زحل. أما القمر، فذلك لقصر بعده عن الأرض. تتم مراقبة ما يحدث في الوقت الفعلي تقريبًا. وهبط الروس على سطح القمر مركبتان صالحتان لجميع التضاريس، لونخود 1 ولونخود 2، وعملتا على سطحه لعدة أشهر. ويجدر الاطلاع على أرشيف وكالة الفضاء الروسية لمعرفة بروتوكولات العمل الخاصة بإدارة هذه المهمات، لنتعلم منها الدروس المستقبلية.

يتعلق الأمر باستخدام أدوات ليست قريبة ماديًا من صناع القرار. من حيث الأحاسيس المعرفية، فإن هذا يختلف تمامًا عن تشغيل جرار بدون طيار أو طائرة بدون طيار. وفي نهاية العمل، يمكن إرجاع هذه الأدوات للشحن أو التزود بالوقود أو الإصلاح أو الصمت. حتى يومنا هذا، تعتبر سفن الفضاء رحلة ذات "تذكرة ذهاب فقط". المكان الذي يذهبون إليه هو المكان الذي يقيمون فيه. لا يوجد حد أدنى لاحتمال "الشعور باليدين". التنافر المعرفي أمر لا مفر منه. هذه فكرة يجب غرسها في أذهان أولئك الذين من المقرر أن يقوموا بتشغيل هذه المركبات الفضائية.

نفاثات الاقدام

في السنوات الخمس الماضية، تم تشغيل مركبتين جوالتين Spitit و Opportunity على المريخ. وبعد هذا النشاط المطول، أصبح من الواضح أن مشغليها يعانون من التعب بسبب العمل المستمر بنظام الورديات والعمل وفق ساعة المريخ. الحل الذي يجب اتباعه هو الإجازات الممتدة لمشغلي المركبات وإعداد عدد كبير من الفرق. بناءً على الخبرة المتراكمة، من الضروري تحديد وقت العمل الأمثل لكل عامل قبل أن يبدأ في الشعور بالتعب. يمكن أن يكون أسبوعين أو ثلاثة أو بضعة أيام على الأكثر. يجب وضع المقاييس التي تحدد وقت العمل الأمثل لكل مشغل. تختلف هذه المجموعة من المشغلين عن الطاقم الذي يدير غواصة أو مركبة فضائية مأهولة. يجب على أعضاء الفريق أن يتعلموا كيفية التعايش مع بعضهم البعض. يعود أفراد الطاقم الذين يشغلون مركبة فضائية غير مأهولة إلى ديارهم في نهاية نوبة عملهم. وبهذا المعنى، أصبح العمل أكثر استرخاءً. لا توجد توترات تصاحب مجموعة من الأشخاص الذين يعيشون معًا في مكان مغلق. على الأرجح، بين أعضاء الفريق الذين يديرون مركبة فضائية غير مأهولة، تتطور ثقافتهم التنظيمية. ولهذا الغرض، من المفيد التعلم من الخبرة التراكمية للديناميكيات في المجموعات الصغيرة.

توصيف أوضاع الطيران

ومن حيث مدة نشاط المركبة الفضائية، هناك حالتان أساسيتان. الوضع الأول هو كل النشاط حتى الوصول إلى الوجهة والوضع الثاني هو كل النشاط من لحظة الوصول إلى الوجهة. إذا كان من المقرر أن تعمل المركبة الفضائية في مدار حول كوكب المشتري، فإن الشرط الأول هو مدة الرحلة حتى الوصول إلى كوكب المشتري. خلال هذه الفترة، يتم استنزاف معظم المعدات لتوفير الطاقة والوقود. النشاط الوحيد هو تشغيل المحركات لإجراء المناورات والإثارة الدورية لمعدات البحث لاختبار الأنظمة. فريق العمليات خلال هذه الفترة هو الحد الأدنى. يصبح نظام التحكم نشطًا منذ لحظة وصول المركبة الفضائية إلى وجهتها. تم تفعيل جميع أنظمة المركبة الفضائية، وكذلك جميع العاملين في المركبة الفضائية، ومهندسي الإشراف والطيران، وطاقم البحث الذي يجمع النتائج ويحدد أهداف المراقبة وفقًا لطبيعة المعلومات المرسلة إلى إسرائيل. كل هذا أثناء نشر النتائج في المجلات المتخصصة وعلى الإنترنت. وبطبيعة الحال، يكون الإعلان عبر الإنترنت أسرع. تتمثل ميزة النشر عبر الإنترنت في القدرة على تلقي ردود فورية من الباحثين حول العالم واستخدام رؤاهم لإبداء ملاحظات مستقبلية. وهذا تفاعل فكري من الدرجة الأولى بين باحثين مختلفين. على أية حال، فإن كثافة النشاط المتزايدة في مركز التحكم مع وصول المركبة الفضائية إلى وجهتها تؤدي إلى تغيير الثقافة التنظيمية هناك. موضوع يستحق البحث في حد ذاته. فحص ديناميكيات المجموعة التي يتزايد عدد أعضائها بسرعة. جميع الاتصالات الرسمية وغير الرسمية تتلقى خصائص جديدة. ولماذا هي متشابهة، وإن كانت بدرجات متفاوتة بسبب اختلاف المحتوى؟ لأسلوب التصرف في غرفة القيادة أثناء الهدوء وأثناء الحرب.

ومن لحظة انتهاء خطة العمل الأصلية، من الممكن التوجه في اتجاهات جديدة، اعتماداً على كمية الوقود الموجودة في المركبة الفضائية ومصادر الطاقة الخاصة بها. إذا كانت المركبة الفضائية تدور حول كوكب ما، فمن الممكن الاستمرار في مراقبته مع تحديد أهداف مراقبة جديدة، من الممكن اصطدام المركبة الفضائية بأي هدف في هذه البيئة الكوكبية للحصول على صور قريبة بدقة عالية للغاية أو اختراق الغلاف الجوي ل الحصول على أكبر قدر ممكن من المعلومات من أقصى الأعماق حتى تحترق. خيار آخر هو التركيز على هدف أو هدفين من أهداف البحث بسبب الاكتشافات المفاجئة. واكتشفت المركبة الفضائية كاسيني التي تدور حول زحل منذ 5 سنوات، أن أحد أقمار إنسيلادوس - وهو قمر صغير يبلغ قطره 500 كيلومتر - يصدر فوارات من الماء، مما أثار أفكارا حول وجود محيط تحت الأرض. ومع تمديد مهمة كاسيني، تقرر أن تقوم المركبة الفضائية بعدة رحلات على مسافة دنيا من الأرض، أي 25 كيلومترا. من الواضح أن الصور الفوتوغرافية من هذه المسافة القصيرة تعد بمثابة وليمة للجيولوجيين. يتم إطلاق كل مركبة فضائية مع مخزون احتياطي من الوقود في خزاناتها. يتطلب التخطيط لمخزون كبير من الوقود مطابقة مركبة إطلاق مناسبة والسؤال الأساسي المطروح هو التكلفة. وهناك مركبات إطلاق قادرة على حمل حمولة قصوى تصل إلى مئات الكيلوغرامات وأكبرها يمكنها حمل حمولة تزن عشرات الأطنان. ولذلك يجب عليك اختيار مركبة الإطلاق المناسبة من حيث وزن الحمولة وسعر الإطلاق.

تدريب فرق العمليات

يختلف تشغيل مركبات الطرق الوعرة التي تتحرك على الكواكب أو أقمارها عن تشغيل مركبات الطرق الوعرة على الأرض وذلك بسبب اختلاف أسلوب القيادة. ويجب تدريب فرق خاصة على ذلك. هذه ليست مركبات تتحرك بسرعة عشرات الكيلومترات في الساعة أو أكثر، بل عشرات أو مئات الأمتار. إنها قيادة بطيئة للغاية وتتطلب الكثير من الصبر. من الناحية العملية، ما يحدث هو أن التعليمات يتم إرسالها إلى مركبة تكون على المريخ مثلا، وتستغرق الإشارات عدة دقائق وأحيانا عدة ساعات للوصول إليها، وتقوم المركبة بتنفيذ التعليمات وترسل إشارات أخرى تم تنفيذ الإجراء أو أي مجموعة أخرى من الإشارات مثل الصور الفوتوغرافية التي تم التقاطها وما إلى ذلك. كلما زادت المعلومات المرسلة إلى إسرائيل، كلما زاد الوقت اللازم لاستقبالها وفك تشفيرها وإعادة إرسال تعليمات العمل الجديدة. وهذا ينطوي على الكثير من التوتر في مركز التحكم حيث أن السيارة الرياضية متعددة الاستخدامات قد تواجه صعوبات غير متوقعة. دعونا لا ننسى أن هذه المركبات تكلف مئات الملايين من الدولارات. وأي فشل يتطلب تصميم مركبة فضائية جديدة وليس من المؤكد أن يتم اعتماد ميزانيات لهذا الغرض.

عند اختيار فرق التشغيل، يجب التفكير كثيرًا في اختيار الأشخاص الذين تتناسب شخصيتهم مع هذا النوع من القيادة. تختلف عملية اتخاذ القرار بأكملها لاختيار وتدريب السائقين من هذا النوع تمامًا عن توظيف وتدريب الأشخاص للعمل كسائقين لسيارات الدفع الرباعي الوطنية. عندما صمم الروس المركبات القمرية لونخود 1 ولونخود 2، تم اختيار الأشخاص الذين لم يسبق لهم القيادة من قبل لمنع توجيه القيادة العادية مسبقًا.

كيفية تشغيل المركبة الفضائية

السيارة العادية إذا حدث عطل فيها يتم إحضارها إلى جراج أو هنغار أو فحصها، ويتم إصلاح الشيء الذي يحتاج إلى إصلاح وأحيانا يتم استبدال قطع الغيار. على سبيل المثال، لا يمكن إعادة مركبة فضائية تتحرك في الفضاء أو مركبة تعمل على المريخ إلى إسرائيل لتجديدها. هذه رحلة في اتجاه واحد فقط. عليك أن تعمل مع ما لديك. يجب أن تتمتع كل عملية صنع قرار بإمكانات إبداعية خاصة. البحث عن حلول مخصصة حسب الحاجة. العثور على استخدام غير تقليدي لمعدات المركبة الفضائية. كل مركبة فضائية تتحرك نحو الكواكب البعيدة مجهزة بهوائيين. هوائي منخفض الكسب يعمل على مقربة من الأرض ومعدل إرسال إشاراته منخفض وهوائي عالي الكسب يعمل على مسافات كبيرة من الأرض ومعدل إرسال إشاراته مرتفع. يرسل الهوائي عالي الكسب للمركبة الفضائية غاليليو التي تم إطلاقها نحو كوكب المشتري بمعدل عشرات الآلاف من البتات في الثانية، والهوائي منخفض الكسب بمعدل عشرات البتات في الثانية. حدث عطل في هذه السفينة الفضائية ولم يتم نشر هوائي التسبيح على الإطلاق. وكان الخيار الوحيد المتاح لمشغلي المركبات الفضائية هو استخدام هوائي منخفض الكسب. وتمت كتابة برامج خاصة لهذا الغرض. كان معدل اختراق الإشارات للبلاد منخفضًا جدًا. وكان النجاح أكثر من مثير للإعجاب. أكملت المركبة الفضائية 70% من مهمتها وعملت بعد الوقت المحدد لها. كل هذا عندما كانت المركبة الفضائية على بعد مئات الملايين من الكيلومترات من الأرض.

مثال آخر هو مركبة سبيريت، وهي إحدى المركبات الصالحة لجميع التضاريس والتي تعمل على سطح المريخ. تحتوي كل من هاتين المركبتين على 6 عجلات ولكل منهما محركها الخاص. تعطلت إحدى العجلات الأمامية لهذه السيارة ولم يعد من الممكن المضي قدمًا. الحل الموجود لذلك هو الحركة باستخدام العجلات الخلفية والقيادة للخلف. نوع من القيادة إلى الأمام في الاتجاه المعاكس.

قاعدة بيانات لأنواع الأخطاء

يعد تركيب أنظمة النسخ الاحتياطي جزءًا لا يتجزأ من تصميم المركبات الفضائية، ولكن ليس لكل عنصر. أحد الاعتبارات الأساسية عند تثبيت أنظمة النسخ الاحتياطي هو التكاليف. ولذلك، يتم التخطيط بطريقة تجعل الحد الأدنى من عمر المركبة الفضائية ككل وأنظمتها ضروريًا لإنجاز المهمة. إذا نجت سفينة الفضاء وتمكن من تثبيت خطة تشغيل جديدة عند انتهاء تاريخ العمل الأصلي، فما الفائدة. ينبغي إنشاء قاعدة بيانات للأعطال المحتملة التي قد تواجهها المركبة الفضائية. ما هو احتمال حدوث عطل من نوع معين، وفي أي مرحلة من الرحلة يمكن أن يحدث وتقديم اقتراحات لتصحيح الوضع. قد تحدث حالات فشل غير متوقعة أثناء النشاط. لا توجد طريقة عملية للتنبؤ بأي نوع من الإجراءات. لقد علقت الروح في الكثبان الرملية. والحل الذي تم التوصل إليه هو قيادة السيارة إلى الخلف، وهي عملية تستمر عدة أسابيع. وكانت حركة بطيئة بمعدل عدة سنتيمترات في اليوم. ويجب وصف هذه المعلومات وتثبيتها في قاعدة بيانات الأخطاء في حالة حدوثها مرة أخرى. هذه المعلومات ضرورية ليس فقط للسيارة الحالية، ولكن أيضًا لعمليات الإطلاق المستقبلية.

نهاية المهمة

إذا قررت إنهاء نشاط المركبة الفضائية بعد تمديد واحد أو أكثر لخطة العمل الأصلية، فإن السؤال الواضح هو متى تفعل ذلك؟ من الممكن أن يكون هناك دائماً شعور بين الباحثين بأنهم ربما إذا استمروا لفترة أطول قليلاً، فإنهم سيفعلون ذلك. العثور على اكتشاف مثير من شأنه أن يغير نظام العالم، وليس هناك نهاية لذلك. يعتمد هذا النوع من القرار على عاملين. أحد العوامل هو التكاليف. كل يوم من أيام العمل يكلف الكثير من المال وهو أمر ضروري للبرامج الأخرى. وبشكل إجمالي، قد يؤثر تمديد المهمة على تاريخ بدء البرامج الجديدة. العامل الثاني هو التعب المادي ليس فقط للمركبة الفضائية، ولكن أيضًا للأشخاص الذين يقومون بتشغيلها. الشعور بأنهم لا يستطيعون القيام بذلك بعد الآن وأنهم استنفدوا أنفسهم حتى النهاية. كل يوم هو أكثر من نفسه. شعور لا مفر منه بضرورة اللجوء إلى طرق أخرى.

وفي نهاية برنامج البحث يجب إعداد تقرير الدروس العلمية والتكنولوجية والشخصية المستفادة. ويجب تعلم الدروس من الإخفاقات والنجاحات على السواء.