الوجهة هي نبتون

يريد علماء ناسا القيام بمهمة إلى نبتون لتسليط الضوء على كيفية تشكل النظام الشمسي

الكوكب الغازي التالي الذي يراقبه علماء وكالة الفضاء الأمريكية هو نبتون. وتقييمهم هو أن الدراسة المتعمقة لبنيته الداخلية والخارجية سوف تلقي الضوء على الطريقة التي تشكل بها النظام الشمسي. وكانت الخطوة الأولية نحو هذه المهمة الطموحة هي منحة قدرها 250,000 ألف دولار مقدمة من وكالة الفضاء لشركة بوينغ لكي تقوم بإعداد خطة عمل تدعم الأهداف العلمية لهذه المهمة، كل هذا في إطار رؤية الوكالة. البعثات. وبحسب الخطوط العامة فإن هذه المركبة الفضائية ستكون مجهزة بمحرك نووي. ومن لحظة وصول المركبة الفضائية إلى نبتون، سيتم وضعها في مدار قطبي حوله، وسيتم إطلاق المسبارات نحوه (التي ستخترق غلافه الجوي وتقوم بدراسات مختلفة¹. سنة الإطلاق هي 2015).

إنه مزيج من نهجين تم تطبيق كل منهما على وجهة كوكبية مختلفة. المفهوم الأول هو نهج المدار القطبي المستخدم في Mars Global Surveyor، وميزة هذا المدار هو توفير الوقود، ولا داعي لتغيير مداره أثناء الدوران حول النجم، إذ يمكنه مراقبة أي نقطة عليه بكامل مداره. يدور في مدار. تم تنفيذ النهج الثاني في Pioneer Venus Multiprobe الذي تم إطلاقه باتجاه كوكب الزهرة في 8.8.1978 أغسطس 9.12.1978 ووصل إليه في 4 ديسمبر XNUMX. كانت عبارة عن مركبة فضائية حاملة مزودة بـ XNUMX كبسولات صغيرة، وعندما وصلت المركبة الفضائية إلى كوكب الزهرة، انفصلت الكبسولات عنه واخترقت الغلاف الجوي في نقاط مختلفة وأثناء اختراقها للغلاف الجوي تم إجراء قياسات مختلفة.

عند إطلاق مركبة فضائية إلى نبتون، لا يمكنك تجاهل أقماره والحلقات التي تحيط به. على عكس الكواكب الغازية الأخرى التي لها أقمار يتراوح قطرها بين 500 كيلومتر إلى 5100 كيلومتر وعدد كبير جدًا من الأجسام غير الكروية الصغيرة جدًا، فإن نبتون لديه قمر آخر في نفس نطاق مقادير الحجم وأعني تريتون الذي يبلغ قطره 2800 كيلومتر. وعلى غرار تيتان، وهو قمر زحل، فهو يتمتع أيضًا بغلاف جوي، وإن كان رقيقًا جدًا. دخلت المركبة الفضائية جاليليو التي وصلت إلى المشتري ومركبة إكسيني التي وصلت إلى زحل في مدار حول نجومها المستهدفة وفي كل مرة تستخدم جاذبيتها للوصول إلى قمر واحد وأخذ القياسات هناك، تعود إلى الكوكب لتدور حوله وترميه مرة أخرى نحو نفس القمر القمر أو نحو قمر آخر.من حيث تحقيق تريتون فإن الخيار الأمثل هو أبسط. لا حاجة للوصول إلى أقمار أخرى. لدى نبتون أقمار أخرى، لكنها أجسام صغيرة غير كروية. ويبلغ حجم معظمها عشرات الكيلومترات. هناك 14 قمرًا، أصغرها يبلغ قطره 14 كم وأكبرها بروتيوس الذي يبلغ قطره 218 كم. باستثناء قمر واحد وهو ناريد فإن مسافاتهم عن نبتون صغيرة وتبعد مداراتهم عن بعضها آلاف الكيلومترات، وتبلغ مسافة تريتون عن نبتون 354,760 كم، وباستثناء ناريد فإن مسافة مداراتهم عن نبتون أصغر من مسافة مدارات تريتون، وتبلغ مسافة ناريد 5,513,400 كيلومتر. كم. ولذلك فهو نظام سهل التحقيق من وجهة نظر التصميم. وبالنظر إلى الدقة العالية للكاميرات وتحسينها المستمر، سيكون من الممكن تصوير هذه الجثث بأعلى جودة.

تثير هذه البيانات التساؤل حول ما إذا كان من المفيد التفكير في تكوين مداري مختلف لنفس المركبة الفضائية التي ستصل إلى نبتون، وهي هندسة مدارية ستسمح أيضًا بإجراء تحقيق مكثف لتريتون ورسم خرائطه. المدار الأنسب هو المدار الحلقي حيث تستفيد المركبة الفضائية من جاذبية نبتون وتريتون. وفي دورانها حول نبتون، تستخدم المركبة الفضائية جاذبيتها للوصول إلى تريتون، فتصنع حوله نصف دائرة، وتستخدم جاذبيتها للوصول إلى نبتون، وتعمل نصف دائرة حوله، وتستخدم جاذبيتها للوصول إلى تريتون مرة أخرى، وهكذا. وهو مسار شكله الهندسي هو شكل الرقم "8" وتقع نقطة انطلاق "الصفرين" للرقم "8" بين نبتون وتريتون، ومن المزايا الأخرى لمسار الرحلة هذا أن المركبة الفضائية تصل بشكل دوري يقترب من هذه الأجسام ويبتعد عنها. والنتيجة هي لقطات مقربة للمناطق المستهدفة باستخدام الكاميرا ذات الزاوية الضيقة ولقطات بانورامية باستخدام الكاميرا ذات الزاوية الواسعة. وأثناء تحركها في مدارها الفضائي، ستتمكن من توجيه كاميراتها نحو الأقمار الصغيرة ونحو الحلقات. عند وصول المركبة الفضائية إلى نبتون، ستدخل مدارًا استوائيًا حولها، وستقوم بعدد من المدارات لاختبار الأنظمة، ثم تغير مدارها إلى مدار حلقي، وفي كل عدد من المدارات ستتغير زاوية ميل المدار من أجل الوصول إلى التغطية الكاملة لنبتون وتريتون.

وماذا عن الكبسولات؟ عندما وصل Pioneer Venus Multiprobe إلى كوكب الزهرة، أطلق الكبسولات في نقاط مختلفة في الغلاف الجوي، بحيث يمكن عمل مقاطع طولية وعميقة من الغلاف الجوي. توقفت الكبسولات عن الإرسال عندما كان الضغط الجوي أكبر من سعة الحمل التصميمية وتم سحقها. سيحدث نفس الشيء للكبسولات التي ستخترق الغلاف الجوي لنبتون، فاستخدام الإلكترونيات الدقيقة سيجعل من الممكن تصغير هذه الكبسولات، ولتوضيح الأمر، دعونا نتخيل كبسولة بحجم الهاتف المحمول. المساحة السطحية للكبسولة المصغرة صغيرة وبالتالي ستكون قادرة على تحمل الضغوط الجوية العالية وبالتالي يمكنها الدخول إلى أعماق أكبر في الغلاف الجوي. ونظرًا للوزن الصغير لهذه الكبسولة، سيكون من الممكن وضع عشرات الكبسولات على المركبة الفضائية الحاملة. سيتم إطلاق الكبسولات مباشرة في الغلاف الجوي بعد دخول المركبة الفضائية إلى مدارها حول نبتون. هناك طريقة أخرى أكثر فعالية للنشر وهي إطلاق بعض الكبسولات عند دخولها المدار حول نبتون وإطلاق الباقي واحدة تلو الأخرى وفقًا للظواهر المرصودة. فإذا رأيت مثلاً تطور إعصار في الغلاف الجوي أو حركة السحب، فمن الممكن إرسال كبسولات نحوها، وليس من المستحيل أن تنطلق بعض الكبسولات نحو تريتون والحلقات. أقرب شيء لهذا النوع من المركبات الفضائية الحاملة التي تحتوي على عدة حجرات مخصصة لها هو صاروخ نووي برأس سهم انشطاري.

قد يؤدي شحن الكبسولات إلى تحويل المركبة الفضائية عن مسارها وسيكون من الضروري تعويض الانحراف باستخدام محركات الملاحة. وليس من المرغوب فيه تشغيل هذه المحركات مع كل شحنة لأن الوقود سيهدر دون داع. ولذلك سيكون من الضروري التخطيط بحيث لا تؤدي الانحرافات داخل هذه المنطقة إلى أي تغييرات كبيرة في مسار الرحلة. أما إذا تجاوز الانحراف هذا النطاق، فسيتم تفعيل محركات الملاحة، وستتم مراقبة ذلك بواسطة أجهزة الكمبيوتر الخاصة بالمركبة الفضائية. للوهلة الأولى، يبدو أن تكلفة تطوير هذه الكبسولات أقل من تكلفة تطوير مركبة فضائية بالحجم الطبيعي. يجدر النظر في تطوير هذه الكبسولات في إسرائيل وفتح مجال جديد للمركبات الفضائية الصغيرة.

ونظرًا لبعد نبتون الكبير عن الأرض ومدة إرسال الإشارة منها وإليها 4.5 ساعة، فسيغمر مركز التحكم بكميات هائلة من المعلومات وقد ينهار. ولذلك سيكون من الضروري تخصيص ترددات إرسال فريدة لكل كبسولة وتقسيم إدارة الإرسال بين عدة مراكز فرعية مع مركز تحكم رئيسي يشرف عليها.

إن عملية من هذا النوع لن تتطلب تقييمات تكنولوجية مناسبة فحسب، بل أيضًا تقييمات تنظيمية فريدة من نوعها. وستكون معظم أجزاء هذا النظام التنظيمي في حالة سبات وستدخل حيز التنفيذ عندما تدخل المركبة الفضائية مدارًا حول نبتون. المعلومات التي ستصل إلى إسرائيل ستكون ذات نطاق غير مسبوق وستحتوي على الأرجح على العديد من المفاجآت. الاستثمار في هذا النوع من المشاريع جدير بالاهتمام.

المصدر: بوينغ لدراسة مهمات نبتون لناسا 2.6.2004

الى الخبر الاصلي