تدرس DARPA أفكارًا لإصلاح أقمار الاتصالات الصناعية في الفضاء

عندما تنتهي الأقمار الصناعية الموجودة في المدار المتزامن مع الأرض من مهمتها، يتم نقلها إلى مدار أعلى يكون بمثابة "مقبرة" لأقمار الاتصالات. يوجد في هذا المدار مئات الأقمار الصناعية التي تحتوي على مكونات يمكن إعادة استخدامها

وسيمكن مشروع "فينيكس" من الاستخدام المتجدد لمكونات أقمار الاتصالات والأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة للأرض بشكل عام من خلال أقمار الخدمة
وفي المدار المتزامن مع الأرض، الواقع على ارتفاع 36 ألف كيلومتر فوق خط الاستواء، توجد أقمار صناعية تبلغ قيمتها الإجمالية أكثر من 300 مليار دولار. العديد من هذه الأقمار الصناعية لم تعد نشطة بسبب انتهاء وظيفتها بسبب التقادم أو بسبب أي أعطال. ولكن لا يزال الكثير منها يحتوي على مكونات استهلاكية باهظة الثمن مثل الهوائي، والتي يمكن أن تستمر لفترة أطول من عمر القمر الصناعي. على الأقل هذا ما تدعيه DARPA (وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة)، وهي وكالة حكومية تابعة لوزارة الدفاع الأمريكية تتعامل مع التطورات التكنولوجية لجيش الولايات المتحدة.

عندما تنتهي الأقمار الصناعية الموجودة في المدار المتزامن مع الأرض من مهمتها، يتم نقلها إلى مدار أعلى يكون بمثابة "مقبرة" لأقمار الاتصالات. ويوجد في هذا المدار مئات الأقمار الصناعية التي تحتوي على مكونات يمكن إعادة استخدامها حسب رغبة ومعرفة ودعم مشغل القمر الصناعي. واليوم، تقوم وزارة الدفاع الأميركية، على سبيل المثال، باستبدال الأقمار الصناعية بسعر مرتفع. أحد أسباب ارتفاع التكلفة هو سعر الإطلاق الذي يعتمد بشكل أساسي على وزن وحجم الهوائيات. إن إعادة استخدام الهوائيات الموجودة من الأقمار الصناعية الموجودة في مدار المقبرة يمكن أن يسمح بتوفير كبير في التكاليف.
كجزء من برنامج "فينيكس" التابع لوكالة الأبحاث الفيدرالية (DARPA)، تسعى الوكالة إلى تطوير تقنيات لفصل الهوائيات والمكونات الأساسية الأخرى عن الأقمار الصناعية غير النشطة في المدار الثابت بالنسبة للأرض وإعادة استخدامها لبناء أنظمة فضائية بتكلفة أقل بكثير. تقول ريجينا دوغان، مديرة وكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (DARPA): "إذا نجح هذا البرنامج، فسيصبح الحطام الفضائي موردًا فضائيًا".

ينص على أن هذا المفهوم سيتطلب تخصصات متنوعة بين مجتمع الفضاء في الولايات المتحدة وحول العالم. على سبيل المثال، تسمح الأنظمة الآلية اليوم للجراحين بإجراء العمليات الجراحية عن بعد للمرضى الذين يبعدون آلاف الكيلومترات، وتستخدم أنظمة التصوير عن بعد لرصد ورصد ما يحدث في قاع البحر في مناطق الحفر البحرية على عمق مئات وآلاف من الأعماق. متر. وهذا النوع من القدرات، إذا تم تكييفه للعمل في ظروف انعدام الجاذبية والفراغ والإشعاع القاسي للفضاء، يمكن أن يسمح بإعادة استخدام الهوائيات من الأقمار الصناعية التي أنهت مهمتها.
يقول ديفيد بارنهارت، مدير برنامج "فينيكس" في DARPA: "لم يتم تصميم الأقمار الصناعية الموجودة في المدار الثابت بالنسبة للأرض ليتم إصلاحها أو تجميعها في الفضاء، لذا فهي ليست مجرد عملية بسيطة لقلب بعض الصواميل والمسامير". "ويتطلب ذلك أنظمة تصوير عن بعد وتقنيات روبوتية، بالإضافة إلى أدوات خاصة لالتقاط الأنظمة المعقدة وقطعها وضبطها، لأن الوصلات الموجودة عادة ما تكون ملحومة. ويتمثل التحدي الآخر في تطوير عمليات تشغيلية عن بعد للقبض على جزأين معًا بحيث يمكن لذراع آلية ثالثة ربطهما بجزء ثالث مثل المشبك، وكل ذلك في الجاذبية الصغرى. بالنسبة لشخص يقوم بتشغيل مثل هذا النظام الآلي، فإن التعقيد يشبه تجميع أنظمة ليغو المعقدة عن طريق التحكم عن بعد، وفي نفس الوقت النظر إليها أيضًا من خلال التلسكوب.
ومن أجل إعادة استخدام الموارد بالشكل الأمثل، سيقوم برنامج "فينيكس" بتطوير أنظمة إلكترونية للأقمار الصناعية الصغيرة التي ستسمح بالتحكم المحلي وستكون قادرة على التواصل مع بعضها البعض ومع القمر الصناعي الأصلي الذي تم تطويره بموجب برنامج DARPA آخر System F6 http: //www.darpa.mil/OUR_Work/TTO /Programs/System_F6.aspx، وسيعملان معًا على تفكيك الهوائيات وإعادة استخدامها. تبحث "فينيكس" على وجه التحديد عن تقنيات لتطوير نوع جديد من الأقمار الصناعية النانوية التي يمكن إطلاقها بطريقة أكثر اقتصادا إلى المنطقة المتزامنة مع الأرض مثل المتجولين مع الأقمار الصناعية التجارية، وسوف تتصل هذه الأقمار الصناعية آليًا بهوائي القمر الصناعي الذي لا يعمل ولكنه لا يزال لديها قدرات الاتصال، لإنشاء نظام فضائي جديد في نهاية المطاف. قد تستفيد الأقمار الصناعية النانوية من التقنيات والبنية التحتية والمنتجات والهندسة المعمارية التي تم تطويرها ضمن برنامج أنظمة F6. وستكون هناك حاجة أيضًا إلى أنظمة لتخزين الأقمار الصناعية الصغيرة أثناء رحلتها بالقرب من القمر الصناعي التجاري.
ومن المقرر إطلاق قمر صناعي كبير سيكون بمثابة محطة خدمة للأقمار الصناعية (TENDER) في مدار متزامن مع الأرض. بعد وصول الأقمار الصناعية النانوية إلى مدارها، سيتم تحريرها من القمر الصناعي الذي حملها، وتصل إلى قمر الخدمة الصناعي، ويتم ربطها بحزام أدوات قمر الخدمة الصناعي. سيتم تجهيز القمر الصناعي للخدمة بأذرع التقاط وأنظمة عرض عن بعد لإزالة المكونات والمسامير من الغطاء الأمني، وبالتالي سيكون تطوير مركبات فضائية جديدة مطلوبًا للبرنامج.
إن العوامل الحاسمة لنجاح برنامج "فينيكس" هي النشاط المشترك للمجتمعات المشاركة في هذه المجالات الأساسية للتكنولوجيا، وهي:

• الإلكترونيات الدقيقة والذكريات المقاومة للإشعاع
• منصة لاسلكية موزعة للاتصال والتحكم المخصص
• أنظمة التحكم الإلكترونية الصناعية
• الأذرع الآلية الصناعية بالإضافة إلى أدوات وتقنيات القطع الميكانيكي
• الأنظمة والأدوات الروبوتية لإجراء العمليات الجراحية عن بعد، وكذلك أنظمة التصوير
• أنظمة التصوير والتنشيط عن بعد التي تعمل تحت الماء، وتستخدم في التنقيب عن النفط والغاز البحري
• إنشاء الأنظمة الإلكترونية الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر وأنظمة تخزين البيانات في المحطة الأرضية
• أنظمة لإدارة التحكم الحراري للمكونات والأنظمة الإلكترونية
• الإنتاج الرخيص والضخم للشرائط المعدنية والمواد الإنشائية الأخرى
• القيمة المضافة في إنتاج مجموعة متنوعة من المواد الإنشائية.

سوف تستضيف DARPA مؤتمر لمدة يومين وفي نوفمبر 2011، تمت دعوة الصناعات ذات الصلة إليه.

بيان صحفي لـ DARPA