26 يونيو 2022: أعلنت وكالة ناسا يوم الأحد عن تأخير يوم واحد على الأقل في إطلاق CAPSTONE ، مما أتاح مزيدًا من الوقت لاختبار الأنظمة النهائية. تم تحديث المادة.
في السنوات القادمة ، ستكون ناسا مشغولة على سطح القمر.
سيدور صاروخ عملاق حول كبسولة قمرية ويدور حول القمر ، ربما بحلول نهاية الصيف. سيُسقط موكب مركبات الهبوط الروبوتية تجارب على القمر لجمع البيانات العلمية حول القمم الجليدية المائية ، خاصة في المناطق القطبية. الآن ، بعد بضع سنوات ، عاد رواد الفضاء إلى هناك ، بعد أكثر من نصف قرن من هبوط آخر أبولو على سطح القمر.
إنهم جميعًا جزء من خطة القمر للقرن الحادي والعشرين التابعة لوكالة ناسا ، والتي سميت على اسم أرتميس ، أخت أبولو التوأم في الأساطير اليونانية.
قريباً هذا الأسبوع ، من المقرر أن تطلق مركبة الفضاء كيب ستون الجزء الأول من أرتميس إلى القمر. بالمقارنة مع تلك التي يجب اتباعها ، فهي متوسطة الحجم والغرض.
لن يكون هناك رواد فضاء على CAPSTONE. المركبة الفضائية صغيرة جدًا وكبيرة بما يكفي لفرن الميكروويف. لن يهبط مسبار الروبوت هذا على سطح القمر.
ولكن على عكس رحلة ما قبل القمر فهي من نواح كثيرة. سيكون بمثابة نموذج للشراكة بين القطاعين العام والخاص التي يمكن أن تجعل ناسا أفضل من حيث التكلفة في المهمات بين الكواكب في المستقبل.
قال برادلي سيثام ، الرئيس التنفيذي ورئيس مجلس إدارة شركة Advanced Space ، الشركة التي تدير مهمة ناسا: “لقد ذهبت ناسا إلى القمر من قبل ، لكنني لا أعرف ما إذا كانت مرتبطة ببعضها البعض على هذا النحو”.
كان من المقرر الإطلاق يوم الاثنين ، لكن يوم الأحد ، تأخر الإطلاق يومًا على الأقل لتسليم معمل الصواريخ ، شركة أمريكية نيوزيلندية يمنح هذا رحلة CAPSTONE إلى المدار ، مما يمنح المزيد من الوقت لإجراء اختبارات النظام النهائية.
وقالت ناسا “الفرق تقيم حالة الطقس وعوامل أخرى لتحديد موعد إطلاق الصاروخ القادم.” في منشور مدونة. “فرصة الإصدار التالية خلال الفترة الحالية هي يوم 28 يونيو.”
الاسم الكامل للعمل هو الوظائف الفنية لنظام تحديد المواقع المستقل Cislunar واختبار الاختراق. سيكون بمثابة مستكشف في المدار القمري ، حيث سيتم في النهاية بناء محطة فضائية جماعية كجزء من Artemis. ستعمل البؤرة الاستيطانية ، التي يطلق عليها اسم البوابة ، كمحطة طريق لتوقف الأفراد المستقبليين قبل الاستمرار على سطح القمر.
Capstone أمر غير معتاد بالنسبة لناسا من نواح كثيرة. أولاً ، إنه موجود على منصة إطلاق في نيوزيلندا ، وليس في فلوريدا. ثانيًا ، لم تقم ناسا بتصميم أو بناء كابستون ، ولم تقم بتشغيله. الوكالة لا تملكها. CAPSTONE مملوك لشركة Advanced Space ويعمل بها 45 موظفًا في ضواحي دنفر.
تنتقل المركبة الفضائية ببطء ولكن بكفاءة إلى القمر. هناك فرص إطلاق يومية حتى 27 يوليو. بحلول ذلك الوقت ، إذا هبطت المركبة الفضائية ، فستعود إلى مدار القمر في نفس اليوم ، 13 نوفمبر.
تواصل مهمة CAPSTONE جهود ناسا للتعاون مع الشركات الخاصة بطرق جديدة على أمل اكتساب قدرات إضافية بسرعة بتكلفة منخفضة.
يقول بيل نيلسون ، مدير ناسا: “هذه طريقة أخرى لمعرفة ما تحتاجه ناسا وتقليل التكاليف.
تبلغ قيمة عقد Advance Space مع ناسا لـ CAPSTONE ، الذي تم توقيعه في عام 2019 ، 20 مليون دولار. رحلة كابستون إلى الفضاء صغيرة ورخيصة: أقل من 10 ملايين دولار لتبدأ مع Rocket Lab.
قال كريستوفر بيكر ، مدير مشروع ناسا لتكنولوجيا المركبات الفضائية الصغيرة: “سيكون أقل من 30 مليون دولار في ثلاث سنوات”. “سريع نسبيًا وغير مكلف نسبيًا.”
حتى Forsheet ، وهي محاولة إسرائيلية غير ربحية للهبوط على سطح القمر في عام 2019 ، سيكلف 100 مليون دولار.
قال: “أرى هذا على أنه اختراع لكيفية مساعدة الشركات خارج الأرض”. قال بيكر.
قال الدكتور Seetham أن الغرض الأساسي من CAPSTONE هو أن يستمر لمدة ستة أشهر ومن المحتمل أن يستمر لمدة عام آخر.
ستساعد البيانات التي تجمعها المخططين في نقطة استيطانية على سطح القمر تسمى البوابة.
في عام 2017 ، أعلن الرئيس دونالد ج. عندما أعلن ترامب أن سياسة إدارته الفضائية هي إرسال رواد فضاء إلى القمر ، كانت الكلمة الطنانة في وكالة ناسا “قابلة لإعادة الاستخدام” و “مستقرة”.
أدى ذلك إلى قيام ناسا ببناء محطة فضائية حول القمر كجزء مهم من كيفية اقتراب رواد الفضاء من سطح القمر. مثل هذا الموقف سيسهل عليهم الوصول إلى أجزاء مختلفة من القمر.
من المقرر حاليًا أن تبدأ مهمة هبوط Artemis الأولى في عام 2025 ، ولكن من المحتمل أن يتم تأجيلها ، والتي لن تستخدم البوابة. لكن المهام القادمة ستكون.
قررت وكالة ناسا أن أفضل مكان لوضع هذه البؤرة الاستيطانية سيكون فيما يسمى بمدار هالة خطي.
تتأثر المدارات الإهليلجية بسحب جاذبية جسمين – في هذه الحالة ، الأرض والقمر. يساعد تأثير الجسمين في جعل المدار أكثر استقرارًا ، مما يقلل من كمية الزخم اللازمة للحفاظ على المركبة الفضائية تدور حول القمر.
تفاعلات الجاذبية تبقي المدار بزاوية 90 درجة من الأرض إلى المنظر. (هذا هو الجزء الخطي من الاسم.) لذلك ، فإن المركبة الفضائية في هذا المدار لا تسير خلف القمر ، حيث يتم قطع الاتصال.
يقع مدار البوابة على بعد حوالي 2200 ميل من القطب الشمالي للقمر وتدور أكثر من 44000 ميل أثناء مرورها فوق القطب الجنوبي. تستغرق الرحلة حول القمر حوالي أسبوع.
من حيث الرياضيات الأساسية ، فإن المسارات الجذابة مثل المدار الإهليلجي بالقرب من الخط المستقيم مفهومة جيدًا. لكن هذا مدار لم تحركه أي مركبة فضائية على الإطلاق.
وهكذا ، كابستون.
قال دان هارتمان ، مدير برنامج Gateway ، “نعتقد أننا صنفناها جيدًا. ولكن مع حمولة التخرج المحددة هذه ، يمكننا المساعدة في التحقق من صحة نماذجنا.”
في الممارسة العملية ، بدون أي أقمار صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي تدور حول القمر ، قد يستغرق الأمر بعض الاختبارات والخطأ لمعرفة كيفية وضع المركبة الفضائية بشكل أفضل في المدار المطلوب.
قال الدكتور Seetham: “أكبر عدم يقين هو معرفة مكانك في الواقع”. “كونك في الفضاء فأنت لا تعرف حقًا مكانك ، لذلك فأنت دائمًا تقيم مكانك مع بعض عدم اليقين حوله.
مثل بعثات ناسا الأخرى ، يستخدم CAPSTONE موقعه لتثليث التقدير إشارات من شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا هوائيات أطباق الراديو ، وإذا لزم الأمر ، ادفع نفسها نحو المدار المطلوب بعد اجتياز أبعد نقطة من القمر.
سيختبر CAPSTONE أيضًا طريقة بديلة لتشخيص حالته. لا يمكن لأي شخص أن يقضي الوقت والمال في بناء شبكة GPS حول القمر. ولكن هناك مركبات فضائية أخرى بما في ذلك مركبة الاستطلاع المداري القمرية التابعة لناسا، والدوران حول القمر ، والمزيد في السنوات القادمة. من خلال التواصل مع بعضها البعض ، يمكن لمجموعة من المركبات الفضائية في مدارات مختلفة إنشاء نظام GPS مؤقت في جوهره.
تعمل شركة Advanced Space على تطوير هذه التقنية منذ أكثر من سبع سنوات ، والآن ستختبر هذا المفهوم باستخدام مركبة الاستطلاع المدارية Lunar Reconnaissance Orbiter ، التي ترسل إشارات ذهابًا وإيابًا عبر CAPSTONE. قال الدكتور سيتام: “يمكننا تحديد مكان وجود المركبتين الفضائيتين بمرور الوقت”.
عندما بدأت في إنشاء CAPSTONE ، قررت Advanced Space إضافة ساعة ذرية بحجم رقاقة الكمبيوتر إلى المركبة الفضائية ، ومقارنة ذلك الوقت بالوقت الذي سيتم بثه من الأرض. ستساعد البيانات أيضًا في تحديد موقع المركبة الفضائية.
نظرًا لأن Advanced Space تمتلك Capstone ، فقد كان لديها المرونة لإجراء هذا التغيير دون الحصول على إذن من وكالة ناسا. نظرًا لتعاون الشركة بشكل وثيق في مثل هذه المشاريع ، ستكون هذه المرونة نعمة لشركات الطيران المتقدمة والشركات الخاصة مثل وكالة ناسا.
قال الدكتور سيتام: “لأن لدينا اتفاقية عمل مع البائعين لدينا ، عندما يتعين علينا تغيير شيء ما ، فليس من الضروري الذهاب إلى المراجعة الكبيرة لسلطات التعاقد الحكومية”. “لقد ساعد في منظور السرعة.”
من ناحية أخرى ، لم تتمكن الشركة من الذهاب إلى وكالة ناسا لطلب المزيد من المال لأنها كانت تتفاوض بشأن رسوم ثابتة لمهمة الفضاء المتقدم (على الرغم من أنها تلقت أموالًا إضافية بسبب تأخيرات في سلسلة التوريد بسبب وباء كوفيت -19). تمنح عقود وكالة ناسا التقليدية ، والمعروفة باسم “التكلفة الإضافية” ، الشركات استرداد الأموال التي تنفقها ثم دفع رسوم – ربح – علاوة على ذلك ، مما يمنحها حافزًا ضئيلًا لإبقاء التكاليف تحت السيطرة.
قال الدكتور سيتهام: “بمجرد ظهور الأمور ، كان علينا معرفة كيفية التعامل معها بشكل أكثر كفاءة”.
هذا مشابه لاستراتيجية ناسا الناجحة المتمثلة في استخدام صفقات إيلون ماسك ذات الأسعار الثابتة مع سبيس إكس ، التي ترسل الآن البضائع ورواد الفضاء إلى محطة الفضاء الدولية بتكلفة أقل بكثير من تكلفة المركبة الفضائية الخاصة بالوكالة. وفقًا لـ SpaceX ، ساعدت استثمارات ناسا في جذب عملاء غير تابعين لناسا ورواد فضاء خاصين إلى المدار المهتمين بإطلاق الحمولات.
حتى كابستون ، كانت مهمة الفضاء المتقدم نظرية إلى حد كبير – تحليل المدارات وكتابة برنامج GPS المؤقت – وليس بناء وتشغيل المركبة الفضائية.
الشركة لم تعمل بعد في مجال صناعة المركبات الفضائية. قال الدكتور سيتهام: “اشترينا المركبة الفضائية”. “أخبر الناس أن Legos هو الجهاز الوحيد الذي نبنيه في شركة متقدمة. لدينا مجموعة شعار رائعة.
في العقدين الماضيين ، انتشرت الأقمار الصناعية الصغيرة التي تسمى CubeSats، تمكن العديد من الشركات من بناء المركبة الفضائية بسرعة بناءً على تصميم قياسي يبلغ 10 سم أو أربع بوصات لكل مكعب. يبلغ حجم كابستون 12 مكعبًا ، لكن شركة Advanced Space تمكنت من شرائها من Irvine Divok Nano-Satellite Systems في كاليفورنيا.
لا يزال لديها الكثير من المشاكل لحلها. فمثلا، معظم المكعبات تقع الأرض السفلى في المدار ، على بعد بضع مئات من الأميال فوق السطح. يبعد القمر ما يقرب من ربع مليون ميل.
قال الدكتور سيتام: “لا أحد يطير بمكعب على القمر”. “لذا فمن المنطقي ألا يصنع أحد أجهزة راديو لتحلق بمكعبات على سطح القمر. لذلك كان علينا حقًا الغوص في فهم تلك التفاصيل والمشاركة حقًا مع شخصين مختلفين للحصول على أنظمة تعمل.
مدير مشروع جيتواي ، السيد. إن هارتمان متحمس بشأن Capstone ، لكنه يقول إنه ليس من الضروري إحراز تقدم في البؤرة الاستيطانية القمرية. منحت وكالة ناسا بالفعل عقودًا لبناء أول وحدتين من البوابة. تساهم وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا في مجلدين.
“هل يمكننا الطيران بدونها؟” السيد. قال هارتمان عن CAPSTONE. “نعم ، هل هو إلزامي؟ لا.”
لكنه أضاف ، “يمكنك تقليل أشرطة الخطأ على نماذجك في أي وقت ، وهذا أمر جيد دائمًا.”
يتساءل الدكتور سيتام عما إذا كان يمكن أن يكون هناك المزيد من الرحلات إلى القمر لناسا أو شركاء الأعمال الآخرين. هو أيضًا يفكر بعيدًا وواسعًا.
قال: “أشعر بالفضول حيال كيف يمكننا أن نفعل شيئًا مشابهًا للمريخ”. “أنا مهتم جدًا بالزهرة شخصيًا. أعتقد أنها لم تجذب الانتباه الكافي.
