المحطة الأوتوماتيكية فوبوس-جرونت Phobos-Grunt

.

مسبار “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” الروسي كان مخصصا لنقل عينات من تربة تابع المريخ القمر فوبوس Phobos إلى الأرض، وتم إطلاق المسبار في 9 نوفمبر/تشرين الثاني عام 2011 م، لكن محرك المسبار لم يبدأ الإشعال ، مما أدى إلى عدم تحركه باتجاه المريخ، وبقي المسبار على المدار حول الأرض، وسقط حطامه على الأرض في منطقة المحيط الهادئ. وتقدر كلفة المشروع بـ 200 مليون دولار.

 

المهمة Mission

نقل عينة وزنها 200 جرام من تربة تابع المريخ Mars القمر فوبوس Phobos إلى الأرض.

 

كان موقع الهبوط المخطط في منطقة علي القمر فوبوس حيث يمكن جمع عينات. كانت المركبة الفضائية فوبوس-جرونت Phobos-Grunt مزودة بذراع آلية تمتلك القدرة على جمع عينات يصل قطرها إلى 1.3 سم. نظرًا لأن خصائص تربة فوبوس لم تكن مؤكدة ، فقد تضمنت وحدة الهبوط جهاز استخلاص آخر كان من الممكن استخدامه في حالة كون السطح صخريًا للغاية بالنسبة للجهاز الرئيسي.

 

تصميم محطة “فوبوس جرونت” The design of the station “Phobos-Grunt”

 

 

البداية

 

أثناء الرحلة بأكملها على طول الطريق Earth – Phobos – Earth ، من المخطط أن تقوم المحطة الأوتوماتيكية Phobos-Grunt بالتخلص من مكوناتها. بعد الانفصال عن مركبة الإطلاق زينت Zenit ، سيدفع نظام الدفع في منتصف الرحلة Mid-Flight Propulsion System (MPS) أو تسمي Main Propulsion Unit MDU رقم 1 ، الذي تم تصنيعه على أساس المرحلة العليا Fregat-SB ، محطة فوبوس جرونت إلي مدار بيضاوي قريب من الأرض Elliptical Low Earth Orbit (207 كم x 347 كم) بزاوية ميل Inclination مقدارها 51.4 درجة. في هذه الحالة ، سيتم استهلاك الوقود أولاً من خزان الوقود المغلق على شكل نتوء كروي Torus-Shaped Dumped Fuel Tank 2 ، ثم من الخزانات الرئيسية رقم 3 وبعد استهلاك الوقود يتم فصل تلك الخزانات. سيبدأ هوائي اتجاهي Directional Antenna رقم 4 في العمل في المدار للتواصل مع الأرض ، ويتم فتح الألواح الشمسية Solar Panels رقم 5 ، والتي تحمل أيضًا هوائيين أحادي الاتجاه Redundant Unidirectional Antennas متكررين رقم 6 ، ثم يتم فحص جميع أنظمة المحطة.

 

كان من المتوقع بدء إشعال محركات الدفع الرئيسية Main Propulsion Unit MDU بعد 2.5 ساعة أو 1.7 دورة حول الأرض في المدار الأول ، وذلك لإدخال المركبة في مدار بيضاوي Elliptical Orbit (250 كم x 4150-4170 كم) لمدة 2.2 ساعة. وبعد إكمال هذا الإشعال الأول يتم فصل خزان الوقود الخاص بوحدة الدفع ، مع اشعال ثاني لمغادرة مدار الأرض المقرر لمدار واحد ، أو 2.1 ساعة ، بعد نهاية الحرق الأول. ثمتل وحدة الدفع الحافلة الجوالة لمسبار Fobos-Grunt. ووفقًا للخطط الأصلية ، كان من المتوقع الوصول لمدار المريخ خلال سبتمبر 2012 و أن تصل مركبة العودة إلى الأرض في أغسطس 2014 م.

نظرة عامة على المسارات المخططة.

1. الإطلاق من بايكونور Baikonour Launch .

2. الإشعال الأول First Burn .

3. فصل خزان الوقود المستهلك Spent Fuel Tank Ejected .

4. الإشعال الثاني Second Burn (المغادرة إلى نظام المريخ Departure to Martian system).

 

الرحلة Flight

 

ثم ، تبدأ وحدة الدفع الرئيسية Main Propulsion Unit MDU في التسارع والتوجه إلى المريخ آليا ، وبعد استنفاد الوقود ، يتم فصلها. يتم الحفاظ علي السرعة من خلال نظام الدفع Propulsion System رقم 7 للوحدة الجوالة رقم 8 للمحطة. خلال 11 شهرًا من الرحلة إلى المريخ ، يتم توجيه المحطة إلى الشمس لتحقيق أقصى عائد من الطاقة الخاصة بالألواح الشمسية Solar Panels . بالقرب من كوكب المريخ ، يتم تشغيل المحرك للفرملة للدخول في المدار Equatorial Orbit الإهليجي للغاية. عندها ، يتم فصل “المكونات المسافرة” عن المحطة – مجسمان ثماني الشكل رقم 9 ، تحملان حمولة ثانوية – القمر الصناعي الصيني للمريخ “يينغهو – 1” Yinghuo-1 (النار الطائرة) رقم 10 ، الذي يفتح ألواحه الشمسية ويبقى في مدار بيضاوي عالي حول المريخ. وبالتالي ، يتم تحرير الدعامات أو الأرجل رقم 11 لمركبة الهبوط.

 

الهبوط Landing

 

تمر المحطة في مدار فوبوس Phobos وتقوم بهبوط في الوضع الآلي Automatic Mode . أولاً ، يتحكم مكتشف المدى الليزري Laser Range Finder في الإقتراب ، ثم استخدام رادار دوبلر Doppler Radar ، وفي النهاية يتم استخدام نظام كاميرا استريو Stereo Camera System . في لحظة التلامس وبسرعة تصل إلى 1 م / ث ، تدفع المحركات Thrust Engines الصغيرة رقم 12 المحطة نحو سطح القمر ، بحيث لا ترتد عن القمر فوبوس Phobos في ظل جاذبيته الضعيفة جدًا. يتم تركيب المعدات الملاحية والعلمية Navigation and Scientific Equipment بدون غلاف مغلق داخل إطار ثماني الشكل في الوحدة الجوالة رقم 8. ويوجد خارجها جهاز أخذ عينات التربة رقم 13 .

العودة Return

 

بعد أخذ عينات من التربة ، تقلع وحدة العودة Return Vehicle رقم 14 ، وتنفذ سلسلة من المناورات التي تضعها على المسار نحو الأرض Earth ، بينما تبقى المعدات العلمية تعمل على فوبوس Phobos . يتم إجراء ما يصل إلى خمسة تصحيحات للمسار Path Corrections على طول الطريق. وعند كوكب الأرض ، يتم فصل كبسولة الهبوط Descent Capsule رقم 15 عن وحدة العودة Return Vehicle وتدخل الغلاف الجوي بسرعة كونية ثانية Second Cosmic Velocity ، وبعد السحب الديناميكي الهوائي Aerodynamic Drag ، تهبط بقوة على أراضي كازاخستان Kazakhstan.

 

1. من عام 1998 – 2003 م قام القمر الصناعي Mars Global Surveyor (الولايات المتحدة الأمريكية) بتصوير فوبوس وقياس درجة حرارة التربة عن بعد ، والتي كانت -4 درجة مئوية على المنحدرات المضيئة ، و –112 درجة مئوية في الظل.

 

2. من عام 2004-2010 م ، صنع القمر الصناعي مارس إكسبريس الأوروبي أكثر الصور تفصيلاً (4.4 م / بكسل) لتحديد مواقع الهبوط لمحطة فوبوس جرونت Phobos-Grunt Station . اقترب لمسافة 67 كم من فوبوس – وصل لمسافة أقرب من المحطات الأخرى ، بعد أن درس مجال الجاذبية.

 

3. من عام 2007-2008 م ، قام المسبار الأمريكي Martian Scout MRO بتصوير فوبوس في نطاقات مختلفة من الطيف Spectrum ، وحصل على صور مفصلة بألوان تقليدية ، مفيدة للبحوث الجيولوجية.

1. عام 1971 م ، أرسل القمر الصناعي للمريخ “Mariner-9” (الولايات المتحدة الأمريكية) أول صور الأقمار الصناعية لفوبوس. أظهرت القياسات في مدى الأشعة تحت الحمراء أن فوبوس مغطي بتربة رخوة أكثر من قمر الأرض.

 

2. عام 1977 م، قامت المركبة المدارية لمحطة Viking-1 الأمريكية (الولايات المتحدة الأمريكية) بإجراء مسح أكثر تفصيلاً لفوبوس مع تغطية عالمية ، و قدمت معلومات مهمة عن البنية الجيولوجية لسطحه.

 

3. عام 1989 م ، قامت المحطة الأوتوماتيكية “فوبوس Phobos-2” (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) للمرة الأولى بإجراء مسح لفوبوس في أجزاء مختلفة من الطيف ، وتحديد أربعة أنواع من التربة. كانت درسة خاصة بالقمر فوبوس فقط ، في حين أن المحطات الأخرى درسته فقط “جنبا إلى جنب” مع المريخ.

 

الحمولة Payload

 

المسبار الصيني المداري “يينغهو – 1” Yinghuo-1

 

لدراسة المجال المغناطيسي Magnetic Field للمريخ والتفاعل بين الأيونوسفير Ionospheres وجزيئات الهروب Escape Particles والرياح الشمسية Solar Wind.

 

تم دمج حمولة صينية ثانية ، نظام تفريغ التربة وإعدادها Soil Offloading and Preparation System SOPSYS ، في وحدة الهبوط Lander . نظام SOPSYS عبارة عن أداة طحن تعمل في الجاذبية الصغرى Microgravity Grinding Tool طورتها جامعة هونغ كونغ البوليتكنيك Hong Kong Polytechnic University.

 

Another payload on Fobos-Grunt was an experiment from the Planetary Society called Living Interplanetary Flight Experiment; its goal was to test whether selected organisms can survive a few years in deep space by flying them through interplanetary space. The experiment would have tested one aspect of transpermia, the hypothesis that life could survive space travel, if protected inside rocks blasted by impact off one planet to land on another.

The Bulgarian Academy of Sciences contributed with a radiation measurement experiment on Fobos-Grunt. Two MetNet Mars landers developed by the Finnish Meteorological Institute, were planned to be included as payload of the Fobos-Grunt mission, but weight constraints on the spacecraft required dropping the MetNet landers from the mission.

 

الإطلاق Launch

 

تم إطلاق المسبار في 9 نوفمبر/تشرين الثاني عام 2011 م ، والمسبار “فوبوس – جرونت” هو الأول منذ 15 سنة الذي يطلق من قاعدة بايكونور الفضائية فى كازاخستان.

 

فشل المهمة

 

عند دخول المسبار للفضاء الخارجي تعرض لعطل في جهاز محرك إقلاع المسبار “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” وحدث فشل التحكم وفشل في الخروج من جاذبية الأرض ، مما جعل العاملين في إدارة التحليقات الفضائية يحتفظون به في المدار الأرضي المنخفض LEO محاولين إصلاحه عن بعد، إلا أن جميع محاولاتهم باءت بالفشل، و فقدت جميع الاتصالات مع السفينة بعد وقت قصير من إطلاقها.

 

تم تصميم المركبة الفضائية لتصبح أول مركبة فضائية تعود بعينة مجهرية من جسم خارج كوكب الأرض منذ المهمة السوفيتية لونا Luna 24 في عام 1976 م ، وكان من المخطط أن تعود وحدة العودة Return Vehicle لمهمة Fobos-Grunt إلى الأرض في أغسطس 2014 م ، وقد جلبت 200 جرام من تربة قمر المريخ Fobos . بالإضافة إلى ذلك ، كانت ستكون أول مهمة لاستكشاف المريخ بقيادة روسيا منذ فشل مسبار المريخ Mars 96 .

 

بعد النهاية المخطط لها للحرق الأول ، لم يتم وضع المركبة الفضائية في المدار المستهدف. حيث تم اكتشاف المركبة الفضائية في وقت لاحق أنها لا تزال في المدار الأول المؤقت وتبين عدم تنفيذ الإشعال الثاني. في البداية ، كان لدى المهندسين حوالي ثلاثة أيام من بدء الإطلاق لإنقاذ المركبة الفضائية قبل نفاد بطارياتها. ثم تبين لهم أنه تم نشر الألواح الشمسية الخاصة بالمركبة ، مما منح المهندسين المزيد من الوقت لاستعادة التحكم بها. لكن فشلت الجهود.

 

مكان ووقت السقوط

 

أعلن المتحدث باسم قوات الفضاء التابعة لوزارة الدفاع الروسية الكسى زولوتوخين يوم الخميس 24 نوفمبر 2011 م ، أن شظايا مسبار المريخ الروسى “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” ستسقط على الأرض فى يناير أو فبراير من عام 2012 م.

 

وصرح زولوتوخين للصحفيين المحليين بأن “الوضع حتى يوم 24 نوفمبر يشير إلى أن قطع المركبة الفضائية العابرة للكواكب “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” من المتوقع أن تسقط فى الفترة ما بين يناير وفبراير 2012 م. وأن عوامل خارجية هى التى قد تغير الموعد النهائى لسقوط شظايا فوبوس – جرونت”.

 

وقال المتحدث إن مركز التحكم الأرضى الروسى مازال يحلل أوضاع المسبار الذى يحمل أيضا المسبار المداري الصينى “يينغهو – 1” Chinese Mars Orbiter Yinghuo-1 . وذكر زولوتوخين أن “المعلومات المتعلقة بالتغيرات التى تشهدها المركبة الفضائية فى المدار تنقل إلى جميع الأطراف المعنية”.

 

وأشارت وكالة الفضاء الروسية روسكوسموس Roskosmos إلى أنها بدأت فى دراسة المعلومات التى ترد من فوبوس-جرونت Phobos-Grunt للمرة الأولى منذ أن فقد يوم 9 نوفمبر. وذكرت وكالة الفضاء الروسية أن هذه المعلومات قد تساعد على فهم الأسباب وراء فشل مهمة المسبار ولكنها لن تساعد كثيرا فى انقاذه.

 

توقعات بسقوط شظايا مسبار فوبوس – جرونت يوم 15 يناير 2012

 

ذكر الليفتنانت كولونيل الكسي زولوتوخين المتحدث الرسمي باسم قوات الفضاء الروسية يوم الأربعاء 4 يناير 2012 م أنه من المتوقع سقوط شظايا غير محترقة من المسبار الروسي “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” على الأرض يوم 15 من شهر يناير 2012 م. وقال المتحدث – في بيان أدلى به يوم الاربعاء ونقلته وكالة أنباء “إيتارتاس” الروسية -“إن توقيت سقوط الشظايا لا يمكن التنبؤ به وتحديده قطعيا، ذلك لاعتماده على عوامل واختبارات متعددة.”

 

ويعتبر هذا المسبار غير المأهول الذي بلغت كلفته 165 مليون دولار ووضع في مداره منذ إطلاقه في 9 نوفمبر 2011 م ، من أكبر المركبات التي تدخل الغلاف الجوي للأرض منذ عودة المركبة الفضائية “مير” في عام 2001 م.

 

وكانت القيادة الاستراتيجية فى الولايات المتحدة الأمريكية U.S. Strategic Command قد أبدت خلال شهر ديسمبر 2011 م توقعاتها بسقوط المسبار الروسي فى إقليم هلمند بجنوب غرب أفغانستان، وذلك عقب دخوله الغلاف الجوى للأرض.

 

يوم 14 يناير 2012 م – تراجعت وكالة الفضاء الروسية “روسكوسموس” عن توقعاتها السابقة حول مكان سقوط حطام المسبار الفضائي “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” . وأعلنت الوكالة على موقعها الإلكتروني أن المسبار الفضائي الذي يزن 13,5 طن سيتحطم على الأرض على الأرجح، لكنها تراجعت عن توقعات أصدرتها باحتمال سقوط الحطام في المحيط الهادئ قبالة سواحل تشيلي.

 

وكانت الوكالة توقعت في السابق أن المكان سيكون في المحيط الهندي وقبلها في المحيط الأطلسي قبالة سواحل الأرجنتين. وذكرت الوكالة “أن فريق دعم العمليات يراقب بشكل دائم سقوط مسبار “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt“.

 

وشرحت أن ما بين 20 و30 قطعة فقط من الحطام لا يتعدى وزنها الإجمالي 200 كيلوجرام ستتمكن من اجتياز الغلاف الجوي من دون أن تحترق كلياً لتصطدم بعدها بالأرض”.

 

النية لتكرار المهمة

 

يوم 12 نوفمبر/تشرين الثاني 2013 م – يرى علماء أمريكيون أن البعثة الفاشلة لمسبار “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” الروسي يمكن أن تتكرر في المستقبل، ويقول الخبراء إن سطح تابع المريخ فوبوس Phobos مغطىً بحطام الصخور والغبار الناتجة عن قصف المريخ بنيازك وكويكبات، علما أن مدار فوبوس Phobos يمر بطوق مكون من ذلك الحطام والغبار. ويحتمل أن قمر المريخ كان يجمع نفايات حول المريخ على مدى ملايين السنين. ويعتقد العلماء الأمريكيون أنه في حال تكرار مشروع “فوبوس-جرونت Phobos-Grunt” يمكن أن يقوم المسبار الجديد بإيصال عينات من تربة الجرمين السماويين (أي المريخ Mars وفوبوس Phobos) إلى الأرض.

 

ولم يصادق في روسيا على مشروع “فوبوس – جرونت – 2” رسميا حتى الآن. لكن مدير معهد الدراسات الفضائية الروسية ليف زيليوني أعلن في أكتوبر/تشرين الأول 2013 م ، أن العلماء الروس سيعودون إلى هذا المشروع عام 2022 م.

.

للمزيد ولتحميل المقال في صورة ملف PDF : من هـنـا

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوكو 

***************************************************************

 

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

 .

الصفحة الرئيسية لمقالات الفضاء

*

مهمات استكشاف المريخ حتي 2018 م

*

البعثة الفضائية إنسايت InSight لاستكشاف باطن المريخ

*

أخبار بعثة إنسايت InSight في المريخ

*

مهمة ماركو MarCO المتجهة إلي المريخ

.

handwave-yellow

 

Share this...شارك المقالة
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة


أترك تعليق