خطة جديدة للحفاظ على أقدم مسبار استكشاف لدي ناسا

.

A new plan for keeping NASA’s oldest explorers going

With careful planning and dashes of creativity, engineers have been able to keep NASA’s Voyager 1 and 2 spacecraft flying for nearly 42 years—longer than any other spacecraft in history. To ensure that these vintage robots continue to return the best science data possible from the frontiers of space, mission engineers are implementing a new plan to manage them. And that involves making difficult choices, particularly about instruments and thrusters. [Source]

.

من خلال التخطيط الدقيق ومزيج من الإبداع ، تمكن المهندسون من إبقاء مركبتي الفضاء Voyager 1 و Voyager 2 التابعين لناسا تحلقان في الفضاء لما يقرب من 42 عامًا – أطول من أي مركبة فضائية أخرى في التاريخ. ولضمان استمرار هذه الروبوتات القديمة في إرسال أفضل البيانات العلمية الممكنة من حدود الفضاء ، ينفذ مهندسو المهمة خطة جديدة لإدارتها. وهذا ينطوي على اتخاذ خيارات صعبة ، لا سيما حول الأجهزة Instruments والدافعات Thrusters .

.

إحدى القضايا الرئيسية هي أن كل من مركبتي Voyagers ، الذان تم إطلاقهما في عام 1977 م ، هو التناقص المتواصل لديهما في الطاقة اللازمة لتشغيل أجهزتهما العلمية Science Instruments ولتشغيل السخانات Heaters التي تبقيهما دافئًتان في وسط برودة الفضاء السحيق Deep Space . لذا كان على المهندسين أن يقرروا ما هي الأجزاء التي تحصل على الطاقة والأجزاء التي يجب إيقافها على كلتا المركبتين الفضائيتين. ولكن يجب اتخاذ تلك القرارات في أقرب وقت بالنسبة لـ Voyager 2 مقارنة بـ Voyager 1 لأن لدى Voyager 2 أداة علمية واحدة تجمع البيانات – وتستمد قوتها – من شقيقها.

.

بعد مناقشات مستفيضة مع الفريق العلمي ، قام مديرو البعثات مؤخرًا بإيقاف تشغيل سخان للجهاز الفرعي للأشعة الكونية (CRS) على Voyager 2 كجزء من خطة إدارة الطاقة Power Management Plan الجديدة. ولعب جهاز الأشعة الكونية Cosmic Ray Instrument دورًا مهمًا في شهر نوفمبر الماضي في تحديد أن فوياجر 2 قد خرجت من الغلاف الجوي للشمس ، وهي الفقاعة الواقية الناتجة عن التدفق المستمر (أو الرياح) للجزيئات المتأينة Ionized Particles من الشمس. منذ ذلك الحين ، كان المسافران Voyagers يرسلان تفاصيل حول كيفية تفاعل الغلاف الجوي Heliosphere لشمسنا مع الرياح المتدفقة في الفضاء الفاصل بين النجوم Interstellar Space .

.

نتائج مهمة Voyager لا تزود البشرية بمراقبة الأرض المجهولة فحسب ، بل إنها تساعدنا أيضًا على فهم طبيعة الطاقة والإشعاع في الفضاء – إنها معلومات أساسية لحماية مهام ناسا NASA وروادها حتى عندما يكونون أقرب إلى كوكب الأرض.

.

يمكن لأعضاء فريق البعثة الآن التأكيد بشكل مبدئي على أن جهاز الشعاع الكوني Cosmic Ray Instrument الخاصة بـ Voyager 2 لا يزال يقوم بإرسال البيانات ، على الرغم من انخفاض حرارتها إلى درجة حرارة تقل عن سالب 74 درجة فهرنهايت (سالب 59 درجة مئوية). هذا أقل من درجات الحرارة التي تم فيها اختبار CRS قبل أكثر من 42 عامًا (أقل من سالب 49 درجة فهرنهايت أو سالب 45 درجة مئوية). واصل جهاز آخري للمركبة Voyager عمله لعدة سنوات بعد أن انخفضت الحرارة إلى ما دون درجات الحرارة التي تم اختباره فيها.

.

وقالت سوزان دود Suzanne Dodd مديرة مشروع فوياجر Voyager ومقرها في مختبر الدفع النفاث Jet Propulsion Laboratory التابع لناسا في باسادينا بولاية كاليفورنيا “إنه أمر لا يصدق أن أجهزة فوياجر Voyager أثبتت أنها شديدة الصلابة”. “نحن فخورون بأنها صمدت أمام اختبار الزمن. العمر الطويل للمركبة الفضائية يعني أننا نتعامل مع السيناريوهات التي لم نعتقد أننا واجهناها. سنواصل استكشاف كل خيار لدينا من أجل الحفاظ على Voyager بالقيام بأفضل العلوم الممكنة. “

أحد العلماء قال : في الفضاء يجب أن تضع احتياطات للإحتياطات التي أخذتها .

In space, your backups must have backups.

تواصل مركبة Voyager 2 إرسال البيانات من خمسة أجهزة أثناء انتقالها عبر الفضاء بين النجوم Interstellar Space . بالإضافة إلى جهاز الأشعة الكونية Cosmic Ray Instrument ، الذي يكتشف الجزيئات سريعة الحركة التي يمكن أن تنشأ من الشمس أو من مصادر خارج نظامنا الشمسي ، المركبة الفضائية مزودة بجهازين مخصصين لدراسة البلازما Plasma (البلازما عبارة عن غاز تم تأين الذرات فيه وتطفو الإلكترونات بحرية) ومقياس المغناطيسية Magnetometer (الذي يقيس الحقول المغناطيسية Magnetic Fields) لفهم السحب المتناثرة من المواد في الفضاء بين النجوم Interstellar Space .

.

أخذ البيانات من مجموعة من الاتجاهات ، جهاز كشف الجسيمات ذات الطاقة المنخفضة Low-Energy Charged Particle Instrument مفيد بشكل خاص لدراسة انتقال المسبار Probe بعيدًا عن الغلاف الشمسي Heliosphere . نظرًا لأن جهاز الأشعة الكونية CRS لا يمكنه النظر إلا في اتجاهات ثابتة معينة ، فقد قرر فريق Voyager العلمي إيقاف تشغيل سخان CRS أولاً.

.

تواصل Voyager 1 ، التي عبرت إلى الفضاء بين النجوم Interstellar Space في أغسطس 2012 م ، جمع البيانات من جهاز الأشعة الكونية Cosmic Ray Instrument الخاص بها ، بالإضافة إلى جهاز البلازما Plasma Instrument ، ومقياس المغناطيسية Magnetometer وجهاز كشف الجسيمات ذات الطاقة المنخفضة Low-Energy Charged Particle Instrument .

.

لماذا إيقاف تشغيل السخانات Heaters ؟

تم إطلاق المركبتين بشكل منفصل في عام 1977 م ، وهما الآن على بعد 11 مليار ميل (18 مليار كيلومتر) من الشمس وبعيدًا عن الدفء. يجب على المهندسين التحكم بدقة في درجة الحرارة على كل من المركبتين الفضائيتين للحفاظ على التشغيل. على سبيل المثال ، إذا تم تجميد خطوط الوقود التي تشغل الدافعات Thrusters التي تحافظ على توجيه المركبة الفضائية ، فيمكن أن تتوقف هوائيات Voyagers عن التوجه تجاه الأرض. هذا سيمنع المهندسين من إرسال الأوامر إلى المركبة الفضائية أو تلقي البيانات العلمية. لذلك تم تصميم المركبة الفضائية لتسخين نفسها.

.

لكن تشغيل السخانات Heaters – والأجهزة Instruments – يتطلب طاقة ، وتلك الطاقة تتناقص باستمرار على كلا من مركبتي Voyagers.

.

يتم تشغيل كل من المسبارين Probes بواسطة ثلاثة مولدات كهربائية للنظائر المشعة Radioisotope Thermoelectric Generators ، أو اختصارا RTGs ، والتي تنتج الحرارة عن طريق الإنحلال الطبيعي للنظائر المشعة للبلوتونيوم 238 وتحويل تلك الحرارة إلى طاقة كهربائية. نظرًا لأن الطاقة الحرارية للبلوتونيوم في مولدات RTGs تنخفض وتقل كفاءتها الداخلية بمرور الوقت ، فإن كل مركبة فضائية يتناقص انتاجها من الطاقة الكهربائية حوالي 4 واط كل عام. هذا يعني أن المولدات تنتج حوالي 40٪ أقل مما فعلته عند الإطلاق منذ حوالي 42 عامًا ، مما يحد من عدد الأنظمة التي يمكن تشغيلها على المركبة الفضائية.

.

خطة إدارة الطاقة Power Management Plan الجديدة تستكشف خيارات متعددة للتعامل مع تناقص إمدادات الطاقة في كل من المركبتين الفضائيتين ، بما في ذلك إيقاف سخانات إضافية للأجهزة على مدار السنوات القليلة القادمة.

.

إعادة تشغيل مجموعات الدفع القديمة

التحدي الآخر الذي واجهه المهندسون هو إدارة تدهور بعض دافعات Thrusters المركبة الفضائية ، التي تنطلق في نبضات صغيرة ، أو نفث ، لتدوير المركبة الفضائية بمهارة. أصبحت هذه مشكلة في عام 2017 م ، عندما لاحظ مراقبو المهمة Mission Controllers أن هناك حاجة ضرورية لمجموعة من الدفاعات على Voyager 1 لإعطاء مزيد من النفخات للحفاظ على هوائي المركبة الفضائية موجهًا نحو الأرض. وللتأكد من أن المركبة الفضائية موجهة نحو الاتجاه الصحيح ، أطلق الفريق مجموعة أخرى من الدافعات Thrusters على Voyager 1 والتي لم يتم استخدامها منذ 37 عامًا.

.

بدأت الدافعات Thrusters الحالية لـ Voyager 2 في التدهور أيضًا. لقد قرر مديرو البعثة إجراء نفس التبديل بين مجموعات الدافعات Thrusters على هذا المسبار هذا الشهر (المقالة منشورة بتاريخ 9 يوليو 2019 م). آخر استخدم من مركبة Voyager 2 لهذه الدافعات Thrusters ( المعروفة باسم دافعات المناورة وتصحيح المسار Trajectory Correction Maneuver Thrusters ) خلال مواجهتها مع كوكب نبتون Neptune في عام 1989 م.

.

العديد من الأميال للذهاب قبل خلودها للنوم

يجب أن تضمن خطة المهندسين لإدارة الطاقة والأجزاء القديمة ، أن تواصل Voyager 1 و Voyager 2 جمع البيانات من الفضاء بين النجوم لعدة سنوات قادمة. ولتستمر البيانات المستقبلة من Voyagers في تزويد العلماء بملاحظات لم يسبق لها مثيل حول حدودنا مع الفضاء بين النجوم ، ومكملاً لعمل مسبار ناسا NEXA’s Interstellar Boundary Explorer IBEX أو “مستكشف فضاء ما بين النجوم” ، وهي مهمة تستشعر تلك الحدود عن بُعد. تقوم ناسا أيضًا بإعداد مسبار رسم الخرائط والتسارع ما بين النجوم Interstellar Mapping and Acceleration Probe IMAP ، المقرر إطلاقه في عام 2024 م ، للاستفادة من ملاحظات مسبار “المسافر Voyager” .

وقال إد ستون Ed Stone ، عالم في مشروع فوياجر ، ومقره Caltech: “يقوم مسباري Voyager باستكشاف مناطق لم يصل إليها أحد من قبل ، لذلك فكل هو يوم اكتشاف”. “سوف يظل فوياجر Voyager يفاجئنا برؤى جديدة حول الفضاء السحيق Deep Space.”

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوكو 

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

 

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

 .

الصفحة الرئيسية لمقالات الفضاء

*

المسبار القمري الصيني إلي الجانب المظلم من القمر

جديد المسبار القمري الصيني إلي الجانب المظلم من القمر

*

المسبار القمري الإسرائيلي

*

جديد مسابير الفضاء New Space Porbes

البعثة الفضائية إنسايت InSight لاستكشاف باطن المريخ

مسبار أوسايرس-ركس OSIRIS-Rex إلي الكويكب بينو Bennu

إطلاق أصغر الصواريخ الحاملة للأقمار الصناعية في العالم

.

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