اختبارات ذوبان القمر الصناعي Satellite-Melting Experiments .

 

يطلق عليه أيضا اختبار إعادة الدخول في الغلاف الجوي Atmospheric Reentry Test .

 

تحت عنوان (نفق رياح بلازمية Plasma Wind Tunnel يقضي على نموذج قمر صناعي في اختبار إعادة الدخول في الغلاف الجوي Atmospheric Reentry Test) نشرت لايف ساينس Livescience مقال يتحدث عن اختبارات أوروبية تهدف لتقليل مخاطر سقوط الأقمار الصناعية ومكوناته علي الأرض في نهاية مهتها ونهاية عمرها، وذلك باختيار خامات في تصنيع القمر بحيث تؤدي وظيفتها علي أكمل وجه إضافة إلي سهولة ذوبانها أثناء عملية إعادة الدخول، لأن أجزاء القمر الصناعي Satellite التي تذوب أثناء إعادة الدخول تساهم في التقليل من مخاطر تأثيرات الحطام الفضائي Space Debris على الأرض.

 

نشرت وكالة الفضاء الأوروبية ESA مقطع فيديو يوضح التبخُّر الكامل لنموذج قمر صناعي تم وضعه في نفق رياح بلازمية Plasma Wind Tunnel ، مما يوضح كيف يمكن أن تؤدي سرعة وحرارة عملية إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي إلى محو حتى أكبر أجزاء الأقمار الصناعية الفضائية.

 

وللتعرف علي أهمية ذلك، فجدير بالذكر أنه يمكن للحطام الفضائي سريع الحركة الذي يدخل الغلاف الجوي للأرض أن يشكل خطراً كبيراً إذا نجت هذه النفايات الفضائية من إجهادات عملية إعادة الدخول Reentry . وقال ممثلو وكالة الفضاء الأوروبية ESA ، في بيان ، إنه من خلال اختبار عتبات الحرارة Heat Thresholds للأقمار الصناعية ، يمكن للمهندسين تصميم مركبات فضائية Spacecraft (مثل الأقمار الصناعية) قوية بما يكفي لأداء المهام الموكلة إليها، لكنها ستحترق أيضا بأمان في الغلاف الجوي خلال عملية سقوطها على الأرض.

 

بعد اكتمال مهمة القمر الصناعي ، يمكن لمشغليه Operators إزالته من المدار باستخدام نظام التحكم الخاص به والقيام بخفض نقطة الحضيض Perigee للقمر الصناعي (النقطة المدارية Orbital Point الأقرب إلى الأرض) فيما يُعرف باسم إعادة دخول متحكم بها Controlled Reentry (أو إعادة الدخول الخاضعة للرقابة). ووفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ، عندما تكون نقطة الحضيض Perigee منخفضة بدرجة كافية ، تتولى الجاذبية المسؤولية وتسحب المركبة الفضائية إلى الأسفل، وبالتالي تتسبب هذه الطريقة في إعادة دخول القمر الصناعي إلى الغلاف الجوي بزاوية شديدة الانحدار Steep Angle ، وضمان أن الحطام سيضرب بعد ذلك منطقة صغيرة نسبيًا. وعادةً ما يستهدف مشغلو Operators الأقمار الصناعية إسقاطها في المحيطات المفتوحة لتقليل المخاطر على الناس في المناطق المأهولة.

 

وبالمقارنة ، فإن عمليات إعادة الدخول غير المتحكم بها Uncontrolled Reentries (غير الخاضعة للرقابة) لا ترسل القمر الصناعي إلى منطقة هبوط محددة. ولكن لكي يرسل المشغل قمرًا صناعيًا ليهبط في الغلاف الجوي للأرض في هبوط غير متحكم فيه Uncontrolled Descent ، تطلب الوكالات الفيدرالية المنظمة للأقمار الصناعية Federal Satellite-Regulating Agencies دليلًا على أن مخاطر الإصابات الناجمة عن الاصطدام أقل من 1 من كل 10000 ، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ESA .

 

لتحقيق هذه الدرجة من اليقين Degree of Certainty ، يجب على المهندسين إثبات أن جميع أجزاء القمر الصناعي المتساقط ستحترق قبل أن تقترب من الأرض – كما يتضح من ذوبان القمر الصناعي في اللقطات التي تم تصويرها داخل غرفة اختبار تابعة لمركز الفضاء الألماني German Aerospace Center (DLR) ، في كولونيا Cologne ، بألمانيا. وقام العلماء هناك بمحاكاة ظروف عملية العودة إلى الغلاف الجوي Atmospheric Reentry باستخدام الغاز المسخن بواسطة قوس كهربائي Electric Arc لدرجات حرارة تزيد عن 12000 درجة فهرنهايت (6700 درجة مئوية) ، وفقًا لمعهد الديناميكا الهوائية وتكنولوجيا التدفق Aerodynamics and Flow Technology التابع لمركز الفضاء الألماني DLR .

 

في فيديو وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، تدخل آلية محرك المصفوفة الشمسية Solar Array Drive Mechanism SADM – وهي جزء من القمر الصناعي يعمل علي توجيه ألواحه الشمسية Solar Panels ، وهي أحد أكبر أجزاء القمر الصناعي النموذجي – إلى غرفة الرياح البلازمية Plasma Wind Tunnel . بدأت التجارب لجعل آلية محرك المصفوفة الشمسية SADM أكثر عرضة للتدمير من الغلاف الجوي قبل عام من هذه التجربة (تاريخ المقال 17 يونيو 2021 م). وفي المرحلة الأولى ، بنى الباحثون نماذج برمجية لآلية محرك المصفوفة الشمسية SADM اختبرت نقطة انصهار نوع جديد لمسمار قلاوظ ألومنيوم Aluminum Screw .

 

واجه النموذج سرعات رياح بلغت آلاف الأميال في الساعة ، مما أدى إلى إعادة إنتاج ظروف مماثلة لعودة دخول الغلاف الجوي ، وكانت النتيجة عبارة عن تبخر آلية محرك المصفوفة الشمسية SADM – بالضبط كما توقعت النماذج البرمجية Software Models ، وفقا لما قاله ممثلو وكالة الفضاء الأوروبية.

 

تعد تجارب ذوبان الأقمار الصناعية Satellite-Melting Experiments الشبيه لتلك التجربة جزءًا من برنامج لوكالة الفضاء الأوروبية ESA يسمى CleanSat ، حيث تقوم الوكالة بالتحقيق في التقنيات الجديدة واختبارها بحيث تتبع التصاميم المستقبلية للأقمار الصناعية ذات المدارات المنخفضة مفهومًا صارماً يعرف بـ : “D4D” أو “تصميم من أجل الزوال Design for Demise”، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية.

.

*

.

• ما الذي جعل الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض LEO Satellites هي سباق جديدا في الفضاء ؟

.