المركبة الفضائية هيرا وقمريها المكعبين والوجهة الصخرية المستهدفة

 

الجهاز الأول الذي سيقيس الجاذبية مباشرة على سطح كويكب، خضع للاختبار في مختبر النظم الميكانيكية Mechanical Systems Laboratory التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA .

 

سيتم إنزال مقياس الجاذبية جراس GRASS Gravimeter على سطح الكويكب ديمورفوس Dimorphos على متن القمر المكعب يوفنتاس Juventas CubeSat – والذي سيتم نشره من مهمة الدفع الكوكبي Planetary Defence التي تُسمي هيرا Hera التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ESA – وهو مصمم لقياس مستوى الجاذبية المتوقع لأقل من جزء من المليون من ما يملكه كوكب الأرض.

 

مقياس الجاذبية Gravimeter ليناسب الأجرام الصغيرة في النظام الشمسي Gravimeter for Small Solar System Objects [GRASS] ، تم تطويره بواسطة المرصد الملكي البلجيكي Royal Observatory of Belgium (ROB) مع شركة EMXYS الإسبانية.

 

لإثبات استعداده للتكامل مع القمر المكعب يوفنتاس Juventas CubeSat من Hera ، تم تعريض مقياس الجاذبية GRASS لفراغ ودرجات حرارة متطرفة تشبه بيئة الفضاء داخل حجرة الفراغ الحراري Thermal Vacuum Chamber ، ثم خضع لاهتزاز مستمرة لتقليد الآهتزاز العنيف الخاص بمركبة الإطلاق.

 

 

يوضح خوسيه كاراسكو Jose Carrasco ، المشرف على الأجهزة في شركة EMXYS : “قد يكون صغيرة الحجم ولكن مقياس الجاذبية GRASS مليئ بأجزاء ميكانيكية وإلكترونيات معقدتين. نحن سعداء للغاية بقدرته على التحمل خلال حملة الاختبارات Test Campaign . سنتبع ذلك الآن باختبار تكامل كامل Full Integrity Test للتأكد من عدم تعرضه لأي ضرر أثناء الاختبارات ، وبعد ذلك سيتم تمريره إلى شركة GomSpace في لوكسمبورج للتكامل على متن يوفنتاس “.

 

تم تصميم الجهاز على شكل حرف L ، بحجم هاتفين ذكيين ملتصقين معًا ، لقياس مستويات الجاذبية الضئيلة لأن كويكب ديمورفوس الذي سيهبط عليه هو أصغر جسم كوكبي تزوره مركبة فضائية على الإطلاق. يبلغ قطره حوالي 160 مترًا وهو تقريبًا بنفس حجم هرم الجيزة الأكبر في مصر.

 

اشتهرت ديمورفوس العام الماضي (2022 م) عندما اصطدمت به المركبة الفضائية دارت DART التابعة لناسا ، مرسلة أعمدة من الحطام على بعد آلاف الكيلومترات عبر الفضاء وتم إزاحة مداره بشكل ملموس حول كويكب ديديموس الأكبر.

 

 

“مهمة هيرا Hera التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية هي مساهمة أوروبا بتجربة دولية في مجال الدفاع الكوكبي ،” توضح مهندسة نظام هيرا Hera System Engineer هانا جولدبرج Hannah Goldberg . “بعد اصطدام دارت DART ، ستجمع هيرا Hera بيانات عن قرب عن الكويكب ديمورفوس Dimorphos لتحويل تجربة الاصطدام الحركي هذه إلى طريقة مفهومة جيدًا وقابلة للتكرار من حيث المبدأ لتستخدم في الدفاع الكوكبي. ستساعد قياسات الجاذبية السطحية لـ GRASS الباحثين على معرفة الكتلة الدقيقة للكويكب ، جنبًا إلى جنب مع تجارب علوم الراديو التي ستُجريها مركبة الفضاء الرئيسية هيرا Hera “.

 

يتضمن تصميم مقياس الجاذبية GRASS مجموعتين من الشفرات الرفيعة المثبتة داخل حمالات Cradles ، وكلاهما يدوران باستمرار. تؤدي أدنى حركة لكل شفرة إلى تغيير الجهد Voltage الكلي للشفرة نفسها والجدران المحيطة بها. تقنية القياس القائمة على السعة الكهربية Capacitance-Based Measuring Technique تمنح مقياس الجاذبية حساسية مكافئة لميكرومتر واحد – أو جزء من الألف من المليمتر.

 

يضيف أوزجور كاراتيكين Özgür Karatekin من المرصد الملكي البلجيكي ROB : “من الواضح أن أداء مقياس الجاذبية في العالم الحقيقي لا يمكن إظهاره مباشرة هنا على الأرض ، ولكن اختبارنا المعملي إلى جانب المحاكاة العددية أظهر أننا حققنا حساسية عالية بما يكفي لاكتشاف مثل هذه الجاذبية المنخفضة”.

 

كان على فريق GRASS أيضًا تصميم أداة صغيرة بما يكفي لتناسب القمر المكعب يوفنتاس Juventas CubeSat ، وهو نفسها بحجم صندوق الأحذية فقط ، جنبًا إلى جنب مع أداة الرادار الرئيسية Main Radar Instrument ليوفنتاس. في حالة أن تصميمه النهائي يبلغ وزنه 330 جرامًا فقط ولا يتطلب سوى نصف واط من الطاقة.

 

يقول خوسيه كاراسكو: “ساهم المرصد الملكي البلجيكي ROB في التصميم الميكانيكي ، بما في ذلك الشفرتان Blades والحمالات Cradles والمحركات الدوارة Rotating Motors ، بينما كان على شركة EMXYS تجميع إلكترونيات مدمجة Compact Electronics بشكل كافٍ لتشغيل الأداة ، بما في ذلك الاستخدام الواسع للأجزاء التجارية الجاهزة Commercial Off The Shelf Parts الموجودة في السوق”.

 

سيتم تشغيل GRASS أثناء سقوط يوفنتاس تدريجياً نحو سطح ديمورفوس بعد انتهاء حملة التصوير بالرادار تحت السطحي Subsurface Radar Imaging . سيسجل مقياس الجاذبية الاصطدام مع الكويكب ، وأي ارتداد لاحق ، ثم أي تحولات في جاذبية السطح بمرور الوقت ، بسبب تأثير كويكب ديديموس الأصلي.

 

يشرح أوزجور كاراتكين Özgür Karatekin : “علينا أن نفترض أن يوفنتاس يمكن أن يهبط بأي زاوية على ديمورفوس ، بحيث قد يتم منع مصفوفتيه الشمسيتين من توليد أي طاقة إضافية. وبدلاً من ذلك ، سيعمل GRASS على بطارية يوفنتاس الداخلية لمدة تصل إلى 20 ساعة.

 

“بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن مقياسي الجاذبية للجهاز يتم وضعهما في زوايا قائمة من بعضهما البعض ، ويستمران في الدوران ، يمكن للأداة إنشاء متجه الجاذبية ثلاثي الأبعاد 3D gravity vector ومراقبة تبايناته من أي موضع هبوط.”

 

بمجرد دمجه في يوفنتاس ، سيتم اختبار GRASS لاحقًا كجزء من القمر الصناعي النانوي Nanosatellite الكلي.

 

مختبر الأنظمة الميكانيكية (يقع مقره في مركز ESTEC التقني التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في هولندا)، تم تجهيزه للاختبار البيئي للأجهزة أو الأنظمة الفرعية أو اختبار المركبات الفضائية الصغيرة بأكملها. إنه واحد من مجموعة تضم حوالي 35 مختبرًا تابعًا لـ ESTEC ، مكلفة بفحص كل جانب من جوانب بيئة الفضاء.

.