تتدحرج مركبة فضائية بحجم الميكروويف بأجنحة فضية كبيرة في مدارها بينما يعمل المهندسون على إصلاح خلل يتسبب في فقدان اتجاهها.
بعد نشر أربعة أذرع مركبة على متن مهمة الشراع الشمسي التجريبية، لاحظ مهندسو ناسا انحناء طفيفًا في أحد القطبين الذي يمتد على طول أجنحة المركبة الفضائية، حسبما كشفت وكالة الفضاء في تحديث حديث. ويأمل الفريق الذي يقف وراء المهمة ألا يعيق الطفرة المنحنية بقية المهمة.
تم إطلاق نظام الشراع الشمسي المركب المتقدم (ACS3) في 23 أبريل على متن صاروخ Rocket Lab's Electron من نيوزيلندا. تم تسليم الشراع الشمسي إلى مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع حوالي 600 ميل (966 كيلومترًا) فوق سطح الأرض (أكثر من ضعف ارتفاع محطة الفضاء الدولية) لاختبار شكل جديد من الرحلات الفضائية التي تستخدم ضوء الشمس للطاقة الدافعة.
تم تصميم ACS3 التابع لناسا لاختبار مواد جديدة وهياكل قابلة للنشر لأنظمة دفع الشراع الشمسي، بما في ذلك أذرع مركّبة جديدة تم استخدامها لنشر الشراع الشمسي في المدار. إنها تعمل مثل حاجز المراكب الشراعية، ولكنها مصممة لحمل الأشرعة، التي تلتقط القوة الدافعة لأشعة الشمس بدلاً من الرياح. أذرع الرافعة المركبة مصنوعة من مادة البوليمر. فهي خفيفة الوزن بينما تظل صلبة ومقاومة للانحناء والالتواء عند تعرضها لدرجات حرارة مختلفة.
أطلقت المركبة الفضائية شراعها بالكامل إلى شكلها المربع، الذي يمتد بطول 30 قدمًا (9 أمتار) لكل جانب، أو ما يقرب من نصف حجم ملعب التنس. إلا أن فريق المهمة لاحظ ما يبدو أنه انحناء طفيف في إحدى الحواجز الأربع التي تمتد على أقطار المربع ليصل طولها إلى 23 قدمًا (7 أمتار).
ويقوم مهندسو ناسا بتقييم الانحناء، الذي ربما حدث عندما تم سحب أذرع التطويل والشراع على المركبة الفضائية أثناء النشر، وفقًا لوكالة الفضاء. وكتبت ناسا في تحديثها: “الهدف الأساسي من العرض التوضيحي لنظام الشراع الشمسي المركب المتقدم هو اختبار نشر أذرع التطويل في الفضاء لإبلاغ التطبيقات المستقبلية لتكنولوجيا الطفرة المركبة للأشرعة الشمسية واسعة النطاق وغيرها من الهياكل”. “لقد أثبتت البيانات التي تم جمعها من اختبار الطيران هذا بالفعل أنها ذات قيمة عالية، وسيستمر العرض التوضيحي في إنتاج معلومات مهمة لتمكين مهام الشراع الشمسي المستقبلية.”
تعمل الأشرعة الشمسية على الفوتونات القادمة من الشمس، مما يتسبب في دفعات صغيرة من الزخم تدفع المركبة الفضائية بعيدًا عن النجم. إذا كانت المركبة الفضائية قادرة على تجاوز السحب من الغلاف الجوي للأرض، فمن المحتمل أن تصل إلى ارتفاعات عالية جدًا. يمكن استخدام تقنية الطفرة المركبة المستخدمة في هذه المهمة التجريبية لنشر أشرعة شمسية تصل مساحتها إلى 500 متر مربع (5400 قدم مربع)، أو بحجم ملعب كرة السلة تقريبًا، وفقًا لوكالة ناسا.
ومع ذلك، منذ إطلاقها، لم تكن الأمور تسير بسلاسة بالنسبة للمهمة التجريبية. بعد بضعة أشهر من إطلاقها، أصبح شراع المهمة عالقًا عندما اكتشفت شاشة مراقبة الطاقة الموجودة على متن السفينة تيارات محركة أعلى من المتوقع، مما أدى إلى إيقاف عملية الانطلاق مؤقتًا. وفي أواخر أغسطس، نجح فريق المهمة في محاولته الثانية لنشر شراع المركبة الفضائية وأذرعها بشكل كامل.
ومع ذلك، قبل إطلاق أذرع الرافعة، كان على الفريق إلغاء تنشيط نظام التحكم في الموقف الخاص بالمركبة الفضائية من أجل استيعاب ديناميكياتها المتغيرة مع انطلاق الشراع. يساعد نظام التحكم في الموقف المركبة الفضائية على الحفاظ على اتجاه معين بالنسبة إلى موقع آخر في الفضاء، مما يحافظ بشكل أساسي على اتجاهها. لم يتم بعد إعادة تشغيل نظام التحكم في الوضع الخاص بالشراع الشمسي، ونتيجة لذلك، تتجه المركبة الفضائية حاليًا عبر الفضاء.
وكتبت ناسا: “الآن، يعمل مشغلو المهمة على إعادة وضع المركبة الفضائية، مع الحفاظ على نظام الشراع الشمسي المركب المتقدم في وضع الطاقة المنخفضة حتى يتم توجيه الألواح الشمسية بشكل أفضل نحو ضوء الشمس المباشر”. “يقوم الفريق بالحفاظ على طاقة المركبة الفضائية للعمليات ذات الأولوية – مثل الاتصالات ثنائية الاتجاه مع التحكم في المهمة – حتى يتم إعادة تنشيط نظام التحكم في الموقف.”
بمجرد إعادة تشغيل نظام التحكم في الموقف، ستتمكن المركبة الفضائية الموجهة بشكل أفضل من توجيه هوائي الراديو الخاص بها نحو التحكم في المهمة على الأرض والتواصل مع مهندسي ناسا على الأرض. وقالت وكالة ناسا: “في هذه المرحلة، سيكون الفريق قادرًا على جمع المزيد من البيانات، ومعايرة الشكل الدقيق للشراع، والاستعداد لبدء مناورات الإبحار”.
ويرغب مهندسو وكالة ناسا في اختبار قدرات المناورة للمركبة الفضائية، ورفع وخفض مدارها باستخدام ضغط ضوء الشمس الذي يعمل على الشراع فقط. تم تصميم مرحلة الطيران الأولية للمهمة لتستمر لمدة شهرين. طوال فترة إبحارها في الفضاء، تأمل ناسا في جمع أكبر قدر ممكن من البيانات من مهمة ACS3 للمساعدة في تصميم المركبات الفضائية المستقبلية.
وقد سبقتها أشرعة شمسية أخرى، وهي LightSail 2 التابعة لجمعية الكواكب، والتي تم إطلاقها في يونيو 2019 واكتسبت ارتفاعًا يبلغ 2 ميل (3.2 كيلومتر) بعد أسبوعين فقط من إطلاق شراعها الشمسي الذي تبلغ مساحته 344 قدمًا مربعًا (32 مترًا مربعًا) . وفي نوفمبر 2022، انتهت المهمة بعد أن بدأت تفقد ارتفاعها ودخلت مرة أخرى عبر الغلاف الجوي للأرض. لقد ألهم إرث LightSail 2 العديد من المهام الأخرى في أعقابه، بما في ذلك ACS3، بالإضافة إلى مهمة NEA Scout التابعة لناسا إلى كويكب قريب من الأرض ومركبة Solar Cruiser التابعة لناسا (المقرر إطلاقها في عام 2025).
لا تزال التكنولوجيا في مهدها، ومن الواضح أنها لا تخلو من التحديات، ولكن إمكانية الوصول إلى وجهات أبعد في أعماق الكون يمكن أن يدعمها نجمنا المضيف.