المستقبل يمكن أن يجلب تسليمات دقيقة من المدار

منذ فجر عصر الفضاء ، تم إحراز تقدم كبير في مركبات الإطلاق. من المرحلة الواحدة إلى الصواريخ متعددة المراحل والطائرات الفضائية إلى مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام ، أصبحنا جيدًا جدًا في إرسال الحمولات إلى الفضاء. ولكن عندما يتعلق الأمر بإعادة الحمولات إلى الأرض ، فإن أساليبنا لم تتطور كثيرًا على الإطلاق. بعد مرور حوالي سبعين عامًا ، ما زلنا نعتمد على الاحتكاك الجوي والدروع الحرارية والمظلات والهبوط في البحر في كثير من الأحيان.

لحسن الحظ ، هناك العديد من الحلول التي تبحث عنها ناسا وشركات الفضاء التجارية حاليًا. على سبيل المثال ، تعمل SpaceWorks Enterprises، Inc (SEI) حاليًا على نظام توصيل مداري يعرف باسم كبسولات Reentry Device (RED). وبدعم من وكالة ناسا ، يستعدون لإجراء اختبار في أكتوبر حيث يتم إسقاط إحدى كبسولاتهم من ارتفاع 30 كيلومترًا (19 ميلًا).

مقرها في أتلانتا ، جورجيا ، تتخصص Spaceworks في تطوير أحدث تقنيات الفضاء ، من مرحلة التصميم الأولى إلى النماذج الأولية السريعة وعرض الطيران. تشمل تخصصاتهم تحليل المفاهيم المتقدمة وهندسة الأنظمة وتطوير المنتجات والاستشارات الاقتصادية. يتضمن كتالوج منتجاتهم تقنيات تتراوح من أجهزة الاستشعار المتصلة بالإنترنت عبر الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية إلى منصات اختبار الطيران التي تفوق سرعتها سرعة الصوت وكبسولات جهاز إعادة الدخول (RED).

من أجل تطوير تقنية RED الخاصة بهم ، والتي تشمل الأحمر - 25 و ريد -4 يو ، SpaceWorks تستعد لاختبار السقوط على ارتفاعات عالية. سيتكون هذا من إطلاق كبسولة RED-4U - مركبة اختبار شبه مدارية 2 (STV-2) - من ارتفاع 30،000 متر (100،000 قدم) ومراقبتها أثناء قيامها بهبوط مستقل. لهذا الاختبار ، تعاونوا مع ايرثلي ديناميكس ذ م م (EDC) و حلول التوصيل الجوي ذ م م (إعلانات).

أصبحت هذه الاختبارات ممكنة بفضل التمويل المقدم من خلال برنامج فرص الطيران التابع لوكالة ناسا . كجزء من إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء (STMD) التابعة لوكالة ناسا ، يعرض هذا البرنامج بسرعة استكشاف الفضاء وتقنيات الفضاء التجارية من خلال الاختبار دون المداري. بمساعدة مزودي رحلات الصناعة ، يهدف البرنامج إلى تعزيز قدرات مهمة ناسا والتطبيقات التجارية.

تعد RED-4U ، الخطوة الأولى في برنامج RED ، عبارة عن كبسولة إرجاع عينة تسمح بالتسليم الآمن لعينات الأنسجة والمواد الأخرى المتعلقة بأبحاث الجاذبية الصغرى في المدار. يبلغ قطر الكبسولة 53 سم (~ 21 بوصة) ، ويبلغ وزنها الإجمالي 28 كجم (62 رطلاً) ، ويمكنها إعادة حمولات تصل إلى 6 كجم (13 رطلاً) من المدار. أبعد من هذه الكبسولة ، تأمل الشركة في تطوير REDs ذات مراحل الدفع التي ستؤدي مجموعة أكثر تنوعًا من المهام.

تم تصميم هذه الكبسولات لتوفير إمكانات توصيل الكتلة السفلية عند الطلب من مواقع في مدار أرضي منخفض (LEO) ، مثل محطة الفضاء الدولية (ISS). ومع ذلك ، فإن الهدف طويل الأجل هو تمكين عمليات التسليم المدارية من العديد من المنصات المتوقع أن تكون في المدار في العقود القادمة. وتشمل هذه المقترحات بشأن الموائل في المدار الأرضي المنخفض ، والمحطات الفضائية التجارية ، ومرافق البحث ، والبنية التحتية المدارية الأخرى.

انطباع الفنان عن موقع في المدار مزود بكبسولات RED-25. الائتمان: SpaceWorks

قال Tyler Kunsa ، برنامج RED مدير في شركة SpaceWorks خبر صحفى . 'يسعدنا العمل مع الفرق في NASA و EDC و ADS لمواصلة تطوير كبسولة إعادة الدخول الأولى من نوعها.'

المفتاح لإجراء مناورات دقيقة باستخدام RED-4U هو نظام Parafoil المتطور الذي طورته EDC وصُنع بواسطة ADS. ومن المعروف باسم أ كبش الهواء parafoil ، وهو مفهوم بدأت ناسا البحث عنه في منتصف التسعينيات لتطوير نظام استرداد مستقل للمركبات الفضائية. تم تصميم النظام للنشر على ارتفاع 3000 متر (10000 قدم) خلال المراحل الأخيرة من إعادة الدخول والسماح للهبوط الدقيق.

تضمنت المكونات الرئيسية لهذا النظام المستقل المقترح إرشادات GPS للملاحة وجهاز كمبيوتر للتحكم في الطيران وبوصلة إلكترونية وجيروسكوب معدل الانعراج ومسجل بيانات على متن الطائرة. قال الدكتور بنجامين ليون ، باحث رئيسي مشارك ومهندس أبحاث في EDC:

'لسنوات ، دفعت شركة Earthly Dynamics للتقدم في توصيل حمولة منخفضة التكلفة وموثوق بها باستخدام parafoels الموجهة. اليوم ، نحن متحمسون لتزويد أول نظام تجاري للتحكم في الطيران داخل المظلة للبارافويلات الموجهة على كبسولات SpaceWorks RED. يتمتع نظام التحكم في الطيران داخل المظلة والهواء النازف ، المقترن بمظلة قوية من أنظمة التوصيل الجوي ، بالمدى وإمكانيات الهبوط الدقيقة اللازمة لتقليل القطع الناقص للهبوط من أجل عودة حمولة المدار الأرضي المنخفض. '

جرت الجولة الأخيرة من اختبارات RED-4U في 19 نوفمبر^ذ، 2020 ، خارج بلدة دنيلون ، الواقعة على بعد حوالي 130 كيلومترًا (80 ميلًا) شمال غرب مقر ADS في أورلاندو ، فلوريدا. تتألف هذه الاختبارات من STV-2 التي تصنع ثلاث قطرات من الطائرات وهبوط دقيق من ارتفاعات تبلغ حوالي 2،285 م (7500 قدم). من المقرر إجراء الاختبار التالي لـ STV-2 في وقت ما في أكتوبر 2021 وسيستضيفه بالقرب من مؤسسة الفضاء (NSC) في منشآت الإطلاق في مدراس ، أوريغون.

ستحمل STV-2 أيضًا حمولة خاصة خلال هذه المهمة التي يوفرها معهد جورجيا للتكنولوجيا - منصة اختبار STRATOS 1U Cubesat التي يصنعها الطلاب. ستحصل STRATOS CubeSat على بيانات الرحلة في الوقت الفعلي والقياس عن بُعد طوال فترة نشر واستعادة كبسولة RED. قال الدكتور جلين لايتسي ، مدير مختبر تصميم أنظمة الفضاء (SSDL) ومدير مركز تكنولوجيا وأبحاث الفضاء (CSTAR) في Georgia Tech:

'يوفر هذا المشروع تجربة رائعة لطلابنا للعمل مع مهندسين محترفين في مشروع طيران ذي جدول زمني صعب ومهمة تكامل الأجهزة. تمكّن المهارات التي تم تطويرها في مشاريع مثل هذه خارج الفصل الدراسي طلابنا من المساهمة على مستوى أعلى عندما ينتقلون إلى وظائف احترافية. يسعدنا أن نكون جزءًا من الفريق.

إذا سارت الأمور على ما يرام مع هذه الجولة من الاختبار ، فإن SpaceWorks ستمضي قدمًا في تطوير كبسولاتها الأكثر تعقيدًا - مثل RED-25 و RED-50 المقترحة. يبلغ قطر هذه الكبسولات الأكبر والأثقل 1 و 1.3 متر (3 و 4.25 قدمًا) ، ولها كتلة إجمالية تبلغ 117 و 220 كجم (258 و 485 رطلاً) ويمكن أن تستوعب حمولات 25 و 50 كجم (55 و 110 رطلاً) ، على التوالى. إلى جانب البنية التحتية التي تجعل إرسال الحمولات إلى المدار أرخص ، ستساعد هذه التقنية في ' تسويق LEO 'وضمان مستقبل البشرية في الفضاء.

قراءة متعمقة: سبيس ووركس