ليس سراً أن ناسا تبحث عن مقاولين فضاء خاصين للمساعدة في تحقيق بعض خططها الحالية. وبطبيعة الحال ، فإن هذه تتضمن استعادة قدرات الإطلاق الأصلية للولايات المتحدة ، ولكنها تشمل أيضًا هدفًا بعيد المدى يتمثل في إرسال رواد فضاء إلى المريخ. لتحقيق هذه الغاية ، شاركت وكالة ناسا وسبيس إكس في مشروع غير مسبوق لمشاركة البيانات سيفيدهما كليهما.
تم تنفيذ المشروع في الحادي والعشرين من سبتمبر عندما استخدمت ناسا والبحرية الأمريكية ، بعد عدة محاولات ، سلسلة من كاميرات التتبع بالأشعة تحت الحمراء لالتقاط لقطات لأحد صواريخ سبيس إكس فالكون 9 القابلة لإعادة الاستخدام أثناء الطيران. سجلت الكاميرات الصاروخ عندما اشتعل محرك المرحلة الثانية ، وأعادت المرحلة الأولى ، بعد أن انفصلت وسقطت بعيدًا ، إشعال محركاتها لخفض نفسها مرة أخرى إلى الأرض من أجل ملامسة الصفر على سطح البحر.
يتم مشاركة البيانات الناتجة بين الطرفين وستفيد كلا الطرفين.
بالنسبة إلى SpaceX ، تأتي الفائدة في شكل المعلومات التفصيلية التي تقدمها ناسا عن درجات الحرارة والتحميل الديناميكي الهوائي على صاروخ فالكون 9 ، مما سيساعدهم في جهودهم لتطوير نظام صاروخي قابل لإعادة الاستخدام. بالنسبة إلى وكالة ناسا ، يحصل المهندسون على فرصة لجمع بيانات عن الدفع الرجعي الأسرع من الصوت والتي قد تساعدهم يومًا ما على إنزال حمولات ضخمة متعددة الأطنان على سطح المريخ.
قال روبرت براون ، الباحث الرئيسي في مشروع تقنيات النزول الدافع (PDT) التابع لوكالة ناسا وأستاذ في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا. وهو أيضًا كبير تقنيي ناسا السابق. 'هذه هي أول مجموعة بيانات عالية الدقة لنظام صاروخي يطلق في اتجاه سيره أثناء السفر بسرعات تفوق سرعة الصوت في ظروف ذات صلة بالمريخ. سيمكن تحليل مجموعة البيانات الفريدة هذه مهندسي النظام من استخلاص دروس مهمة لتطبيق وضخ الدفع الرجعي الأسرع من الصوت في بعثات ناسا المستقبلية '.
يعني الدفع الرجعي الأسرع من الصوت في الأساس توليد قوة دفع تفوق سرعة الصوت لإلقاء السرعة بعد دخول الغلاف الجوي. إلى جانب الكبح الجوي ، يعد هذا أحد الوسائل المقترحة لهبوط المعدات الثقيلة والموائل على سطح المريخ.
من المؤكد أن براون ليس غريباً على هذا المفهوم. بعد عودته إلى Georgia Tech ، عمل براون - متخصص في الدخول والنزول والهبوط (EDL) - مع مهندسين من الجامعة والعديد من مراكز ناسا لتطوير اقتراح لبرنامج لاختبار الطيران هذا المفهوم.
في ذلك الوقت ، رفضت إدارة مهام تكنولوجيا الفضاء (STMD) التابعة لناسا الخطة لكونها باهظة الثمن ، لكن الوكالة لا تزال بحاجة إلى وسيلة لإنزال حمولات تزيد عن 20 طنًا إذا أرادت إطلاق رحلة استكشافية بشرية إلى المريخ. وبالنظر إلى أن المهمة المقترحة من المقرر إجراؤها في غضون الـ 16 عامًا القادمة ، فكلما حصلوا على مزيد من المعلومات الآن ، كان ذلك أفضل.
في العمق: نهج هبوط المريخ: مشاكل إنزال حمولات كبيرة على سطح المريخ
ومن هنا جاء قرار الشراكة مع SpaceX. في الأساس ، أبرم مشروع PDT صفقة لاستخدام تقنيات التصوير بالأشعة تحت الحمراء المحمولة جوًا - التي تم تطويرها لدراسة مكوك الفضاء أثناء الطيران بعد حادث كولومبيا - لجمع البيانات حول محرك الدفع الرجعي الأسرع من الصوت الذي تستخدمه سبيس إكس حاليًا لتطوير مركبة الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام.
هذا النوع من التعاون لم يسبق له مثيل ، وكما قال براون لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، من شأنه أن يفيد كلا المشاركين بشكل كبير:
'هذه هي أول مجموعة بيانات عالية الدقة لنظام صاروخي يطلق في اتجاه سيره أثناء السفر بسرعات تفوق سرعة الصوت في ظروف ذات صلة بالمريخ. إن التآزر بين مصلحة ناسا في تحسين قدرتها على دخول المريخ والنزول والهبوط واهتمام Space X والتشغيل التجريبي لنظام نقل فضائي قابل لإعادة الاستخدام يوفر فرصة فريدة للحصول على هذه البيانات بتكلفة منخفضة. سيمكن تحليل مجموعة البيانات الفريدة هذه مهندسي النظام من استخلاص دروس مهمة لتسريب الارتداد السريع الأسرع من الصوت في بعثات ناسا المستقبلية التي قد تخفض يومًا ما الحمولات الكبيرة إلى سطح المريخ مع تزويد SpaceX برؤية هندسية للمضي قدمًا في تطويرها للنقل الفضائي القابل لإعادة الاستخدام النظام.'
بعد محاولات فاشلة لتصوير الصاروخ في مهمتين سابقتين - 18 أبريل و 14 يوليو - نجح المشروع في رحلة CRS-4 في 21 سبتمبر. تم إطلاق ناسا ليلاً ، واعتمدت على طائرتين - WB-57 و NP-3D Orion - مجهزتان بأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة لتوثيق إعادة دخول المرحلة الأولى من الصاروخ.
المرحلة الأولى هي جزء الصاروخ الذي يشتعل عند الإطلاق ويحترق خلال صعود الصاروخ حتى نفاد الوقود ، وعند هذه النقطة يتم التخلص منه من المرحلة الثانية ويعود إلى الأرض. خلال عودتها أو هبوطها ، التقطت وكالة ناسا صورًا عالية الجودة بالأشعة تحت الحمراء وعالية الوضوح وراقبت التغييرات في عمود الدخان أثناء تشغيل وإيقاف تشغيل المحركات.
شاهد فيديو اللقطات:
بالنسبة لوكالة ناسا ، جاءت فترة الرحلة الأكثر صلة بالعمليات المستقبلية فوق المريخ عندما كانت المرحلة الأولى تسافر بسرعة 2 ماخ على ارتفاع 30.000 - 45.000 متر (100.000-150.000 قدم) فوق السطح. كان جهازي استشعار الأشعة تحت الحمراء للموجة - المثبتين في حجرة الأنف على WB-57 وداخليًا على NP-3D - على بعد حوالي 60 ميلًا بحريًا من الصاروخ عندما أعاد إشعال محركاته للدفع الأسرع من الصوت.
أنتج ذلك صورًا أولية ظهرت فيها المرحلة بعرض 1 بكسل وطول 10 بكسل ، ولكن التحسين اللاحق من قبل المتخصصين في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز أدى إلى تحسين الدقة بشكل كبير.
قال تشارلز كامبل: 'إن اهتمام ناسا ببناء قدراتنا على دخول المريخ والنزول والهبوط واهتمام سبيس إكس وتشغيله التجريبي لنظام نقل فضائي قابل لإعادة الاستخدام مكّن من الحصول على هذه البيانات بتكلفة منخفضة ، دون الوقوف على مشروع طيران مخصص خاص بها'. مدير مشروع PDT في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في هيوستن.
يربط المهندسون في NASA و SpaceX الآن هذه البيانات بقياس الشركة عن بُعد من إطلاق Falcon 9 لحاملة شحن Dragon في 21 سبتمبر إلى محطة الفضاء الدولية لمعرفة بالضبط ما كانت تفعله السيارة من حيث إطلاق المحرك والمناورة عند إنشائها التواقيع التي جمعتها الطائرة.
قراءة متعمقة: ناسا