اقترب موعد وصول مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا إلى كوكب المشتري الذي طال انتظاره. سيجيب جونو على العديد من الأسئلة حول كوكب المشتري ، ولكن على حساب ملف تعريف المهمة المليء بالتحديات. يتمثل أحد هذه التحديات في التواصل مع Juno وهي تباشر أعمالها في بيئة الإشعاع الشديدة حول كوكب المشتري. تعتمد الاتصالات مع Juno على شبكة من أطباق الراديو في مواقع إستراتيجية حول العالم ، وأجهزة الاستقبال المبردة إلى الصفر المطلق تقريبًا ، وفريق من الأشخاص المتفانين.
تقع مهمة التواصل مع جونو على عاتق وكالة ناسا شبكة الفضاء السحيق (DSN) ، وهو نظام من ثلاث منشآت حول العالم تتمثل وظيفتها في التواصل مع جميع المركبات الفضائية التي تغامر خارج المنطقة المجاورة للأرض. هذه الشبكة في أيدي شركة Harris Corporation ، الخبراء في جميع أنواع تقنيات الاتصالات ، الذين تم التعاقد معهم لتشغيل هذه المرافق الحيوية.
الشخص المسؤول هو Sonny Giroux ، مدير برنامج DSN في Harris. في مقابلة مع Universe Today ، أوضح سوني كيفية عمل DSN ، ووصف بعض التحديات التي تطرحها مهمة Juno.
تتكون الشبكة نفسها من ثلاث مرافق اتصالات أساسية ؛ واحد في غولدستون ، كاليفورنيا ، في وسط صحراء موهافي. المرفق الآخر في مدريد إسبانيا ، والثالث في كانبيرا أستراليا. هذه المرافق الثلاثة مفصولة بنحو 120 درجة ، مما يعني أن أي مركبة فضائية موجودة هناك قادرة على الاتصال بالأرض في أي وقت ، 'قال جيرو.
تقع مرافق شبكة الفضاء العميقة على بُعد 120 درجة لإعطاء تغطية كاملة للسماء. الصورة: NASA / JPL
يحتوي كل مرفق على عدة هوائيات ، يبلغ قطر أكبرها 70 مترًا ، أي بحجم ملعب كرة قدم. يمكن توجيه هذه الهوائيات في أي زاوية. ثم هناك هوائيات أصغر حجمها 34 مترًا ، ولدينا عدد منها في كل مجمع '.
وفقًا لـ Giroux ، يمكن أن تعمل الأطباق بشكل مستقل ، أو يتم ترتيبها معًا ، حسب المتطلبات. في ال موقع DSN على الويب ، يمكنك معرفة الهوائي الذي يتواصل مع أي من مهام ناسا في أي وقت.
على موقع شبكة الفضاء العميقة ، يمكنك معرفة أي أطباق الشبكة تتواصل مع أي مركبة فضائية. خلال مهمة Juno ، يمكنك توقع رؤية اسمه بجانب العديد من الأطباق. الصورة: NASA / JPL / DSN
Juno هي مهمة معقدة ذات مدار ديناميكي ، والمشتري نفسه هو بيئة إشعاعية شديدة. سيتعين على جونو أن يشق طريقه عبر أحزمة إشعاع المشتري في مداره القطبي. وفقًا لـ Giroux ، فإن هذا يخلق مشاكل اتصال إضافية لـ DSN.
'مع دخول جونو مرحلة الإدراج المداري ، سيتعين على المركبة الفضائية أن تبتعد عن الأرض. قال جيرو إن قوة إشاراتنا ستنخفض بشكل كبير. 'من أجل التقاط البيانات التي سيرسلها جونو ، سنقوم بتجميع كل هوائياتنا في غولدستون وكانبيرا معًا.'
سيكون مدار جونو حول المشتري بيضاوي الشكل بدرجة كبيرة لأنه يتعامل مع الأحزمة الإشعاعية القوية لكوكب المشتري. الصورة: NASA / JPL
هذا يعني أنه سيتم ترتيب إجمالي 9 هوائيات في مجموعتين للتواصل مع جونو. سيتم ترتيب الأطباق الأربعة في موقع Canberra ، أستراليا معًا ، وسيتم ترتيب الأطباق الخمسة في موقع Goldstone ، بكاليفورنيا معًا.
هذه القوة المشتركة ضرورية لنجاح Juno خلال JOI (Juno Orbital Insertion.) قال جيرو ، 'نحن بحاجة إلى رفع قوة إشارة جونو إلى أقصى قدر ممكن. نحن بحاجة إلى معرفة المراحل التي يمر بها جونو أثناء تنفيذه لتسلسله '.
'لم نقم أبدًا بتجميع كل الهوائيات معًا مثل هذا. هذه أول مرة لجونو '.
هذه القدرة المستقبلة المجمعة هي الأولى بالنسبة لـ DSN ، والأولى الأخرى لمهمة Juno. قال جيرو: 'لم نقم أبدًا بتجميع كل هوائياتنا معًا مثل هذا'. 'هذه أول مرة لجونو. لقد قمنا بعمل زوجين معًا من قبل لمركبة فضائية مثل للسفر ، وهو بعيد جدًا ، ولكن ليس كلهم على هذا النحو أبدًا. من أجل تحقيق أقصى قدر من النجاح مع Juno ، نقوم بتجميع كل شيء. ستكون هذه هي المرة الأولى في تاريخنا التي نضطر فيها إلى تجميع جميع أصولنا معًا '.
يوفر ترتيب أطباق متعددة معًا فائدة أخرى أيضًا ، كما أخبرنا Giroux. 'DSN قادر على جعل مركزين يشاهدان المركبة الفضائية في نفس الوقت. إذا تعطل أحد المجمعات لأي سبب من الأسباب ، فسيظل لدينا الآخر متاحًا للتواصل مع المركبة الفضائية '.
الجزء الأكثر وضوحا من DSN هو الهوائيات نفسها. لكن الإلكترونيات الموجودة في قلب النظام لا تقل أهمية. كما أنها فريدة من نوعها في العالم.
'نقوم بتبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا لإزالة كل الضوضاء.'
'لدينا أجهزة استقبال متخصصة جدًا تم إنشاؤها من أجل DSN. نقوم بتبريدها إلى الصفر المطلق تقريبًا لإزالة كل الضوضاء. يتيح لنا ذلك التركيز حقًا على الإشارة التي نبحث عنها. قال جيرو 'هذه فريدة من نوعها لشركة DSN'.
لدى Juno نفسها أربعة أجهزة إرسال مختلفة على متنها. البعض قادر على نقل الكثير من البيانات ، والبعض الآخر قادر على نقل أقل. ستكون هذه الأنشطة نشطة في أوقات مختلفة ، وتشكل جزءًا من تحدي التواصل مع جونو. أخبرنا Giroux ، 'جونو سوف يتنقل بالدراجة عبر الأربعة أثناء قيامه بإدخاله ويعود مرة أخرى على الجانب الآخر من الكوكب.'
'نحصل فقط على الآحاد والأصفار ...'
DSN هو مركز اتصالات قوي ، أقوى أداة تم ابتكارها على الإطلاق للتواصل في الفضاء. لكنها لا تتعامل مع العلم. سيتلقى DSN في معظمه أي شيء ترسله لنا المركبة الفضائية. نحصل فقط على الآحاد والأصفار وننقل تلك البيانات إلى المهمة. إنها المهمة التي تقسم ذلك وتحولها إلى بيانات علمية '.
المرافق الثلاثة التي يتألف منها DSN. يتم فصل كل منها بمقدار 120 درجة. الصورة: NASA / JPL
سيكون جونو على بعد حوالي 450 مليون ميل من كوكب المشتري ، أي حوالي 96 دقيقة ذهابًا وإيابًا لأي إشارة. تلك المسافة الكبيرة تعني أن قوة إشارة جونو ضعيفة للغاية. لكنها لن تكون أضعف إشارة يتعامل معها DSN. شاهد على قوة DSN هو حقيقة أنها لا تزال تستقبل الإرسال من مجسات Voyager ، التي ترسل عند مستويات طاقة ضئيلة. وفقًا لجيرو ، 'فوييجر تقع على جزء من المليار من المليار من واط من حيث قوة الإشارة.'
جونو مختلف عن المهام الأخرى مثل آفاق جديدة و Voyager 1 و 2. بمجرد الانتهاء من Juno ، سينتهي الأمر يغرق في كوكب المشتري ويتم تدميرها. لذلك يجب التقاط جميع بياناته بسرعة وكفاءة. وفقًا لجيرو ، فإن هذا يزيد من عبء عمل DSN لمهمة جونو.
'جونو مختلف. علينا التأكد من التقاط تلك البيانات بانتظام '.
'لدى Juno مدة مهمة محددة للغاية ، مع تواريخ البدء والتوقف. ستخرج من المدار إلى كوكب المشتري عندما تنتهي من مرحلتها العلمية. هذا يختلف عن المهمات الأخرى مثل New Horizons حيث يكون لديها فترات طويلة حيث تكون قادرة على تنزيل جميع البيانات التي تم التقاطها. جونو مختلف. علينا التأكد من التقاط تلك البيانات بانتظام. بعد JOI ، سنكون على اتصال دائم مع جونو للتأكد من حدوث ذلك '.
استعدادًا لوصول جونو ، أصدرت ESO صورًا مذهلة بالأشعة تحت الحمراء لكوكب المشتري ، التقطتها مركبة VLT. الائتمان: ESO
الحدث التالي الأكثر أهمية في مهمة جونو هو دخوله المداري حول كوكب المشتري ، وينتظر جيرو والفريق ذلك تمامًا مثل بقيتنا. قال جيرو: 'احتراق جونو الكبير لأنه يبطئ نفسه بدرجة كافية ليتم التقاطه بواسطة كوكب المشتري ، يعد معلمًا كبيرًا سننتظره'.
ستكون الإشارة الأولى التي يتلقاها DSN عبارة عن صفير بسيط مدته ثلاث ثوان. قال جيرو: 'تأكيد الإدخال سيحدث في حوالي الساعة 9:40 مساءً'. ستكون هذه الإشارة قد أُرسلت قبل ذلك بنحو 45 دقيقة ، لكن المسافة الهائلة بين الأرض والمشتري تعني تأخيرًا طويلاً في استقبالها. ولكن بمجرد استلامنا لها ، ستخبرنا أن جونو قد انتهى من إطلاق محركها للإدخال المداري. ستأتي بيانات العلوم الحقيقية ، بما في ذلك صور كوكب المشتري ، لاحقًا.
'نريد أن نرى مهمة ناجحة مثل أي شخص آخر.'
تتدفق جميع البيانات من DSN عبر المركز العصبي في وكالة ناسا مختبر الدفع النفاث . عندما تصل الإشارة التي تشير إلى أن Juno قد أطلق محركاته بنجاح ، سيركز Giroux وفريقه على تلك المنشأة ، حيث سيتم تلقي أخبار إدخال Juno أولاً. وسيكونون متحمسين مثل بقيتنا لسماع هذه الإشارة.
'نريد أن نرى مهمة ناجحة مثل أي شخص آخر. التواصل مع المركبات الفضائية هو عملنا. قال جيرو: 'سنشاهد نفس القنوات والمواقع التي سيشاهدها الجميع بفارغ الصبر'.
'من الرائع أن تكون جزءًا من الشبكة. إنه أمر خاص جدا. '