مهمة روبوتية لإنقاذ مرصد فضائي من السقوط
مهمة فضائية روبوتية تنقذ مرصد ناسا الشهير من السقوط الحر عبر رفع مداره وإنقاذه من الغلاف الجوي. خطوة تاريخية تبشر بعصر جديد لصيانة الأقمار الصناعية في الفضاء. اكتشف تفاصيل هذه المغامرة عبر خَبَرَيْن.
مرصدٌ فضائي يتهاوى نحو الغلاف الجوي، وشركةٌ ناشئة تتسابق مع الزمن لإنقاذه هذا ليس سيناريو فيلمٍ خيالي، بل ما يجري الآن في المدار المنخفض حول الأرض. أُطلقت مهمّةٌ فضائية غير مسبوقة تهدف إلى إنقاذ أحد مراصد NASA الشهيرة من السقوط إلى الغلاف الجوي، وهي الأولى من نوعها في تاريخ استكشاف الفضاء.
إن نجحت المهمّة، فستكون المرّة الأولى التي تُنجز فيها مهمّةٌ تجارية روبوتية القبضَ على مركبةٍ فضائية تابعة لـ NASA لم تُصمَّم أصلاً لتلقّي الصيانة في الفضاء، وفق ما أكّدته الوكالة.
مرصدٌ يعدو نحو نهايته
من دون تدخّل، كان مرصد Neil Gehrels Swift Observatory سيهبط دون عتبةٍ مداريّة حرجة هذا الشهر، بسبب مقاومة الغلاف الجوي (Atmospheric Drag) وتداعيات النشاط الشمسي المتصاعد. وقد رصد هذا المرصد خلال ما يقارب 22 عاماً مجموعةً واسعة من الأجسام الكونية عبر أطوالٍ موجية متعدّدة من الضوء.
حاول فريق عمليات Swift في كليّة Eberly للعلوم بجامعة Penn State تقليص استهلاك الطاقة وضبط زاوية المرصد لتحسين وضعيّته الديناميكية. غير أنّ المرصد بمجرّد هبوطه دون الارتفاع الأمثل البالغ نحو 300 كيلومتر فوق سطح الأرض، بات من المرجّح أن يعود إلى الغلاف الجوي في خريف هذا العام وفق تقديرات NASA.
حين أدرك الفريق أنّ مهمّة Swift قد تنتهي قبل أوانها بكثير، أطلقت NASA دعوةً لتقديم مقترحات لإيجاد حلّ.
قال Shawn Domagal-Goldman، مدير قسم الفيزياء الفلكية في NASA، خلال مؤتمرٍ صحفي في 17 يونيو: "لم نكن نريد أن نُرسي سابقةً مفادها أنّ كلّ ما يخرج من مداره يجب رفعه من جديد، لكنّ هذه لم تكن مركبةً عاديّة بل مرصدٌ يمتلك قدراتٍ فريدة في الفيزياء الفلكية."
تسعة أشهر لبناء المستحيل
اختارت الوكالة في سبتمبر شركة Katalyst Space Technologies، ومقرّها أريزونا، لتنفيذ هذه المهمّة، ومنحتها تسعة أشهر فحسب لتصميم مركبةٍ فضائية وبنائها واختبارها وإطلاقها، تكون قادرةً على الالتقاء بـ Swift ورفع مداره.
القمر الصناعي الروبوتي، المسمّى LINK، انطلق على متن صاروخ Northrop Grumman Pegasus XL الذي أُطلق من طائرة L-1011 المعدَّلة المعروفة بـ Stargazer. تسلّقت الطائرة إلى ارتفاع 12,000 متر فوق جزيرة Kwajalein Atoll في جزر Marshall بالمحيط الهادئ الجنوبي، قبل أن تُسقط الصاروخ. في تمام الساعة 4:36 فجراً بالتوقيت الشرقي يوم الجمعة، اشتعلت محرّكات الصاروخ لتدفع القمر الصناعي مباشرةً إلى مدار Swift. جاء الإطلاق بعد تأخيراتٍ متعدّدة بسبب الطقس، إضافةً إلى عطلٍ برمجي أوقف محاولة الإطلاق يوم الخميس قبل أن يُعالَج بتحديثٍ برمجي.
بعد وصول LINK إلى المدار، تمكّن الفريق الأرضي من إقامة اتّصالاتٍ ناجحة معه.
والآن، يتعيّن على العلماء الانتظار أشهراً لمعرفة ما إذا كانت هذه المغامرة ستُكلَّل بالنجاح، إذ سيمرّ LINK بسلسلةٍ من الخطوات لالتقاط المرصد البالغ وزنه 1,452 كيلوغراماً، ثمّ رفع مدار Swift تدريجياً إلى ارتفاع 600 كيلومتر فوق سطح الأرض.
قال Domagal-Goldman: "لم يتوقّع أحدٌ أن نصل إلى ما وصلنا إليه اليوم، وأعترف بصراحة أنّ ثمّة مخاطر لا تزال أمامنا. لكنّني ممتنٌّ للغاية ومتفائلٌ بقدر ما أستطيع أنّنا سنتجاوز هذه التحدّيات، بفضل الأشخاص الذين عملوا على هذا المشروع."
كيف ينقذ LINK مرصداً يتهاوى؟
كلّ الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية في المدار المنخفض حول الأرض تتعرّض لمقاومةٍ جوية طبيعية تُخفّض ارتفاعاتها تدريجياً، لا سيّما إذا افتقرت إلى قدرات دفعٍ ذاتي.
بالنسبة لـ Swift، ضاعف النشاط الشمسي المتصاعد هذا التأثير خلال السنوات الأخيرة، إذ بلغت الشمس ذروة دورتها الحادية عشرة في عام 2024، وأطلقت توهّجاتٍ شديدة وانبعاثاتٍ كتليّة إكليليّة (Coronal Mass Ejections) أدّت إلى تمدّد الغلاف الجوي للأرض، ممّا زاد من المقاومة التي يواجهها المرصد. كان بالإمكان أن تنتهي مهمّة Swift بشكلٍ طبيعي، لكنّ فريق NASA أراد تمديد مشاهداتها العلمية لعدم وجود بديلٍ جاهز لهذا التلسكوب، مع اغتنام الفرصة لاختبار قدراتٍ ضرورية للاستكشاف المستقبلي.
قالت Ghonhee Lee، الرئيسة التنفيذية لـ Katalyst Space، في بيانٍ صادر عن NASA: "Swift لم يُصمَّم ليُخدَّم في الفضاء. بإثباتنا أنّنا نستطيع تمديد عمره بسرعةٍ وبتكلفةٍ معقولة، نضع مخطّطاً لصيانة المركبات الفضائية التي لم تُصمَّم أصلاً للصيانة في المدار. إن أردنا بناء حضورٍ دائم خارج الأرض، نحتاج إلى القدرة على التحكّم في بيئتنا الفضائية وهذا يعني نشر مركباتٍ روبوتية قادرة على إعادة تموضع الأقمار الصناعية وإصلاحها وإعادة تزويدها بالوقود وتجهيزها من جديد بعد الإطلاق."
يبلغ حجم LINK نحو ثلث حجم Swift، ويزن 399 كيلوغراماً وارتفاعه 1.5 متر، ويحمل ألواحاً شمسية يبلغ امتدادها نحو 6 أمتار، إضافةً إلى ثلاثة أذرع روبوتية مصمَّمة للإمساك بـ Swift.
بعد أسابيع قليلة من اختبار أجهزة الملاحة والاستشعار في الفضاء، سيُجري LINK مسحاً شاملاً لـ Swift لتحديد أفضل نقاط الإمساك على المرصد. وقد حدّد فريق Katalyst Space بعض هذه النقاط استناداً إلى تصميم Swift، لكنّ الطبقات العازلة المتعدّدة للمرصد ربّما تدهورت أو تحرّكت بعد أكثر من عقدَين في المدار.
خلال مهمّات صيانة تلسكوب Hubble الفضائي، اكتشف رواد الفضاء أنّ طبقةً مماثلة على التلسكوب كانت تتفتّت. قال Kieran Wilson، المحقّق الرئيسي لمهمّة LINK في Katalyst Space، واصفاً ما حدث لـ Hubble: "تحوّلت إلى مادّةٍ هشّة تشبه الزجاج تقريباً إذا لمستها تتشقّق وتتفتّت. وهذا مختلفٌ تماماً عن البطّانات البلاستيكية المرنة التي رُكِّبت قبل عشرين عاماً."
بعد إحكام القبضة على Swift، سيُشغّل LINK بحرصٍ شديد محرّكاته الأيونية الثلاثة (Ion Thrusters)، بهدف رفع مدار المرصد تدريجياً إلى مداره الأصلي على مدى شهرَين إلى ثلاثة أشهر. وبمجرّد إتمام هذه المهمّة، سينفصل LINK عن Swift ويعود إلى الغلاف الجوي.
غير أنّ سلسلةً طويلة من الإنجازات غير المسبوقة يجب أن تتحقّق تباعاً حتى تنجح المهمّة والعلماء يأملون ألّا تُطلق الشمس أيّ نشاطٍ غير متوقّع قد يُعطّل العمليات أو يُسرّع هبوط Swift.
قال Wilson: "كلّ هذا صعبٌ ومحفوفٌ بالمخاطر. ثمّة مركباتٌ فضائية عديدة استغرق تطويرها وقتاً أطول بكثير وتمتّعت بتمويلٍ أضخم بكثير، ومع ذلك فشلت لأسبابٍ عادية."
إن سارت الأمور وفق الخطّة، قال S. Bradley Cenko، المحقّق الرئيسي لـ Swift في مركز NASA Goddard لرحلات الفضاء في Greenbelt بولاية ماريلاند، إنّ Swift سيستأنف مجموعته الكاملة من المشاهدات العلمية في الخريف، بدلاً من الاستمرار في وضعه الحالي المحدود.
لماذا يستحقّ Swift الإنقاذ؟
أُطلق Swift عام 2004 لدراسة انفجارات أشعّة غاما (Gamma-Ray Bursts)، وهي أشدّ الانفجارات قوّةً في الكون. وقد رصد حتى الآن أكثر من 2,000 مصدرٍ لهذه الانفجارات عالية الطاقة التي تُنتج عناصر ثقيلة كالذهب والبلاتين، وفق ما أوضح Cenko.
لكنّ Swift طوّر قدراته ليشمل مجالاً أوسع بكثير من الأجسام الكونية، يرصدها في الضوء المرئي والأشعّة فوق البنفسجية والأشعّة السينية وأشعّة غاما.
سُمّي المرصد باسم طيور Swift السريعة الطيران، نظراً لقدرته على الدوران بسرعةٍ نحو الأحداث الكونية وتوهّجاتها، ممّا يُمكّنه من دراسة المذنّبات والموجات الثقالية (Gravitational Waves) والثقوب السوداء على مدى فتراتٍ زمنية طويلة.
قد يمتلك Hubble حساسيةً أعلى ويلتقط صوراً أكثر وضوحاً من Swift، لكنّ هذا التلسكوب الكبير قد يستغرق يوماً أو يومَين لإعادة توجيه نفسه نحو هدفٍ مثيرٍ للاهتمام، كما أوضح Cenko. في المقابل، يستطيع Swift المتابعة في غضون دقائق، ليؤدّي دور المسعف الأوّل لـ NASA في الفضاء حين تشتعل الأجسام السماوية بالنشاط.
يتوقّع Cenko أنّه إن نجحت مهمّة الإنقاذ، ستواصل بيانات Swift تكاملها مع المراصد القائمة كـ Hubble وتلسكوب James Webb الفضائي، فضلاً عن المهمّات القادمة كتلسكوب Nancy Grace Roman الفضائي، للإجابة عن أسئلةٍ في الفيزياء الفلكية يستحيل على أيّ تلسكوبٍ منفرد حلّها.
قال Cenko: "Swift هو الأداة متعدّدة الاستخدامات لدى NASA في دراسة الكون. على مدى العقدَين الماضيَين، كان Swift لاعباً محورياً في جهود NASA لفهم آليّة عمل الكون، ونتطلّع إلى العودة لهذا العمل بعد اكتمال عملية رفع المدار."
أخبار ذات صلة
علماء يُعلنون بناء خليّة حيّة من الصفر للمرّة الأولى
NASA تسعى لتجنب التأخيرات المكلفة في بناء قاعدة قمرية بـ 30 مليار دولار
زلزالٌ ارتدّ من نواة الأرض وأزاح جزيرة بأكملها
