من بيان صحفي صادر عن مركز جودارد لرحلات الفضاء:
لقد وصلوا تقريبا.
استغرق الأمر سنة ونصف ، وأكثر من 90 مناورة مدار ، ورائع - العديد من التعزيزات الجاذبية وقليلا من الوقود لنقل مركبتين فضائيتين من مدارهما حول الأرض إلى منزلهما الجديد حول القمر.
على طول رحلاتهم ، مرت المركبة الفضائية عبر مدارات لم تتم تجربتها من قبل ، وحققت قفزات رائعة من مدار إلى آخر. هذا الصيف ، ستبدأ المركبة الفضائية ARTEMIS - التي بدأت حياتها كجزء من مهمة THEMIS الخمس التي تدرس شفق الأرض - في الدوران حول القمر بدلاً من ذلك. THEMIS هو اختصار للتاريخ الزمني للأحداث والتفاعل العيني خلال المركبة الفضائية العواصف.
حتى مع عقود ناسا من خبرة الميكانيكا المدارية ، لم تكن هذه الرحلة مهمة سهلة. تطلبت الرحلة عدة مناورات لم يسبق لها مثيل من قبل ، بما في ذلك عدة أشهر عندما تحركت كل مركبة في مسار على شكل الكلية على كل جانب من القمر حولها ، حسنًا ، لا شيء سوى نقطة جاذبية في الفضاء لا يوجد بها كوكب أو جسم مادي.
يقول ديفيد فولتا ، مهندس ديناميكيات الطيران في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت ، ماريلاند: "لم يسبق لأحد أن جرب هذا المدار من قبل ، إنه مدار لمعايرة الأرض والقمر. إنه مدار غير مستقر للغاية يتطلب اهتمامًا يوميًا وتعديلات مستمرة . "
بدأت رحلة ARTEMIS - اختصارًا للتعجيل وإعادة الاتصال والاضطراب والديناميكيات الكهربائية لتفاعل القمر مع الشمس - في عام 2009 ، بعد أن أكمل THEMIS حوالي عامين من جمع البيانات العلمية حول البيئة المغناطيسية حول الأرض ، الشفق ، وكيف تتأثر بالشمس.
المركبة الفضائية تعمل بالطاقة الشمسية ، لكن مداراتها الخاصة بأبعد مركبة فضائية THEMIS قد انزلقت بمرور الوقت وستخضع لفترات معتمة من ثماني ساعات من الظلام. يمكن أن تتحمل هذه المركبات الفضائية ما يصل إلى ثلاث ساعات دون أشعة الشمس ، ولكن هذا الظلام الدامس سيترك البطاريات فارغة تمامًا قريبًا.
تعامل الفريقان في UC-Berkeley و Goddard مع المراقبة اليومية لمركبة THEMIS الفضائية. تحدث المحقق الرئيسي للمهمة ، فاسيليس أنجيلوبولوس من جامعة كاليفورنيا ، إلى الفرق حول نقل المركبتين الفضائيتين إلى القمر لدراسة البيئة المغناطيسية هناك. لكن النماذج السريعة لتقنية التعزيز التقليدية أظهرت أن كل الوقود المتبقي سيستخدم ببساطة في النقل. لن يكون هناك ما يكفي من المتبقي لعملية متعطشة للوقود لضبط الاتجاه والسرعة للبدء فعليًا في الدوران حول القمر.
لذا قامت Angelopoulos بتجميع خطة تغيير مدار أكثر تعقيدًا ومتعددة السنوات. ستعتمد هذه الخطوة في الغالب على الجاذبية تساعد من القمر والأرض لتحريك المركبة الفضائية إلى مكانها. قدم فكرته إلى مهندسين شاركا في إطلاق THEMIS في المقام الأول: ديفيد فولتا ومهندس طيران آخر في جودارد ، مارك وودارد. استخدم الزوج نماذجهم الخاصة للتحقق من هذا التصميم الجديد ، وكانت الخطة قيد التنفيذ.
الخطوة الأولى: زيادة حجم المدارات. بالكاد وصلت المدارات الأصلية التي تتمحور حول الأرض في منتصف الطريق إلى القمر. باستخدام كميات صغيرة من الوقود لضبط السرعة والاتجاه في لحظات دقيقة في المدار ، تم اصطياد المركبة الفضائية أبعد وأبعد إلى الفضاء. استغرق الأمر خمسة تعديلات من هذا القبيل لـ ARTEMIS P1 و 27 لـ ARTEMIS P2.
الخطوة التالية: قم بالقفز من مدار الأرض إلى مدار "Lissajous" على شكل الكلية ، تدور حول ما يعرف بنقطة لاغرانج على كل جانب من القمر. هذه النقاط هي الأماكن التي توازن فيها قوى الجاذبية بين الأرض والقمر بعضها البعض - لا تقدم النقطة في الواقع كيانًا ماديًا للدوران حولها. أرتميس P1 قفز - في قوس جميل تحت القمر وحوله - إلى نقطة لاغرانج على الجانب البعيد من القمر في 25 أغسطس 2010. القارب الثاني قفز إلى الجانب القريب من القمر في 22 أكتوبر. تطلب هذا النقل سلسلة معقدة من المناورات بما في ذلك مساعدة الجاذبية القمرية ومساعدات جاذبية الأرض ومناورات الفضاء العميق. كانت هناك حاجة إلى الجمع بين هذه المناورات ليس فقط للوصول إلى المكان الصحيح بالقرب من القمر ولكن أيضًا في الوقت والسرعة الصحيحين.
يساعد استخدام سلسلة من جاذبية الأرض والقمر - وفقط أقل جزء من الوقود - في دخول مركبة فضائية ARTEMIS إلى مدار حول نقاط Lagrangian للقمر في شتاء عام 2010. الائتمان: NASA Goddard Space Flight Centre / Scientific Visualization Studio
صنع التاريخ. تدور العديد من الأقمار الصناعية حول نقاط لاغرانج بين الأرض والشمس ، ولكن في حين تمت دراسة هذا المدار على نطاق واسع ، لم تتم تجربته من قبل.
لم يكن هذا مجرد إنجاز هندسي بحد ذاته ، ولكن المركبة الفضائية كانت الآن في مكان مثالي لدراسة المغناطيسية على بعد مسافة من القمر. في هذا الوضع ، استطاعوا اكتشاف كيف تتدفق الرياح الشمسية - المكونة من غاز مؤين يُعرف باسم البلازما - عبر القمر وتحاول ملء الفراغ على الجانب الآخر. مهمة معقدة لأن البلازما تضطر من المجالات المغناطيسية إلى السير على طول مسارات معينة.
يقول ديفيد سيبيك ، مدير مشروع THEMIS و ARTEMIS في Goddard: "إنها حديقة حيوانات حقيقية لظواهر البلازما". "القمر ينحت تجويفًا في الريح الشمسية ، وبعد ذلك نراقب كيف يملأ ذلك. إنه ليس مملاً. هناك الفيزياء الميكروية وفيزياء الجسيمات وتفاعل الجسيمات الموجية وحدودها وطبقاتها. كل الأشياء التي لم تتح لنا الفرصة للدراسة من قبل في البلازما ".
الحياة لمهندسي الطيران كانت مملة للغاية. إن الاحتفاظ بشيء ما في مدار حول مكان ليس به سوى القليل لتمييزه باستثناء توازن الجاذبية ليس مهمة بسيطة. تطلبت المركبة الفضائية تصحيحات منتظمة لإبقائها على المسار الصحيح ، وشاهدها كل من فولتا وودارد يوميًا.
يقول وودارد: "سنحصل على معلومات مدار محدثة في حوالي الساعة 9 صباحًا كل يوم". "سنجري ذلك من خلال برنامجنا ونحصل على تقدير لما يجب أن تكون عليه مناورتنا التالية. سنعود ذهابًا وإيابًا مع بيركلي ، وسنتحقق معًا من المناورة حتى نعلم أنها ستعمل وستبقينا نطير لمدة أسبوع آخر ".
تعلم الفريق من الخبرة. غالباً ما كان للتعديلات الطفيفة عواقب أكبر من المتوقع. ووجدوا في النهاية الأماكن المثلى حيث يبدو أن التصحيحات تتطلب ضبطًا أقل لاحقًا. جاءت هذه البقع الحلوة كلما عبرت المركبة الفضائية خطًا وهميًا ينضم إلى الأرض والقمر ، على الرغم من عدم توقع أي شيء في النظريات لمثل هذا الشيء.
تبين أن اليقظة اليومية حاسمة. في 14 أكتوبر ، تغير مدار وموقف مركبة الفضاء P1 بشكل غير متوقع. كان الفكر الأول هو أن نظام التتبع قد فشل ، ولكن لا يبدو أن هذه هي المشكلة. ومع ذلك ، لاحظ فريق ARTEMIS أيضًا أن المركبة بأكملها بدأت تدور حوالي 0.001 دورة في الدقيقة بشكل أسرع. كما توقفت إحدى الأدوات التي تقيس المجالات الكهربائية عن العمل. افضل تخمين؟ انكسر المجال في نهاية طفرة هذه الأداة التي يبلغ ارتفاعها 82 قدمًا - ربما لأنه ضربها شيء ما. لم يكن هذا المجال سوى ثلاث أونصات على متن مركبة فضائية تزن حوالي 190 رطلاً - لكنه عدل سرعة ARTEMIS P1 بما يكفي لو أنهم التقطوا الشذوذ حتى بعد بضعة أيام لكان عليهم إضاعة كمية باهظة من الوقود للعودة إلى المسار.
كما هو ، فإن ARTEMIS سيصل إلى القمر بوقود أكثر مما كان مقدراً في الأصل. سيكون هناك ما يكفي من الوقود لتصحيحات المدار لمدة سبع إلى 10 سنوات ثم ترك ما يكفي لإحضار المركبتين إلى القمر.
يقول سيبيك: "نحن سعداء بعمل مخططي المهمة". "سوف يجعلونا أقرب إلى القمر مما كنا نأمل. هذا أمر بالغ الأهمية لتوفير بيانات عالية الجودة حول باطن القمر ، وتكوين سطحه ، وما إذا كانت هناك جيوب من المغناطيسية هناك. "
في 9 يناير 2011 ، قفز ARTEMIS P1 فوق القمر وانضم إلى ARTEMIS P2 على جانب القمر الأقرب إلى الأرض. الآن الخطوات الأخيرة على وشك البدء.
في 27 يونيو ، ستدور P1 باتجاه القمر وتدخل مدار القمر. في 17 يوليو ، سيتبع P2. سوف يسافر P2 في نفس الاتجاه مع القمر ، أو في البروغراد ؛ سوف يسافر P1 في الاتجاه المعاكس ، في الوراء.
"لقد كنا نراقب ARTEMIS كل يوم ونقوم بتطوير مناورات كل أسبوع. يقول فولتا ، الذي ركز انتباهه الآن على رحلات ناسا الأخرى مثل بعثة مافن إلى المريخ المقرر إطلاقها في عام 2013. "لقد كان تحديًا ، لكننا اكتشفنا بعض الأشياء الرائعة". مع هذه المناورة النهائية ، حسنًا ، سنعود إلى مجرد كوننا مستشارين في ARTEMIS ".
شاهد صور وفيديو ARTEMIS إضافية على هذا الرابط.
كتبه كارين سي فوكس في GSFC.
