تساعد الأشرعة الشمسية المركبات الفضائية على الطيران بدون وقود

بدأت المركبة الفضائية الشراعية الشمسية الأكثر تقدمًا في العالم رحلتها في الساعة 6:32 صباحًا يوم 24 أبريل عندما أقلعت على معزز الإلكترون التابع لشركة Rocket Lab من مجمع الإطلاق 4 في ماهيا بنيوزيلندا. هذه واحدة من كتلتين في مهمة "بداية السرب". على الرغم من أن حجمه لا يتجاوز حجم الميكروويف، إلا أن نظام الشراع الشمسي المركب المتقدم (ACS1) التابع لناسا يمكنه فتح الشراع البلاستيكي الرقيق في حوالي 3 دقيقة ويمتد على مساحة 25 مترًا مربعًا مع عمود قابل للتمدد يبلغ طوله 80 أمتار. وهذا ليس أول شراع شمسي يتم إطلاقه في الفضاء، ولكن عمود التوتر المصنوع من مواد مركبة بوليمر خفيفة للغاية وتكوينه الخاص للتستيف يمثل خطوة مهمة إلى الأمام لجعل النظام أخف وزنًا وأكثر استقرارًا شعبية العلوم.

يقع ACS966 حاليًا في مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع 3 مترًا فوق الأرض، وسيتم نشره في غضون الأسابيع القليلة المقبلة وسيُظهر التكنولوجيا التي يمكنها تشغيل مهام الفضاء السحيق دون استخدام وقود الصواريخ بعد الإطلاق. من خلال جمع الضغط المنبعث من الطاقة الشمسية، يمكن للشراع الرقيق دفع المركبة الفضائية بسرعات عالية للغاية، على غرار المراكب الشراعية. لقد أثبت المهندسون هذا المبدأ من قبل، لكن مشروع ناسا الجديد سيختبر على وجه التحديد تصميمًا واعدًا مصنوعًا من مواد مركبة بوليمرية مرنة معززة بألياف الكربون.

بمجرد نشرها، تعمل أعمدة الشد كصواري للمراكب الشراعية، مما يحافظ على الأشرعة مشدودة بما يكفي لجمع الطاقة الشمسية. ما يجعل أقطاب التوتر ACS3 مميزة هي الطريقة التي يتم طيها بها بشكل مضغوط. يجب أن يكون نظام عمود التوتر الخاص بالشراع الشمسي قويًا بما يكفي لتحمل تقلبات درجات الحرارة، كما يجب أن يكون متينًا بما يكفي للبقاء على قيد الحياة في مهمة طويلة. ومع ذلك، فإن الشراع الشمسي واسع النطاق سيكون كبيرًا جدًا. حاليًا، تخطط وكالة ناسا لتصميم شراع أكبر من 500 متر مربع، أي ما يعادل ملعب كرة سلة. تتطلب هذه الأشرعة نظام عمود تمديد طويل جدًا، والذي لا يمكن وضعه في حجرة شحن الصاروخ.

ولحل المشكلة، قامت وكالة ناسا بتدوير القطب المطاطي المصنوع من المادة المركبة الجديدة في حزمة كبيرة بحجم المظروف. عندما يصبح جاهزًا، سيستخدم المهندسون نظام سحب مشابهًا لفافة الشريط لفتح العمود، مما يساعد على تقليل احتمالية التعثر. بمجرد تركيبه، سيحمل عمود الشد الشراع الشمسي الرقيق بينما تسجل الكاميرات الموجودة على متن الطائرة العملية برمتها.

وتأمل ناسا أن يسمح لهم المشروع بتقييم تصميم الشراع الشمسي الجديد مع قياس مدى تأثير دفعه على المدار المنخفض للمركبة الفضائية الصغيرة. وسيقوم المهندسون أيضًا بتقييم صلابة عمود التوتر المركب الجديد، وهو أخف بنسبة 75٪ وأقل عرضة للتشوه بنسبة 100 مرة مقارنة بأي نموذج أولي سابق للشراع الشمسي.

بعد الرحلة الأولية وفترة اختبار النظام الفرعي المقدرة بشهرين، ستجري ACS3 عدة أسابيع من اختبار قدرة CubeSat على رفع وخفض مداره. إذا نجح نظام الشراع والصاري الخاص بـ ACS3، فسوف تقوم ناسا بتوسيع نطاق التصميم بما يكفي للسفر عبر النظام الشمسي.

آن خان (وفق أطلس جديد/بوبسي)