مشاريع فضائية لإعادة الشحنات من المدار نحو الأرض
مستقبل التصنيع التحويلي في الفضاء يعتمد على تصاميم مركبات لإعادة الأشياء إلى الأرض ظلت صناعة الفضاء مبنية على طريق ذي اتجاه واحد. إذ كانت عقود من الابتكارات البشرية جيدة للغاية في إرسال المركبات الفضائية والأقمار الاصطناعية إلى المدار، ولكن الشركات لا تزال تعمل على إيجاد مسار فعال لعودة البضائع، ما سيمكن الصناعة التحويلية الفضائية من الازدهار.
شحنات من المدار إلى الأرضتعتبر شركة «أوت - بوست - Outpost» إحدى الشركات الناشئة التي تتصدر تلك المهمة، والتي تأخذ منهجاً مختلفاً تماماً في إرجاع الأشياء إلى الأرض من المدار. وهكذا تستعد شركة «إيرث ريترن - Earth Return» ومقرها لوس أنجليس للإطلاق الأول ثم العودة لمركبة «كاريول - Carryall» الفضائية وهي بحجم حاوية شحن.
منذ الأيام الأولى لرحلات الفضاء البشرية، ظلت تكنولوجيا العودة إلى الأرض من دون تغيير إلى حد كبير. إذ يتم تزويد الكبسولات الفضائية العائدة من المدار بالدروع الحرارية الاستئصالية لتحمل الحرارة الهائلة الناتجة عن العودة. وهي مليئة بمخزون كبير من الوقود الدافع لإبطاء سرعتها بالقوة عبر الغلاف الجوي، ولديها مظلات ثقيلة أو «بارافويل»، التي يتم فتحها ونشرها على ارتفاعات منخفضة لجلب الكبسولات إلى بقية الطريق إلى الأرض.
نتيجة لذلك، فإن الكبسولات الفضائية لها قدرة محدودة وصعوبة معروفة في الوصول إلى هدف محدد سلفاً على الأرض.
إن أي شخص يحاول الحصول على الأشياء - من نتائج التجارب العلمية إلى الأدوية المصنعة في المدار من الأرض - يواجه تكاليف باهظة للغاية، الأمر الذي يؤدي في النهاية إلى الحد من عدد الأشياء التي يمكن بناؤها أو اختبارها في الفضاء وإعادتها في حالة سليمة.
ويقول جيسون دون، الرئيس التنفيذي لشركة «أوت - بوست»: «الشركات التي نجحت في هذا، بجمع التبرعات على الأقل، وجدت حالات استخدام لأشياء يمكن أن تتلاءم مع هذه الكبسولات الصغيرة ذات القيمة الهائلة. لذا، يمكن وضع شيء ما في أنبوب اختبار أو قارورة تبلغ قيمتها ملايين الدولارات».
مع ذلك، فإن مستقبل التصنيع التحويلي في الفضاء يعتمد على شركات العودة للأرض التي تجد وسيلة لإعادة كميات أكبر من الفضاء - مثل حاويات الشحن، على سبيل المثال.
نظام «أوت-بوست»تجمع المركبة الفضائية «فيريول - Ferryall» و«كاريول - Carryall» التابعة لشركة «أوت - بوست» عدداً من التقنيات البسيطة نسبياً لإعادة الأجسام من المدار بطريقة ثورية. وتشمل هذه المكونات ما يلي:
> «حافلة المدار»: وهي تحمل نظام الدفع الذي يسمح للمركبة الفضائية بالمناورة في المدار وإعادة إرسالها إلى الأرض.
> الدرع الحراري: الدرع الحراري لشركة «أوت - بوست»، الذي يستخدم التكنولوجيا التي طورتها وكالة «ناسا»، وتم اختباره عام 2023، مصنوع من نسيج ثلاثي الأبعاد من ألياف الكربون التي تتكشف في المدار لحماية الحمولة وإبطاء سرعة المركبة.
> الحاوية: يمكن لمركبة «فيريول - Ferryall» أن تحمل حمولة قدرها 100 كيلوغرام، في حين أن مركبة «كاريول - Carryall» هي بحجم حاوية شحن قياسية بطول 20 قدماً ويمكن أن تستضيف حمولات تصل إلى 10 أطنان.
> الطائرة الشراعية الآلية: عند العودة للأرض، يُنشر جناح الطائرة الشراعية ويقود المركبة الفضائية آلياً إلى مقصدها بدقة متناهية.
تأتي مركبة «فيريول - Ferryall»، النموذج الأصغر، مصممة لهندسة مشاركة الرحلات لدى شركة «سبيس إكس»، في حين أن مركبة «كاريول - Carryall» سوف تكون قادرة على الانتظام في منصات الإطلاق المتوسطة الحالية، مثل «فالكون 9».كيفية العملبمجرد وصولها إلى المدار، تخرج «كاريول - Carryall» من مركبة الإطلاق ويُفتح درعها الحراري.
> يسمح نظام الدفع على متن المركبة بالمناورة كما يفعل أي قمر اصطناعي آخر. وعندما تكون مستعدة للعودة إلى الأرض، فإنها توجه نفسها نحو مسار إعادة الدخول وتبدأ في الهبوط.
> من هنا، يُظهر الدرع الحراري فوائده الفريدة. ومن خلال التبريد الإشعاعي، فإنه يحمي الحمولة خلفه من الحرارة المفرطة من دون الحاجة إلى غلاف خلفي. الأهم من ذلك، أن المساحة الكبيرة للدرع الحراري تؤدي إلى إبطاء سرعة المركبة إلى ما دون سرعة الصوت بصورة أسرع بكثير من الكبسولات أو الطائرات الفضائية.
> على مسافة 30 كيلومتراً تقريباً عن الأرض، تنشر «كاريول - Carryall» مظلة التوجيه المسؤولة عن استقرار المركبة الفضائية والإقلال من سرعتها أثناء إغلاق الدرع الحراري.
> على مسافة 20 كيلومتراً تقريباً، تُطلق «كاريول - Carryall» مظلتها وتفتح جناحها الشراعي الذي يتحكم به الروبوت، والذي يسمح لشركة «أوت - بوست» بتوفير التسليم من نقطة إلى نقطة، في أي مكان في العالم، بدقة مذهلة.
يقول جيسون دون: «العودة للأرض لا تعني مجرد العودة إلى الكوكب. إنها تتعلق بالعودة إلى مكان محدد للغاية على الأرض. نريد بلوغ دقة منصة الهبوط».
عززت الشركة، خلال أكثر من 100 اختبار طيران، من هذه الدقة. وفي أحد الاختبارات، نشرت مركبة الاختبار جناحها الشراعي من منطاد الطقس على ارتفاع 20 كيلومتراً، وحلقت لمسافة تزيد على 180 كيلومتراً إلى الأسفل، وهبطت على الهدف بارتفاع 5 أمتار.
الحمولات المستقبليةيسمح هذا النظام للشركات باختبار الأشياء في الفضاء بهدف إعادتها إلى الأرض، وتصنيع كميات هائلة من السلع لبيعها على الأرض.
قال جيسون دون، في مؤتمر «أمازون مارس» عام 2023: «نظراً لأن نظام الدخول لدينا بأكمله هيكلي وخفيف الوزن ومنخفض الكتلة، يمكننا تخصيص كمية كبيرة من مركبتنا لحمولة الزبون. تخصص الكبسولة النموذجية الحالية العائدة من الفضاء نسبة 5 في المائة، أو ربما 10 في المائة، من كتلة الحمولة الكاملة لحمولة الزبون - إننا نخصص نسبة في نطاق 50 في المائة وأعلى».
تعتزم شركة «أوت - بوست» خفض تكلفة التصنيع التحويلي في الفضاء وفتح الباب أمام حالات استخدام جديدة في الصناعة التي قد تكون باهظة التكلفة مع نظم العودة الأخرى. إضافة إلى ذلك، تأمل الشركة في أن تقلل التكنولوجيا التي تمتلكها من كمية النفايات الفضائية في المدار، وتعزز من قابلية إعادة الاستخدام.
ووقعت الشركة بالفعل صفقة قيمتها 1.7 مليون دولار مع وزارة الدفاع الأميركية لبناء عبّارة فضائية لنقل العبارات لدعم مهام التجميع والتصنيع التحويلي في الفضاء (ISAM). كما أنها تتشارك مع وكالة «ناسا» لتطوير «عبّارة البضائع - Cargo Ferry»، التي سوف تُستخدم لإعادة الأشياء من محطات الفضاء التجارية والدولية.
ومن المقرر أن تبدأ أول مهمة للمركبة «فيريول - Ferryall» أوائل عام 2026، ومن المرجح أن يأتي العملاء الأوائل من الجيش الأميركي للتسليم من نقطة إلى نقطة، وتتطلع الشركات التجارية إلى إجراء اختبارات سريعة ومتكررة في المدار. كما يمكن لمركبة «كاريول - Carryall» الانطلاق في وقت مبكر من عام 2027.
• مجلة «فاست كومباني»
خدمات «تريبيون ميديا»
aawsat.com