الصين تنقذ الأقمار الصناعية القمرية بعد فشل الصواريخ

تمكنت الصين من توصيل زوج من الأقمار الصناعية إلى مدار القمر على الرغم من أن المركبة الفضائية تقطعت بهم السبل في البداية في مدار الأرض المنخفض بعد فشل الصواريخ ، باستخدام مزيج من الحسابات المعقدة ، وحروق المحرك الدقيقة ، والإبداع الديناميكي الفلكي.

أطلقت الصين الأقمار الصناعية Dro-A و B في 13 مارس من العام الماضي على صاروخ طويل 2C مارس ، بهدف إرسال الزوج إلى مدار رجعية بعيد (DRO) حول القمر. ومع ذلك ، فإن المرحلة العليا في Yuanzheng-1s الصاروخ-تتمثل في إطلاق المركبة الفضائية في مدار نقل إلى القمر-تاركًا الزوجين في مدار الأرض المنخفض.

لا يُعرف سوى القليل عن الأقمار الصناعية. يجب أن تكون صغيرة ، بالنظر إلى إمكانات الحمولة النافعة المحدودة للصاروخ المستخدم للإطلاق ، ويُعتقد أن لتكنولوجيا الاختبار واستخدامات المدار غير المعتاد. (يمكن أن تكون مدارات DRO مفيدة للاتصالات القمرية والملاحظة.) من الناحية النقدية ، أن حجم المركبة الفضائية الصغيرة يعني أن لديهم القليل من الدافع ، مما يجعل الوصول إلى مدار القمر من مدار الأرض المنخفض غير مستعار. ومع ذلك ، فإن Microsat ، المعهد في ظل الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) وراء المهمة ، حصل على العمل في عملية إنقاذ ، على الرغم من المسافة الشاقة.

“يجب أن يكون الاضطرار إلى إعادة التوسع في عجلة من أمره كابوسًا ، لذلك إنه إنجاز مثير للإعجاب للغاية.” -جوناثان ماكدويل ، هارفارد سميثسون

ما تلا ذلك كان جهد لمدة 167 يومًا ، حيث أخرجت المركبة الفضائية أولاً عن مسافة القمر ، ثم أدرجت الأقمار الصناعية بنجاح في مدارها المقصود. وشملت العملية خمس مناورات مدارية ، وخمسة تصحيحات مسارات أخرى لضبط مسار الأقمار الصناعية ، وثلاثة الجاذبية تساعد من الأرض والقمر.

كانت الخطوات الأولى هي حروق المحرك الصغيرة في Perigee – أقرب نهج مداري في المركبة الفضائية للأرض – الذي أثار تدريجياً من الأبروجي – أبعد نقطة في المدار من الأرض. بمجرد أن يكون الرمض مرتفعًا بما فيه الكفاية ، وضع حرق أكبر مركبة فضائية على مسار غير نمطي للقمر.

من الأرض إلى القمر

عادةً ما تتبع المركبات الفضائية التي تذهب إلى القمر أبسط مسار ، وهو ما يسمى بنقل هوهمان الذي يحرق الكثير من الدافع للانتقال ثم يستخدم حرقًا كبيرًا آخر للانخفاض في المدار بمجرد وصول المركبة الفضائية إلى وجهتها بعد ثلاثة إلى أربعة أيام. بدلا من ذلك ، الصينيين استفادت من أ منطقة ديناميكية فوضوية حول نظام الأرض-مون لإنقاذ الدافع. تم إنقاذ مسبار Hiten الياباني باستخدام مقاربة مماثلة في عام 1990 ، ولكن تم إرسالها إلى مدار قمري تقليدي. الحسابات للوصول إلى DRO-على ارتفاع مستقر على المدى الطويل يتحرك في اتجاه رجعي بالنسبة إلى القمر-القمر- كان من شأنه أن يكون شاقا.

“خطأ صغير سيجعلك تفوتك هدفك لفترة طويلة.” -جوناثان ماكدويل ، هارفارد سميثسون

يقول جوناثان ماكدويل ، عالم الفلك والمحلل والمحلل للمحلل في هارفارد سميثسون ومحلل النشاط الفضائي: “إن الديناميكا الفلكية للوصول إلى القمر أكثر تعقيدًا من مهام مدار الأرض فقط”. “إن إشراك ما يسمى” الضعف الضعيف “والمدارات التراجع البعيدة لا يزال أكثر تعقيدًا ، ويجب أن يكون الاضطرار إلى التكرار أنه في عجلة من أمره يجب أن يكون كابوسًا ، لذا فهو إنجاز مثير للإعجاب للغاية.”

يشير الالتقاط الضعيف إلى جاذبية الجسم السماوية التي تلتقط مركبة فضائية دون الحاجة إلى مناورة دافعة كبيرة. تتطلب هذه التقنية ، وهي حاسمة لإدخال مدار القمر الموفرة للوقود ، توقيتًا دقيقًا وتعديلات مسار غرامة ، كما أوضح ماكدويل.

“طريقة التفكير في استراتيجيات المدار” الحديثة “والتوهم هي أنك تداول وقت الوقود. يستغرق وقتًا أطول ولكنك تستخدم وقودًا أقل. بمجرد خروجك إلى مسار النقل – لا يقولون إلى أي مدى كان ذلك ، لكنني أخمن أكثر من مليون كيلومتر – يمكنك تغيير وجهتك النهائية كثيرًا مع نفخة صغيرة من الصواريخ. ولكن على نفس المنوال ، سيجعلك خطأ صغير يغيب عن هدفك بطريقة طويلة. “

ظهرت الشرائح من عرض Microsat الظاهر على وسائل التواصل الاجتماعي ، مما يوضح المسار الدائري الذي تم اتخاذه لتسليم المركبة الفضائية إلى مدار القمر. ومع ذلك ، لم يستجب المعهد لطلب التعليق على المهمة.

انفصل Dro-A و B عن بعضهما البعض بعد الدخول بنجاح في مدارهم التراجع البعيد المقصود. للزوجين ، وفقًا لوعي نطاق الفضاء في الولايات المتحدة ، يدور مدارات مع وجود طمام يبلغ حوالي 580،000 كيلومتر نسبة إلى الأرض ومحير يبلغ حوالي 290،000 كيلومتر ، بينما يدور القمر على الأرض بمسافة 385،000 كيلومتر ، مما يشير إلى ارتفاع للغاية مدار فوق القمر.

هناك ، تختبر المركبة الفضائية سمات تقنيات المدار والاختبار الفريدة ، بما في ذلك الاتصالات مع قمر صناعي آخر ، Dro-L ، والتي تم إطلاقها قبل شهر من Dro-A و B في مدار الأرض المنخفض. على الرغم من أنه ليس جزءًا كبيرًا من خطط القمر في الصين ، فإن البلاد تخطط لإنشاء البنية التحتية للملاحة والاتصالات القمرية لدعم استكشاف القمر ، ويمكن للأقمار الصناعية إبلاغ هذه الخطط.

يحمل DRO-A ، على الأقل ، حمولة علمية في شكل شاشة من طراز SKY للكشف عن رشقات أشعة جاما ، وخاصة تلك المرتبطة بأحداث الموجة الجاذبية ، مثل تصادم الثقوب السوداء ، وتصادمات النجوم النيوترونية ، والطائرة الخارقة. تعتمد الأجهزة على مهمة Gecam Low Earth Orbe في الصين ، ولكن مع مجال الرؤية دون عائق في الفضاء العميق وتداخل أقل.

يعد الإنقاذ بعد ذلك بمثابة دفعة لخطط القمر في الصين وأهداف علوم الفضاء ، ويوضح البراعة الصينية في الديناميكا الفلكية. يلاحظ ماكدويل أن أقرب تقريب لهذه الإنقاذ هو مهمة ASIASAT 3 ، التي أعيدت تسميتها HGS-1 ، حيث تم تعليق المدار القمر الصناعي (GEO) في مدار نقل بيضاوي في عام 1997. Flybys لتسليمها في النهاية إلى GEO مع بقاء الوقود للعمل لمدة أربع سنوات.

“[This] من المؤكد أن الصين الآن على قدم المساواة مع الولايات المتحدة في قدرتها على إدارة الديناميكا الفلكية المعقدة “.

كما انطلقت الصين مهمة عينة معقدة في العينة المعقدة في العام الماضي ، والتي تتطلب خمسة مركبة فضائية منفصلة ، وتخطط في العام المقبل هبوط في القطب الجنوبي القمر للبحث عن المواد المتطايرة بما في ذلك المياه. إن الإنقاذ الناجح لمهمة DRO-A و B يعزز خبرات الصين المتزايدة في التنقل في الفضاء العميق والإنقاذ المداري المعقدة. مع وجود خطط لإنشاء قاعدة قمر دائمة في الثلاثينيات من القرن العشرين ، ستكون هذه القدرات حاسمة للحفاظ على عمليات القمر طويلة الأجل ودعمها.