ما هي الرحلة تحت المدارية؟ (ولماذا نهتم؟)

بالعربي/ ظهرت بعثات الفضاء شبه المدارية في الأخبار حيث قام مؤسسو Virgin Galactic و Blue Origin برحلاتهم الأولى. ولكن ما الذي تعنيه بالضبط شبه المدارية ، وهل للتكنولوجيا استخدامات تتجاوز مساعدة المليارديرات في سباق بعضهم البعض إلى الفضاء؟

غدًا (20 يوليو) ، سينطلق جيف بيزوس ، مؤسس أمازون وأغنى رجل في العالم ، في صاروخ نيو شيبرد الذي بناه شركته الفضائية الخاصة بلو أوريجين. ستكون هذه أول مهمة مأهولة للشركة وستطير على ارتفاع 62 ميلاً (100 كيلومتر) قبل أن تهبط مرة أخرى على نفس منصة الإطلاق. تعرض بيزوس للضرب على حافة الفضاء من قبل رجل الأعمال البريطاني ريتشارد برانسون ، الذي طار في 11 يوليو على ارتفاع 53 ميلاً (86 كم) في طائرة فضائية تعمل بالطاقة الصاروخية بنتها شركته فيرجن جالاكتيك.

على الرغم من كونها مثيرة للإعجاب ، إلا أن كلا المركبتين مختلفتان تمامًا عن الصواريخ الفضائية القياسية.

قال ستيفان ماكاندليس ، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة جونز هوبكنز في ماريلاند: “الاختلاف باختصار هو أن هذه الرحلات دون المدارية ليس لديها سرعة كافية للهروب إلى المدار”.

يشير المدار إلى الحالة التي تخلق فيها المركبة الفضائية أو الزخم الجانبي للقمر الصناعي قوة تعارض تمامًا سحب جاذبية الأرض ، بحيث تتبع مسارًا منحنيًا ، وتسقط باستمرار نحو الكوكب ولكنها لا تقترب أبدًا. عندما تنطلق مركبة فضائية تدور في مدارات ، فإنها تبدأ في الاتجاه الرأسي ولكنها تبدأ بعد ذلك في الميل والتقاط السرعة الأفقية بمجرد عبورها الجزء السميك من الغلاف الجوي ، وذلك لتوليد قوة دفع كافية للبقاء في المدار. ومع ذلك ، فإن الوصول إلى هناك يمثل تحديًا – فالسرعة الأفقية التي تحتاجها للبقاء في المدار تعتمد على الارتفاع ، ولكن بالنسبة إلى مدار أرضي منخفض يبلغ 150 ميلاً (240 كم) ، تكون السرعة حوالي 17000 ميل في الساعة (حوالي 27400 كم / ساعة).

قال ماكاندليس لـ Live Science: “للحفاظ على الحركة المدارية ، عليك أن تتحرك بسرعة 8 كيلومترات تقريبًا في الثانية”. “بالإضافة إلى ذلك ، عليك أن تصل إلى الارتفاع وعليك أن تخترق الغلاف الجوي ، وهذا كله يتطلب طاقة.”

قال ماكاندليس إن أي صاروخ بدون طاقة كافية للوصول إلى المدار سيتبع مسارًا مكافئًا ، حيث يلتف ثم يتراجع مرة أخرى. ولكن في حين أن مثل هذه المهمات الفضائية شبه المدارية قد تكون قصيرة العمر ، سيظل الركاب يحصلون على رؤية مذهلة للأرض وسيختبرون أيضًا عدة دقائق من انعدام الوزن.الصورة 1 من 4

ذلك لأن الامتداد النزولي للمسار هو في الأساس هبوط حر ، وتعمل الجاذبية على كل من الركاب والمركبة بنفس الطريقة. قال ستيفن كوليكوت ، أستاذ علم الطيران في جامعة بوردو في إنديانا: “التفسير البسيط هو أن الجاذبية تسحبك إلى أسفل وتسحب السيارة إلى الأسفل بنفس القدر ، لذا تشعر محليًا أنه لا يوجد جاذبية”.

هذا جذب كبير للباحثين عن الإثارة ، ويأمل كل من Blue Origin و Virgin Galactic أن يساعدهم هذا السوق في الحفاظ على أعمال السياحة الفضائية المربحة. وأضاف كوليكوت أنه يوفر أيضًا بعض الفرص البحثية المثيرة للاهتمام.

قال كوليكوت إن أبحاث الجاذبية الصغرى تُجرى بالفعل في محطة الفضاء الدولية ، لكن إجراء تجربة هناك مكلف للغاية ، ويجب أن تنجو المعدات من معاقبة قوى الجاذبية والاهتزازات للوصول إلى المدار. على النقيض من ذلك ، فإن هذه الرحلات الجوية شبه المدارية الجديدة تشكل جزءًا بسيطًا من التكلفة وتضع ضغطًا أقل على المعدات.

قال كوليكوت: “تمنحنا هذه المركبات السياحية رحلة أسهل بكثير إلى الفضاء والعودة”. “لذا فقد أنشأت صناعة السياحة هذه المعامل البحثية الرائعة حقًا ومنخفضة التكلفة لنا.”

يمكن أن تكون الرحلات دون المدارية مفيدة للتجارب حيث يرغب الباحثون في دراسة الظواهر التي عادة ما تطغى عليها تأثيرات الجاذبية ، مثل الترسيب أو تخثر الجسيمات الصلبة في السوائل ، كما قال كوليكوت. إنه يرى الكثير من الإمكانات لعمله في محاولة لفهم كيف تتصرف السوائل مثل الوقود أو الدم البشري في الجاذبية المنخفضة.

قد تكون أيضًا طريقة أرخص لاختبار تكنولوجيا الرحلات الفضائية أو تجاربها قبل إرسالها في مهمات مدارية أو بعيدة باهظة الثمن. على سبيل المثال ، قد يكون من الممكن إجراء تجارب لتقنيات جراحة الطوارئ منخفضة الجاذبية ، كما قال كوليكوت ، أو التأكد من بقاء جميع السوائل في الكيمياء أو تجربة الأحياء في المكان المناسب بعد الانتقال من التعزيز الصاروخي إلى الصفر. ز.

قال كوليكوت إن قصر مدة انعدام الوزن سيكون عاملاً مقيدًا ، لكن هذه الرحلات تفتح أيضًا احتمالات قدرة الباحثين على الطيران بتجاربهم. وأضاف: “إنه يفتح حقًا مجالات علمية جديدة بالكامل لا يمكنك حقًا أتمتتها”.

قال ماكاندليس إن هذه الرحلات لن تنجح مع الكثير من علماء الفضاء. لقد عمل مع وكالة ناسا على مدى الثلاثين عامًا الماضية في بناء صواريخ سبر ، أو صواريخ تحمل أدوات تقوم بإجراء تجارب علمية على رحلات دون المدارية. في حين أنها أغلى ثمناً وتستخدم لمرة واحدة فقط ، إلا أنها قادرة على الوصول إلى ارتفاعات تصل إلى 435 ميلاً (700 كم).

هذه الارتفاعات ضرورية لمجموعة متنوعة من تجارب فيزياء الفضاء ، بما في ذلك نوع دراسات ماكاندليس في علم الفلك فوق البنفسجي. حتى عند ارتفاع 62 ميلًا ، لا يزال الغلاف الجوي كثيفًا بدرجة كافية للتدخل في الإشارات الكهرومغناطيسية ، ولذا يجب أن يظلوا فوق هذا الارتفاع لفترات طويلة. قال: “كنت أقول للناس: عندما تضرب [186 ميلاً] 300 كيلومتر تعال وتحدث معي”.

ومع ذلك ، يقدر ماكاندليس الجهود التي تبذلها صناعة الفضاء الخاصة لزيادة الوصول إلى الفضاء ويعتقد أن هذه الشركات تشبه إلى حد كبير الرواد الأوائل في الاستكشاف البحري أو الطيران.

قال “بعض الناس ينظرون إلى هذا على أنه تبذير ، لكني أعتبره تطوريًا”. “هذه هي نوع الخطوات التي تحتاج إلى اتخاذها إذا كنت ترغب في الحصول على بنية تحتية أكثر قدرة على خدمة المساحة والتعامل مع الفضاء.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com