اشترك في النشرة العلمية Wonder Theory من CNN. استكشف الكون من خلال الأخبار حول الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
نجح المهندسون في وكالة الفضاء الأميركية (ناسا) في تشغيل مجموعة من المحركات الدافعة التي لم تستخدمها مركبة الفضاء فوييجر 1 منذ عقود، وذلك لحل مشكلة قد تمنع المركبة الفضائية التي يبلغ عمرها 47 عاما من التواصل مع الأرض من على بعد مليارات الأميال.
عندما انطلقت المركبة فوييجر 1 إلى الفضاء في 5 سبتمبر/أيلول 1977، لم يكن أحد يتوقع أن المسبار سوف يظل يعمل حتى اليوم.
نتيجة لطول مدة مهمتها بشكل استثنائي، تواجه المركبة فوييجر 1 مشكلات مع تقدم أجزائها في العمر في المناطق الخارجية الباردة خارج نظامنا الشمسي. وعندما تظهر مشكلة، يتعين على المهندسين في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في باسادينا بولاية كاليفورنيا أن يتحلوا بالإبداع مع توخي الحذر في الوقت نفسه بشأن كيفية تفاعل المركبة الفضائية مع أي تغييرات.
تعد المركبة الفضائية فوييجر 1 أبعد مركبة فضائية عن الأرض حاليًا، إذ تبعد عنها حوالي 15 مليار ميل (24 مليار كيلومتر). وتعمل المركبة خارج الغلاف الشمسي ـ فقاعة الشمس من المجالات المغناطيسية والجسيمات التي تمتد إلى ما هو أبعد من مدار بلوتو ـ حيث تقوم أجهزتها بأخذ عينات مباشرة من الفضاء بين النجوم.
في وقت سابق من هذا العام، اكتشف المهندسون مشكلة عندما أصبح أنبوب الوقود داخل أحد محركات الدفع الخاصة بمركبة فوييجر مسدودًا. إذا كانت المحركات مسدودة، فلن تتمكن من توليد القدر الكافي من القوة للحفاظ على ثبات المركبة الفضائية. تعمل محركات الدفع الخاصة بمركبة فوييجر على إبقاء المركبة الفضائية في اتجاه يسمح لها بالتواصل مع الأرض.
إذا لم يتم وضع فوييجر 1 بطريقة تجعل هوائيها موجهًا نحو الأرض، فلن تتمكن المركبة الفضائية من “سماع” الأوامر من مركز التحكم أو إرسال البيانات، وفقًا لكالا كوفييلد، أخصائية العلاقات الإعلامية في مختبر الدفع النفاث.
وقالت “إذا انسدادت المحركات التي تبقي الهوائي موجها نحو الأرض، فسيكون ذلك نهاية المهمة”.
أدرك الفريق أنه سيتعين عليه إرسال أوامر إلى المركبة الفضائية للتبديل إلى مجموعة أخرى من المحركات، لكن الحل لن يكون بسيطًا.
مشكلة متكررة
وهذه ليست المرة الأولى التي تحتاج فيها المركبة فوييجر 1 إلى التحول إلى مجموعة أخرى من المحركات الدافعة في العقود الأخيرة. ولحسن الحظ، تحتوي المركبة الفضائية على ثلاث مجموعات من المحركات الدافعة: مجموعتان من المحركات الدافعة لدفع الاتجاه ومجموعة واحدة مخصصة لمناورات تصحيح المسار.
استخدمت مركبة فوييجر 1 المحركات الدافعة لأغراض متنوعة أثناء تحليقها بالقرب من كواكب مثل المشتري وزحل في عامي 1979 و1980 على التوالي.
الآن، تسير المركبة الفضائية على مسار ثابت بعيدًا عن نظامنا الشمسي، لذا فهي تحتاج فقط إلى مجموعة واحدة من المحركات الدافعة للمساعدة في إبقاء هوائيها موجهًا نحو الأرض. لتزويد المحركات الدافعة بالوقود، يتم تحويل الهيدرازين السائل إلى غاز وإطلاقه في حوالي 40 نفخة قصيرة يوميًا للحفاظ على توجيه فوييجر 1 بشكل صحيح.
بمرور الوقت، اكتشف المهندسون أن أنبوب الوقود داخل الدوافع يمكن أن يسد بثاني أكسيد السيليكون، وهو ناتج ثانوي لشيخوخة غشاء المطاط في خزان الوقود. ومع انسداد الدوافع، فإنها تولد قوة أقل.
في عام 2002، أمر الفريق فوييجر 1 بالتبديل إلى المجموعة الثانية من محركات الدفع ذات الاتجاه المعاكس عندما أظهرت المجموعة الأولى علامات انسداد. ثم تحول المهندسون مرة أخرى إلى مجموعة محركات الدفع ذات الاتجاه المعاكس في عام 2018 عندما ظهرت أيضًا علامات انسداد في المجموعة الثانية.
ولكن عندما قام الفريق مؤخرًا بفحص حالة محركات تصحيح مسار المركبة فوييجر، كانت أكثر انسدادًا من مجموعتي المحركات السابقتين.
عندما قام الفريق في البداية بتحويل فوييجر إلى محركات تصحيح المسار قبل ست سنوات، كان عرض فتحة الأنبوب 0.01 بوصة (0.25 مليمتر). لكن الآن، أدى الانسداد إلى تقليصه إلى 0.0015 بوصة (0.035 مليمتر) – نصف عرض شعرة الإنسان، وفقًا لوكالة ناسا.
لقد حان الوقت للعودة إلى مجموعة أخرى من محركات الدفع ذات الموقف المحدد.
إجراء تبديل صعب
مع تقدم عمر المركبة فوييجر 1 ومسبارها التوأم فوييجر 2، أوقف فريق المهمة ببطء الأنظمة غير الضرورية على كلتا المركبتين الفضائيتين للحفاظ على الطاقة، بما في ذلك أجهزة التدفئة. ونتيجة لهذا، أصبحت مكونات المركبة فوييجر 1 أكثر برودة الآن، وكان الفريق يعلم أنه لا يستطيع ببساطة إرسال أمر إلى المركبة فوييجر 1 للتبديل فورًا إلى أحد محركات الدفع ذات الاتجاه الواحد دون القيام بشيء لتدفئتها.
لكن فوييجر 1 لا تملك الطاقة الكافية لإعادة تشغيل أي أجهزة تسخين دون إيقاف تشغيل شيء آخر، وأدواتها العلمية قيمة للغاية بحيث لا يمكن إيقاف تشغيلها في حالة عدم تشغيلها مرة أخرى، حسبما قال الفريق.
وبعد العودة إلى لوحة الرسم، أدرك الفريق أنه من الممكن إيقاف تشغيل أحد أجهزة السخان الرئيسية للمركبة الفضائية لمدة ساعة تقريبا، وهو ما من شأنه تمكين المهندسين من تشغيل أجهزة السخان الدافع وإجراء التبديل بأمان.
نجحت هذه الخطة، وبحلول 27 أغسطس/آب، عادت فوييجر 1 إلى الاعتماد على واحدة من مجموعات الدفع الأصلية الخاصة بها للبقاء على اتصال بالأرض.
وقد اتخذ الفريق خطوات لاستخدام المحركات الدافعة بشكل أقل، ويتوقع الحصول على عامين أو ثلاثة أعوام أخرى من المجموعة الأصلية، كما قال تود باربر، مهندس الدفع في فوييجر.
بمجرد استنفاد المركبة الفضائية لمجموعة الدافعات هذه، فإن الخيار المتبقي أمام فوييجر 1 هو مجموعة الدافعات الدافعة الأخرى المسدودة بالفعل.
وقالت سوزان دود، مديرة مشروع فوييجر، في بيان: “إن جميع القرارات التي يتعين علينا اتخاذها في المستقبل سوف تتطلب قدرًا أكبر بكثير من التحليل والحذر مقارنة بما كانت عليه في السابق”.
وقال باربر إن فوييجر 2 خضعت أيضًا لتبديلات للدفع في عامي 1999 و2019، و”الوضع هناك أقل خطورة”. وقد سافرت فوييجر 2 أكثر من 12 مليار ميل (20 مليار كيلومتر) من الأرض.
وتساعد المعلومات التي تجمعها هذه المسبارات طويلة العمر العلماء على التعرف على شكل الغلاف الشمسي الذي يشبه المذنب وكيف يحمي الأرض من الجسيمات المشحونة بالطاقة والإشعاع في الفضاء بين النجوم.
لمزيد من أخبار ورسائل CNN الإخبارية، قم بإنشاء حساب على CNN.com