أنجز المهندسون في وكالة ناسا ولوكهيد مارتن سبيس المهمة الصعبة المتمثلة في قياس مستوى الوقود لمركبة فضائية قديمة تدور حول المريخ دون استخدام مقياس للوقود.
تقديرات 2021 و 2022 إرشادية كوكب المريخ أوديسي المداري نفد دفعها أسرع بكثير من المتوقع ، مما دفع إلى التحقيق في “الوقود المفقود” للمركبة. في النهاية توصل العلماء إلى أن الوقود المفقود لم يختف أبدًا! وهذا يعني أن الأوديسة يجب أن تتمتع بقوة دفع كافية للاستمرار حتى نهاية عام 2025.
تعمل مركبة Mars Odyssey Orbiter في الفضاء منذ 22 عامًا. حتى الآن ، أكملت البعثة 94000 مدار يوم الثلاثاء قدمت ثروة من الاكتشافات المثيرة للإعجاب ، مثل اكتشاف الجليد المائي تحت سطح الكوكب ، والتي يمكن استخدامها من قبل رواد الفضاء في المستقبل.
متعلق ب: الكشف الكبير: ما الجديد في إعادة العينات من المريخ؟
خلال مهمتها ، قطعت أوديسي 1.37 مليار ميل (2.21 مليار كيلومتر) حول المريخ ، مما تطلب إدارة دقيقة للوقود. كانت المشكلة أن المركبة الفضائية التي أطلقت في عام 2001 لم تكن مجهزة بمقياس للوقود.
وهذا يعني أنه يتعين على مشغلي ناسا الاعتماد على الرياضيات والتجارب الذكية لحساب مقدار ما تبقى من 500 رطل (225.3 كيلوغرام) من دافع الهيدرازين الذي يتم طرده من الأرض.
يتم قياس إمدادات الوقود المتبقية من خلال تطبيق الحرارة على خزاني طاقة الدفع في أوديسي لمعرفة مدى سرعة وصولهما إلى درجة الحرارة المحددة ، مما يشير إلى مدى امتلائهما بالوقود. مثلما يسخن إبريق الشاي الفارغ بشكل أسرع من الخزان الممتلئ ، فإن خزان الوقود الفارغ سيصل إلى درجة الحرارة المستهدفة أسرع من الخزان الممتلئ. وقالت ناسا في بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة).
في عام 2021 ، أشار الاختبار إلى أن الأوديسة لم يتبق منها سوى 11 رطلاً (5 كجم) من قوة الدفع ، أي أقل من النموذج الرياضي الذي تنبأ باستهلاك وقود الدراسة. في يناير 2022 ، استخدم فريق ناسا هذه الطريقة مرة أخرى ، وتوصلوا إلى وقود أقل مما كان متوقعًا: 6 أرطال (2.8 كجم) فقط من الهيدرازين. إذا كانت النتائج صحيحة ، فسيتم تشغيل الأوديسة فارغة في غضون عام.
لم يكن المهندسون متأكدين من كيفية تفسير التناقض بين نتائج الاختبار والتوقعات ، وبدأوا في إجراء تحقيق أعمق ، كشف عن تفاصيل لم تكن معروفة من قبل حول كيفية تقدم نظام الوقود المعقد للطائرة أثناء الرحلة.
أين ذهب “الوقود المفقود” في الأوديسة؟
بعد الحسابات التي أشارت إلى نقص الوقود لمركبة المريخ أوديسي المدارية ، أنشأ علماء مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) مهندسي الفضاء لوكهيد مارتن ، الذين لم يبنوا أوديسي فحسب ، بل حافظوا أيضًا على وظائف مهمتها وقدموا الدعم الهندسي للمركبة. .
قال جوزيف هانت ، مدير مشروع أوديسي في مختبر الدفع النفاث ، في بيان: “أولاً ، نحتاج إلى التحقق من أن المركبة الفضائية على ما يرام”. “بعد أن استبعدنا احتمال حدوث تسرب أو أننا نحرق وقودًا أكثر مما كان متوقعًا ، بدأنا في النظر في عملية القياس لدينا.”
قرر فريق الفضاء JBL / Lockheed Martin المشترك أن هناك حاجة إلى “عيون جديدة” لتقييم مشكلة Odyssey. جاءت هذه العيون الجديدة في شكل بوريس يندلر ، مستشار تقييم دفع مكوك الفضاء.
ربط Yendler الوقود المفقود بحقيقة أنه ، مثل جميع المركبات الفضائية ، تستخدم Odyssey بعض الوقود للحفاظ على أنظمتها في درجات حرارة التشغيل المثلى وحمايتها من برودة الفضاء. تساءل المستشار عما إذا كان مصدر ما في الأوديسة يضيف الحرارة إلى وقودها. سيكون لهذا تأثير التسبب في ارتفاع درجة الحرارة بسرعة أثناء اختبار تسخين خزان الوقود ، مما يؤدي إلى قراءات الوقود غير الصحيحة.
عند الفحص الدقيق ، تقوم السخانات الموجودة في خط وقود Odyssey بتسخين خزانات الوقود المرفقة ، مما يجعلها تبدو فارغة أكثر مما هي عليه في الواقع. باستخدام طريقة القياس واعتماد ديناميكيات السوائل الأكثر تعقيدًا ، تمكن الفريق من تحديد أن حوالي 9 أرطال (4 كجم) من الهيدرازين بقيت في أوديسي.
لا تحرق Mars Odyssey الكثير من الوقود يوميًا لأن الألواح الشمسية الموجودة على متنها توفر الطاقة التي تحتاجها لتشغيل أنظمتها. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم عجلات التفاعل لدفع نفسها نحو المريخ أثناء الاستكشافات العلمية. تدور هذه العجلات داخل جسم المركبة الفضائية وتولد عزمًا ، مما يسمح للأوديسة بالحفاظ على موقفها دون دفع.
يأتي الهيدرازين بمفرده حقًا عندما تكمل Odyssey مدارًا كاملاً وتحتاج إلى تحميل سرعة متزايدة على عجلات رد الفعل الخاصة بها. تقوم المركبة الفضائية بذلك عن طريق إطلاق رشقات دفع صغيرة محسوبة بدقة عبر محركات الدفع الخاصة بها.
بفضل هذا الاستخدام المحدود ، تمتلك الأوديسة وقودًا كافيًا لتستمر بضع سنوات أخرى على الأقل. ومع ذلك ، يقر الفريق أن الكمية المحسوبة من الوقود المتبقي قد تتغير أثناء تنقيح حساباتهم وتحسين دقة القياس. ومع ذلك ، يصر الفريق على أنهم يفهمون الحرفة الآن بشكل أفضل مما كانوا عليه من قبل.
قال جاريد كول ، مدير مهمة أوديسي في ناسا JPL ، في بيان: “إنها تشبه عمليتنا في الاكتشاف العلمي”. “أنت تستكشف نظامًا هندسيًا لا تعرف ما الذي ستعثر عليه. وكلما طال البحث ، وجدت أشياء لا تتوقعها أكثر.”
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
