حقوق الصورة: ناسا
الفضاء العميق بارد. بارد جدا. هذه مشكلة - خاصة إذا كنت تسافر في سفينة فضائية قديمة. وإمدادات الطاقة الخاصة بك تتضاءل. ويمكن أن تتجمد خطوط الوقود في أي لحظة. وبالمناسبة ، يجب أن تستمر في الطيران لمدة 13 عامًا أخرى.
يبدو وكأنه فيلم خيال علمي ، لكن هذا يحدث حقًا لمركبة الفضاء ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية يوليسيس.
تم إطلاق يوليسيس في عام 1990 في مهمة مدتها خمس سنوات لدراسة الشمس. جمعت المركبة بيانات جديدة حول سرعة واتجاه الرياح الشمسية. اكتشف الشكل ثلاثي الأبعاد للمجال المغناطيسي للشمس. وسجلت توهجات شمسية على الشمس ، وتوهجات شمسية فائقة من النجوم النيوترونية البعيدة. طار يوليسيس حتى من خلال ذيل المذنب Hyakutake ، وهو لقاء غير متوقع أسعد الفلكيين.
كان من المفترض أن تنتهي المهمة في عام 1995 ، لكن يوليسيس كان ناجحًا جدًا في الإقلاع عن التدخين. منحت وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ثلاثة تمديدات ، كان آخرها في فبراير 2004. ومن المقرر أن تستمر يوليسيس في العمل حتى عام 2008 ، أي أطول بثلاث عشرة سنة مما كان مقررا في الأصل.
تتمثل مهمة يوليسيس الموسعة ، كما كان من قبل ، في دراسة الشمس. لكن في الوقت الحالي ليس أوليسيس بعيدًا عن نجمنا. تقابل كوكب المشتري دراسة الكوكب العملاق ومجاله المغناطيسي. ضوء الشمس هناك 25 مرة أقل كثافة مما نشهده على الأرض ، ويصبح يوليسيس بارداً بشكل خطير.
في الثمانينيات ، عندما كان أوليسيس لا يزال على الأرض ويتم تجميعه ، عرف مخططو المهمة أن المركبة الفضائية يجب أن تتحمل بعض درجات الحرارة المنخفضة. لذا وضعوا العشرات من السخانات على متنها ، وكلها مدعومة بمولد حراري للنظائر المشعة أو "RTG". هذه السخانات أبقت Ulysses دافئة بشكل مريح.
ولكن هناك مشكلة: RTG يتلاشى.
يقول Nigel Angold ، مدير عمليات Ulysses ESA Spacecraft في JPL: "لقد انخفض إنتاج الطاقة من RTG منذ إطلاق المركبة الفضائية". تتلاشى طاقة RTG بشكل طبيعي مع تحلل مصدرها المشع. هذا كما هو متوقع. ما لم يتوقعه المخططون هو 13 عامًا من العمليات الإضافية.
"عندما تم إطلاق Ulysses في عام 1990 ، أنتجت RTG 285 واط. الآن انخفض إلى 207 واط - بالكاد يكفي لتشغيل الأدوات العلمية والسخانات في نفس الوقت ، "يشير Angold.
تختلف درجة الحرارة داخل يوليسيس من مكان إلى آخر. يقول المهندس الحراري في أوليس فرناندو كاسترو: "إن العديد من أدوات العلوم أقل بالفعل من درجة التجمد (0 درجة مئوية)". "لا بأس ، لأنها يمكن أن تعمل في درجة حرارة منخفضة." لكن خطوط الوقود مسألة أخرى. إنهم يحومون حوالي 3 درجات فوق الصفر ، "وإذا تجمدوا فإننا في مشكلة."
خطوط الوقود حاسمة للمهمة. إنهم يقدمون دافعات هيدرازين إلى الدفعات الثمانية للسفينة. كل أسبوع أو نحو ذلك ، تطلق وحدات التحكم الأرضية أجهزة الدفع للحفاظ على هوائي راديو Ulysses متجهًا إلى الأرض. لن تعمل الدفعات إذا تجمد الهيدرازين. لا يوجد دفع يعني عدم وجود اتصال. ستفقد المهمة.
حوالي ثمانية أمتار من خط الوقود يتسلل عبر سفينة الفضاء. كل تطور ودوران بقعة باردة محتملة ، مكان يمكن أن يبدأ فيه الهيدرازين في التصلب. يقلق كاسترو: "إذا تجمد الهيدرازين في أي مكان ، فأنا لا أعرف ما إذا كان بإمكاننا إذابة الجليد مرة أخرى بأمان". عندما يذوب هيدرازين ، فإنه يتوسع ، ربما بما يكفي لتمزق خطوط الوقود. سوف تندفع دافعة يوليسيس إلى الفضاء بلا فائدة.
درجة الحرارة في أي نقطة على طول خطوط الوقود حساسة للغاية لما يجري في مكان آخر من المركبة الفضائية. قد يؤدي تشغيل أداة علمية "هنا" إلى قشعريرة "هناك" ، لأنها تأخذ الطاقة بعيدًا عن أحد السخانات. إطلاق محرك أو تشغيل البيانات أو تسجيلها: يمكن لأي شيء تقريبًا أن يخل بالتوازن الحراري الدقيق لـ Ulysses.
أعلاه: الجزء الداخلي المعقد من Ulysses. الكتل الداكنة هي أدوات علمية وأجهزة أخرى. خطوط الوقود ، المشار إليها باللون الأحمر والأزرق والأخضر ، تؤدي من خزان هيدرازين مركزي إلى الدفع. انقر هنا لعرض المناطق الأكثر عرضة للتجميد.
حتى الفعل البسيط لإرسال رسالة إلى المركبة الفضائية يمكن أن يسبب مشاكل. يتذكر مهندس الأنظمة آندي ماكغاري ، "في الشهر الماضي كنا نرسل بعض الأوامر الجديدة إلى يوليسيس عندما بدأت درجة الحرارة في الانخفاض ، تصل إلى 0.8 درجة مئوية بالقرب من خطوط الوقود. كنا على بعد أقل من درجة من نقطة التجمد للهيدرازين - قريبة جدًا من الراحة. "
سرعان ما اكتشف المهندسون المشكلة. يوضح ماكغاري: "تم تفعيل جميع أدوات Ulysses العلمية لدراسة المشتري ، وهذا كان يجهد RTG إلى حده الأقصى". سيواجه Ulysses مشكلة في دعم جهاز واحد آخر. ولكن عندما وصلت إشارة من الأرض ، تم تشغيل جهاز آخر تلقائيًا: وحدة فك الترميز ، التي تترجم إشارات الراديو إلى دفق من الإشارات الثنائية والأصفار التي تفهمها أجهزة كمبيوتر يوليسيس. "فك الشفرة كان يسرق الطاقة من السخانات."
منذ ذلك الحين ، تعلمت وحدات التحكم الأرضية الحفاظ على عمليات الإرسال إلى Ulysses لفترة وجيزة ، لذلك لا يمكن أن تنخفض درجة الحرارة كثيرًا.
أوليس على وشك الابتعاد عن المشتري والعودة إلى الشمس. في نهاية المطاف ، سيبقي التسخين الشمسي هيدرازين دافئًا ، ويمكن إيقاف تشغيل السخانات الموجودة على متنها ، "لكن هذا لن يحدث حتى عام 2007" ، كما يقول Angold. وفي الوقت نفسه ، يراقب المهندسون في مختبر الدفع النفاث باستمرار المركبة الفضائية.
يعتقد عالم البعثة ستيف سوس في مركز ناسا مارشال لرحلات الفضاء أن الأمر يستحق كل هذا الجهد. "إن المهمة الممتدة تعطينا فرصة لمعرفة المزيد عن الشمس." ذات أهمية خاصة هو الحد الأدنى للطاقة الشمسية. ويوضح أن النشاط الشمسي يتضاءل ويتلاشى كل 11 عامًا. درس أوليسيس مرحلة الشمس الهادئة ، الحد الأدنى للطاقة الشمسية ، بين عامي 1994 و 1995. والآن على أوليسيس القيام بذلك مرة أخرى. يقول سوس: "الحد الأدنى التالي للطاقة الشمسية سيصل في حوالي عام 2006 ، لكنه لن يكون كما كان من قبل". في عام 2001 انقلب المجال المغناطيسي للشمس. تحول القطب الشمالي جنوبًا ، والعكس صحيح. من الناحية المغناطيسية ، الشمس الآن مقلوبة. كيف سيؤثر ذلك على الحد الأدنى للطاقة الشمسية؟
ربما سيكتشف يوليسيس ذلك؟ إذا لم يتجمد حتى الموت أولاً.
المصدر الأصلي: قصة علوم ناسا
