علماء مانشستر يطلقون قمرًا صناعيًا منخفض المدار في مهمة SpaceX

تقود جامعة مانشستر مشروعًا بملايين الجنيهات لإطلاق قمر صناعي كجزء من مهمة SpaceX القادمة في الصيف المقبل.

مشروع DISCOVERER هو مشروع بقيمة 5.7 مليون يورو بقيادة جامعة مانشستر. تهدف إلى إحداث ثورة في أقمار مراقبة الأرض ، وتطوير تقنيات لتمكينها من العمل في مدارات أرضية منخفضة للغاية ، على ارتفاع أقل من 450 كيلومترًا ، بهدف جعل الأقمار الصناعية أصغر حجمًا وأخف وزناً وأكثر اقتصادا. إن الدوران بالقرب من الأرض يساعدهم على تجنب الحطام الفضائي ويحسن جودة الصور التي يمكنهم إرسالها مرة أخرى.

القمر الصناعي التابع للجامعة لأبحاث الديناميكا الهوائية المدارية (SOAR) هو 3U CubeSat وسيتم إطلاقه في مهمة SpaceX CRS-22 في 3 يونيو 2021 من مركز كينيدي للفضاء ، فلوريدا إلى محطة الفضاء الدولية حيث سيتم نشره في المدار.

أثناء وجوده في المدار ، سيتم التحكم في القمر الصناعي من محطة أرضية تعتمد على الحرم الجامعي حيث سيتم إجراء التجارب وتحليلها. سيتم تسليم البيانات الواردة من القمر الصناعي إلى العلماء الذين سيدرسون التفاعلات بين الغلاف الجوي المتبقي في هذه المدارات المنخفضة والمواد الجديدة التي تم تطويرها في الجامعة والتي يمكن أن تقلل السحب وتزيد من الأداء الديناميكي الهوائي.

قال الدكتور بيتر روبرتس ، المنسق العلمي لشركة ديسكفرر: “يمثل القمر الصناعي تتويجًا لقدر هائل من التطور التكنولوجي على مدى سنوات عديدة. نحن نفتح آفاقًا جديدة من خلال قمر صناعي مصمم خصيصًا لاستكشاف التأثيرات الديناميكية الهوائية في مدارات الأرض المنخفضة جدًا ، بينما نقوم في الوقت نفسه بقياس معلمات الغلاف الجوي مثل الكثافة والتركيب “.

يتميز القمر الصناعي بمجموعة من الزعانف المطلية بأربع مواد مختلفة للاختبار ويمكن تدويرها بشكل فردي إلى زوايا مختلفة. سيتم طي الزعانف وتخزينها على جسم المركبة الفضائية للإطلاق ويتم نشرها بمجرد أن يكون القمر الصناعي في المدار مما يتيح فحص تفاعل مواد الاختبار المختلفة مع الغلاف الجوي المتبقي.

ستُستخدم هذه الزعانف القابلة للتوجيه أيضًا كأسطح تحكم لإثبات مناورات التحكم الديناميكي الهوائي الجديدة في المدار.

يتم توفير فرصة نشر محطة الفضاء الدولية بواسطة Nanoracks من خلال اتفاقية قانون الفضاء مع المختبر الوطني لمحطة الفضاء الدولية. يشمل المتعاونون مع القمر الصناعي مختبر مولارد لعلوم الفضاء في جامعة كوليدج لندن الذي يوفر مطياف الكتلة للتوصيف في الموقع لظروف الغلاف الجوي ، و GOMSpace الذي قاد تصميم حافلة الأقمار الصناعية وتكاملها واختبارها.

ووفقًا للدكتور روبرتس ، “يعد إطلاق القمر الصناعي علامة فارقة بالنسبة إلى شركة ديسكفرر ، مما يمهد الطريق للاستخدام المنتظم لمدارات منخفضة جدًا للمهام التجارية”.

يعمل مشروع DISCOVERER على تطوير تقنيات لتمكين التشغيل المستدام ذي الجدوى التجارية للأقمار الصناعية في مدارات أرضية منخفضة للغاية لتطبيقات الاتصالات والاستشعار عن بعد. يعمل التشغيل بالقرب من سطح الأرض على تقليل وقت الاستجابة لتطبيقات الاتصالات بشكل كبير وتحسين ميزانيات الوصلات ، بينما يستفيد الاستشعار عن بُعد أيضًا من ميزانيات الوصلات المحسّنة ، والقدرة على الحصول على دقة أعلى أو أدوات أصغر ، وكلها توفر فوائد من حيث التكلفة.

بالإضافة إلى ذلك ، تستفيد جميع التطبيقات من زيادة كتلة الإطلاق إلى ارتفاعات منخفضة ، بينما يتم ضمان إزالة نهاية العمر الافتراضي بسبب زيادة مقاومة الغلاف الجوي. ومع ذلك ، يجب أيضًا تقليل هذا السحب والتعويض عنه. طور فريق مانشستر العديد من المواد المتقدمة المختلفة التي سيتم اختبارها أيضًا في نفق رياح فريد من نوعه متدفق يحاكي تكوين الغلاف الجوي والسرعة التي سيختبرها القمر الصناعي على ارتفاعات مدارية منخفضة. تهدف مرحلة الاختبار في المدار على SOAR إلى التحقق من صحة أداء هذه المواد ، مما يتيح تطوير أقمار صناعية جديدة أصغر حجمًا ومنخفضة المدار.

يعمل مشروع DISCOVERER أيضًا على تطوير نماذج أولية للدفع الكهربائي للتنفس الجوي والتي تهدف إلى الاستفادة من الغلاف الجوي المتبقي في المدارات المنخفضة كوقود دافع. هذا لديه القدرة على إبقاء الأقمار الصناعية في المدار إلى أجل غير مسمى على الرغم من تأثير السحب عليها. ومع ذلك ، فهذا يعني أيضًا أن الأقمار الصناعية ستعود إلى الدخول بسرعة عندما تصل إلى نهاية مهمتها لتجنب مشاكل الحطام الفضائي التي تواجهها على ارتفاعات أعلى.

كل هذه التطورات التكنولوجية ، وبحوث المواد ، والتحكم الديناميكي الهوائي وأنظمة الدفع ، يتم العمل عليها في نماذج هندسية وتجارية جديدة تحدد الشكل المستقبلي لأقمار الاستشعار عن بعد في مدار الأرض المنخفض للغاية وكيف ستعمل. يقوم المشروع أيضًا برسم مسار الاستغلال المستقبلي للمفاهيم المطورة.

تلقى مشروع DISCOVERER تمويلًا من برنامج Horizon 2020 للبحث والابتكار التابع للاتحاد الأوروبي بموجب اتفاقية المنحة رقم 737183. يعكس هذا المنشور آراء المؤلف فقط ولا تتحمل المفوضية الأوروبية المسؤولية عن أي استخدام للمعلومات الواردة فيه “.

المواد المتقدمة هي واحدة من منارات البحث بجامعة مانشستر – أمثلة على الاكتشافات الرائدة والتعاون متعدد التخصصات والشراكات عبر القطاعات التي تعالج بعض أكبر التحديات التي تواجه الكوكب. #ResearchBeacons

هل تريد المزيد من أحدث الأخبار العلمية مباشرة إلى بريدك الوارد؟ كن عضوًا في SelectScience مجانًا اليوم >>