في صباح يوم الخميس ، أرسلت ناسا مركبة عملاقة قابلة للنفخ إلى الفضاء ثم أعادتها من المدار ، متناثرة في المحيط بالقرب من هاواي.
يمكنك التفكير في الأمر على أنه قلعة مطاطية من الفضاء الخارجي ، على الرغم من أن قادة المهمة يفضلون ألا تفعل ذلك.
قال نيل تشيتوود ، المحقق الرئيسي في اختبار الطيران في مدار الأرض المنخفض لمبطئ السرعة القابل للنفخ ، أو LOFTID باختصار ، عن المقارنة خلال مقابلة: “أود أن أقول إن هذا سيكون غير دقيق”.
قد يبدو LOFTID مجرد خدعة ممتعة ، لكن المشروع الذي تبلغ تكلفته 93 مليون دولار يوضح تقنية مثيرة للاهتمام يمكن أن تساعد ناسا في هدفها المتمثل في نقل الناس بأمان إلى سطح المريخ يومًا ما. لقد هبطت الوكالة سلسلة من المركبات الفضائية الروبوتية على المريخ ، لكن الأساليب الحالية تعمل فقط مع الحمولات التي يصل وزنها إلى حوالي 1.5 طن ، أو حوالي كتلة سيارة صغيرة.
هذا غير كافٍ لأكبر مركبات الإنزال ، التي تحمل 20 طنًا أو أكثر ، والتي تعد ضرورية للناس والإمدادات التي سيحتاجون إليها للبقاء على قيد الحياة على الكوكب الأحمر.
قد يكون الوصف الأكثر دقة للجهاز أنه صحن بعرض 20 قدمًا عند نفخه. إنه مصنوع من طبقات من القماش يمكنها تحمل السقوط في الغلاف الجوي بسرعة 18000 ميل في الساعة ودرجات حرارة تقترب من 3000 درجة فهرنهايت.
ومع ذلك ، يشترك الدرع الحراري القابل للنفخ في ميزة رئيسية مع القلعة النطاطة: عندما تكون غير منفوخة ، يمكن طيها وتعبئتها بإحكام. يناسب LOFTID أسطوانة يزيد عرضها عن أربعة أقدام ويبلغ ارتفاعها نصف قدم. بالنسبة للدرع الحراري الصلب التقليدي ، لا توجد طريقة لحشر شيء قطره 20 قدمًا في صاروخ ليس بهذا العرض.
تولد مساحة سطح أكبر مثل LOFTID الكثير من احتكاك الهواء – إنها في الأساس مكابح أفضل لأنها تخترق الغلاف الجوي العلوي ، ويساعد السحب الأكبر على إبطاء الحمولات الثقيلة. بالنسبة لبعثات المريخ المستقبلية ، سيتم دمج الدرع الحراري القابل للنفخ مع أنظمة أخرى مثل المظلات والقذائف لتوجيه المسبار في طريقه إلى الهبوط السهل.
قال الدكتور تشيتوود إن ذلك يتطلب درعًا من الحرارة يبلغ قطره حوالي 30 قدمًا ، “لأن هذه الكتلة عالية لدرجة أننا نحاول نقل البشر إلى المريخ.”
يوم الخميس ، لم يكن لدى فريق LOFTID الكثير ليفعله خلال العد التنازلي للإقلاع في الساعة 1:49 صباحًا بتوقيت المحيط الهادئ على متن صاروخ أطلس V. لتجنب احتمال التسبب في مشكلة مع المهمة الرئيسية – نشر قمر صناعي للأرصاد الجوية – لم يتم تفعيل أنظمة LOFTID إلا بعد ساعة من إطلاق القمر الصناعي.
أبلغت وكالة ناسا لاحقًا عن مشكلة محتملة باستخدام اللوحة الشمسية للقمر الصناعي ، نظام جوينت بولار ساتلايت -2 ، الذي يقيس الطاقة المنبعثة من الكوكب عبر الغلاف الجوي لتحسين التنبؤات الجوية. لكن نشر LOFTID سار بسلاسة.
أطلقت المرحلة الثانية من الصاروخ ، مع استمرار تثبيت LOFTID ، محركه مرتين لفترة وجيزة لتوجيه LOFTID بشكل صحيح لإعادة الدخول.
خلال الدقائق القليلة التالية ، قام غاز النيتروجين المضغوط بنفخ الدرع الحراري لـ LOFTID ، وهو مجموعة من الأنابيب المتشابكة على شكل كعكة الدونات التي تشبه الفطر أو المظلة البارزة من أعلى مرحلة الصاروخ. لإضافة الاستقرار إلى LOFTID ، بدأت مرحلة الصاروخ تدور مثل القمة عند ثلاث دورات ثقيلة في الدقيقة قبل إطلاق مركبة الاختبار في رحلتها عبر الغلاف الجوي.
بعد ساعات قليلة من إقلاعها ، كانت طائرة LOFTID تطفو في المحيط الهادئ على بعد حوالي 500 ميل من هاواي. أظهر مقطع فيديو بالأشعة تحت الحمراء محبب تم التقاطه من سفينة استرداد أن LOFTID ينزل تحت مظلة ثم يتناثر في الماء.
قال جريج سوانسون ، مدير الأجهزة في LOFTID ، في برنامج ناسا التلفزيوني: “الجميع مرتاحون ومتحمسون”. كان على متن قارب الإنقاذ في طريقه إلى السيارة لإخراجها من الماء.
تعود فكرة الدروع الحرارية القابلة للنفخ إلى نصف قرن من الزمان ، ولكن لم تكن هناك مادة تتمتع بالقوة اللازمة ومقاومة الحرارة.
قال الدكتور تشيتوود إنه قبل عقدين من الزمن ، قرأ ستيف هيوز ، أحد المهندسين الرئيسيين في LOFTID ، مقالات تصف الجهود الروسية في الدروع الحرارية القابلة للنفخ. قال “اعتقدت أنها فكرة جيدة”. “بيننا ، كنا نوعًا من الأشخاص الذين يتحدون معًا”.
أدى ذلك إلى ثلاثة اختبارات قبل عشر سنوات. تم إطلاق هذه الدروع القابلة للنفخ التي يبلغ عرضها 10 أقدام على صواريخ شبه مدارية ، ترتفع بشكل أساسي ثم تسقط. يضاعف اختبار LOFTID القطر ، ولأن المركبة وصلت إلى المدار ، كانت العودة أسرع بكثير ، وتولد المزيد من الحرارة.
قال الدكتور تشيتوود إن النجاح يعني أن التكنولوجيا أصبحت الآن جاهزة للاستخدام في المهام.
بالإضافة إلى المريخ ، يمكن للدروع الحرارية القابلة للنفخ أن تسهل الهبوط في عوالم أخرى بأجواء مثل كوكب الزهرة و تيتان ، أكبر أقمار زحل.
وقال الدكتور تشيتوود إنه بالقرب من المنزل ، أبدت عشرات الشركات اهتمامًا بالتكنولوجيا. قال: “ولن أبيعهم”. “إنهم من يتصلون بي”.
الأول هو United Launch Alliance ، صانع صاروخ أطلس V الذي أطلق LOFTID.
بناءً على نجاح شركة SpaceX ، التي تهبط بانتظام بالمراحل الداعمة لصواريخها Falcon 9 ، فإن United Launch Alliance ، وهو مشروع مشترك بين Boeing و Lockheed Martin ، يريد في النهاية إعادة استخدام أجزاء من صاروخ Vulcan ، الجيل التالي من الصواريخ ، والذي يجب أن يطير من أجله. المرة الأولى العام المقبل.
على عكس SpaceX ، لا تتطلع الشركة إلى الوصول إلى المرحلة الأولى بأكملها.
بدلاً من ذلك ، سيتم التخلص من المقصورة الموجودة في الجزء الخلفي من معزز فولكان والتي تحتوي على أغلى الأجزاء – المحركات – ثم تعود إلى الأرض ، وتبطئ أولاً بواسطة درع حراري قابل للنفخ ، ثم بالمظلة. ثم تقوم طائرة هليكوبتر بالإمساك بحجرة المحرك الهابطة وتأخذها إلى السفينة. (تحاول شركة الصواريخ الأخرى ، Rocket Lab ، اتباع نهج مماثل لالتقاط أجزاء الصواريخ في الهواء.)
تتطلع شركة ناشئة صغيرة تدعى Outpost Space إلى إنشاء مشروع فضاء جديد يمكن أن يستخدم تقنية درع الحرارة القابل للنفخ. في السنوات الأخيرة ، خفض عدد كبير من شركات الصواريخ الجديدة تكلفة إطلاق الأقمار الصناعية إلى المدار. لكن إعادة أي شيء إلى الأرض – مثل عينات الأدوية أو المواد الجديدة المنتجة في بيئة شبه خالية من الوزن في مدار أرضي منخفض – تظل محدودة وصعبة. في الوقت الحالي ، لا يمكن القيام بذلك إلا من خلال الحمولات التي تم إحضارها إلى ملف محطة الفضاء الدولية أو ربما محطة الفضاء الصينية الجديدة.
ومع ذلك ، يعتقد موقع Outpost أن العديد من الباحثين والشركات سيكونون سعداء بتجنب الرحلات من وإلى محطة فضائية ، واختيار رحلات أقصر بكثير إلى المدار.
وقال دن إن Outpost كانت تهدف إلى إطلاق أول عرض مداري لنظامها العام المقبل.
قال جيسون دن ، الرئيس التنفيذي للشركة: “إنها في الأساس منصة صغيرة تسمح للحمولة بالعمل والتعرض لبيئة الفضاء”. “ثم يعود. لذا فهي تشبه محطة فضائية صغيرة جدًا تعود مباشرةً بعد مهمتك.
صادف فريق Outpost دروعًا حرارية قابلة للنفخ تابعة لوكالة ناسا ووقعوا عقدًا مع ناسا لتطوير إصدارات يمكنهم استخدامها. بعد أن يوجه الدرع الحراري القابل للنفخ المركبة الفضائية في Outpost خلال حرارة العودة ، يتم نشر نظام نفخ ثانٍ – طائرة شراعية – ويمكن توجيه الحمولة الصافية بدقة إلى نقطة الهبوط.
قال دن إن عملاء المخفر المحتملين “لا يمكنهم تحمل تكاليف المحطة الفضائية أو يتعين عليهم رفعها وتنزيلها بشكل أسرع”. “ما تمكنا من تطويره هو نظام يمكنه القيام بمهام قصيرة جدًا يمكننا القيام بها في الفضاء والعودة في غضون شهر.”
