بعض من أفضل الأشياء في العلوم أنيقة وبسيطة. إن نظام الدفع الجديد الذي يتم تطويره في إسبانيا هو تلك الأشياء ، ويمكن أن يساعد في حل مشكلة متنامية مع الأقمار الصناعية للأرض: انتشار القمامة الفضائية.
يقوم باحثون في جامعة كارلوس الثالث دي مدريد (UC3M) وجامعة مدريد التقنية في مدريد (UPM) في براءات اختراع بنوع جديد من نظام الدفع للأقمار الصناعية المدارية التي لا تستخدم أي وقود دافع أو مستهلكات. النظام هو في الأساس حبل ، على شكل شريط ألومنيوم يبلغ طوله بضعة كيلومترات وعرضه بضع بوصات ، يخرج من القمر الصناعي. يطلق عليها الباحثون ربطة عنق الفضاء.
"هذه تقنية مدمرة لأنها تسمح للمرء بتحويل الطاقة المدارية إلى طاقة كهربائية والعكس بالعكس دون استخدام أي نوع من المواد الاستهلاكية". - غونزالو سانشيز أرياجا ، UC3M.
يتم لف ربطة عنق خفيفة الوزن أثناء الإطلاق ، وبمجرد أن يكون القمر الصناعي في المدار ، يتم نشره. بمجرد نشر الشريط ، يمكنه إما تحويل الكهرباء إلى دفع ، أو دفعها إلى كهرباء. يقول الباحثون الإسبان وراء ذلك أن العلاقات الفضائية ستستخدم في أزواج.
يعتمد النظام على ما يسمى بالحبل "منخفض الوظيفة". عزز طلاء خاص على الحبل خصائص انبعاث الإلكترون عند استقبال ضوء الشمس والحرارة. هذه الخصائص الخاصة تسمح لها بالعمل بطريقتين. قال غونزالو سانشيز أرياجا ، باحث رامون واي كاجال في قسم الهندسة الحيوية وهندسة الفضاء في UC3M: "إنها تقنية مدمرة لأنها تسمح للمرء بتحويل الطاقة المدارية إلى طاقة كهربائية والعكس بالعكس دون استخدام أي نوع من المواد الاستهلاكية".
عندما يفقد القمر الصناعي ارتفاعه ويقترب من الأرض ، يحول الحبل هذا الدفع الناتج عن الجاذبية إلى كهرباء لتستخدمها أنظمة المركبات الفضائية. عندما يتعلق الأمر بالمرافق المدارية مثل محطة الفضاء الدولية (ISS) ، يمكن لنظام الربط هذا حل مشكلة مزعجة. في كل عام ، يجب على محطة الفضاء الدولية حرق كمية كبيرة من الوقود لدفع مداره. يمكن للحبل أن يولد الكهرباء عندما يقترب من الأرض ، ويمكن لهذه الكهرباء أن تحل محل الوقود الدافع. قال أرياجا: "مع ربط وظيفة منخفضة الطاقة والطاقة التي توفرها اللوحة الشمسية لمحطة الفضاء الدولية ، يمكن تعويض السحب الجوي دون استخدام الوقود الدافع".
"على عكس تقنيات الدفع الحالية ، لا يحتاج حبل وظيفة منخفضة العمل إلى دافع ويستخدم الموارد الطبيعية من بيئة الفضاء مثل المجال المغنطيسي الأرضي ، وبلازما الأيونوسفير والإشعاع الشمسي." - غونزالو سانشيز أرياجا ، UC3M.
بالنسبة للأقمار الصناعية ذات الطاقة الوافرة على متن الطائرة ، يعمل الحبل في الاتجاه المعاكس. وستستخدم الكهرباء لتوفير الدفع للمركبة الفضائية. هذا مفيد بشكل خاص للأقمار الصناعية قرب نهاية عمرها التشغيلي. وبدلاً من أن يظل القمر في المدار لفترة طويلة مثل خردة الفضاء ، فقد يضطر القمر الصناعي المهجور إلى إعادة دخول الغلاف الجوي للأرض حيث يحترق بشكل غير ضار.
يعتمد نظام ربط الفضاء على ما يسمى بسحب Lorentz. سحب Lorentz هو تأثير ديناميكي كهربائي. (يمكن لعشاق الديناميكا الكهربائية أن يقرؤوا كل شيء عنها هنا.) لن أتعمق فيها كثيرًا لأنني لست فيزيائيًا ، لكن الباحثين الإسبان يقترحون أنه يمكن ملاحظة سحب لورنتز بسهولة من خلال مشاهدة سقوط المغناطيس من خلال أنبوب نحاسي . إليك مقطع فيديو.
أبدت منظمات الفضاء اهتمامًا بالحبل المنخفض الوظيفة ، ويقوم الفريق الإسباني بنشر الخبر للخبراء في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وأوروبا. الخطوة التالية هي تصنيع النماذج الأولية. يقول سانشيز أرياجا: "إن التحدي الأكبر هو التصنيع لأنه يجب أن يجمع الحبل خصائص ضوئية وانبعاثات إلكترونية محددة للغاية".
منحت وزارة الاقتصاد والصناعة والقدرة التنافسية الإسبانية الفريق الإسباني منحة للتحقيق في المواد الخاصة بالنظام. كما قدم الفريق اقتراحًا إلى اتحاد المستقبل والتكنولوجيا الناشئة (FET-Open) التابع للمفوضية الأوروبية للتمويل. "سيكون مشروع FET-OPEN أساسيًا لأنه يأخذ في الاعتبار تصنيع وتوصيف أول حبل ذي وظيفة منخفضة وتطوير مجموعة أدوات deorbit تعتمد على هذه التكنولوجيا ليتم اختبارها في مهمة فضائية مستقبلية. وخلص سانشيز أرياجا إلى أنه إذا تم تمويله ، فسيكون هذا بمثابة نقطة انطلاق لمستقبل الحبال ذات الوظيفة المنخفضة في الفضاء.
في هذا الفيديو ، يشرح غونزالو سانشيز أرياجا كيفية عمل النظام. إذا كنت لا تتحدث الإسبانية ، فما عليك سوى تشغيل الترجمة.
