كما قامت أول مركبة هبوط على سطح القمر من شركة Intuitive Machines ببدء العمل باستخدام نظام دفع صاروخي أكثر أمانًا ورخيصًا

أول مركبة هبوط على سطح القمر من شركة Intuitive Machines فقدت السلطة رسميا اليوم بعد قضاء سبعة أيام على القمر. صنعت مركبة الهبوط التاريخ باعتبارها أول جهاز أمريكي يصل إلى سطح القمر منذ عام 1972 وأول مركبة فضائية بناها القطاع الخاص تهبط على سطح القمر. لكن مركبة الهبوط، التي تسمى أوديسيوس، سوف نتذكرها لسبب آخر: نظام الدفع الخاص بها.

يمكن لنظام الدفع هذا، الذي يستخدم مزيجًا من الأكسجين السائل المبرد والميثان السائل، أن يفتح قدرات جديدة في الفضاء ويزيل المخاطر عن المهام المستقبلية التي يقوم بها مقدمو الخدمات التجاريون الآخرون.

قبل مهمة IM-1 التي قامت بها شركة Intuitive Machines، لم تستخدم أي مركبة هبوط هذا المزيج من الوقود الدافع على الإطلاق. إذا كانت تبدو مألوفة، فذلك لأنها تُستخدم في محركات الصواريخ عالية الأداء، مثل Raptor من SpaceX، وBE-4 من Blue Origin، وAeon R من Relativity Space.

لكن مركبات الهبوط – ومعظم المركبات الفضائية اليوم – تستخدم الوقود “القابل للتخزين في الفضاء” أو الوقود شديد النشاط، مثل الهيدرازين أو رابع أكسيد النيتروجين، والتي يمكن تخزينها بشكل سلبي ولكنها شديدة السمية. في المقابل، تعتبر “المبردات” أكثر كفاءة، وطاقة أعلى وأقل خطورة إلى حد كبير، ولكن يجب تبريدها بشكل فعال إلى درجات حرارة منخفضة جدًا جدًا.

وهذا يمثل بعض التحديات الفريدة. ونظرًا لأنه يجب الحفاظ على الوقود باردًا جدًا، فلا يمكن تخزينه إلا لفترة قصيرة جدًا قبل الإقلاع. للتغلب على هذه المشكلة، بدأت شركة Intuitive Machines وSpaceX في تزويد محرك VR900 الخاص بمركبة الهبوط من فئة Nova-C (الذي صنعته شركة IM) قبل ثلاث ساعات فقط من الإقلاع، عندما كان الصاروخ على منصة الإطلاق وكانت المركبة الفضائية بالفعل داخل المركبة الفضائية. هدية الحمولة. هذا ليس سوى نموذجي.

قال بيل جيرستنماير، نائب الرئيس لشؤون البناء وموثوقية الطيران في SpaceX، خلال مؤتمر صحفي في 13 فبراير: “إنه أمر غير عادي للغاية لدرجة أن SpaceX اضطرت إلى تطوير قدرات جديدة تمامًا لتزويد مركبة الهبوط بالوقود”. وشمل ذلك تعديل منصة الإطلاق، المرحلة الثانية من صاروخ فالكون 9، وإضافة محول للوصول إلى واجهة الحمولة النافعة عندما تكون متزاوجة بالفعل مع المركبة.

قامت الشركتان بأداء تدريبين على الملابس المبللة قبل الإطلاق. أدت المشكلات المتعلقة بتحميل الوقود الدافع إلى تأجيل محاولة الإطلاق الأولى لمدة يوم واحد، حتى 15 فبراير. بعد الإطلاق الناجح، واجهت شركة Intuitive Machines أيضًا مشكلة قصيرة تتعلق بتبريد خط تغذية الأكسجين السائل، الأمر الذي استغرق وقتًا أطول من المتوقع. بمجرد تبريد الوقود الدافع بشكل كافٍ، نجح مراقبو الطيران في إطلاق المحرك في الفضاء لأول مرة في اليوم التالي.

ولأن الشركة كانت تستخدم الأكسجين السائل والميثان السائل، وهما ذوا كفاءة عالية، فقد تمكنوا من اتخاذ مسار أكثر مباشرة إلى القمر. كان على المركبة الفضائية أن تعبر حزام فان ألين، وهي منطقة عالية الإشعاع حول الأرض، مرة واحدة فقط، مما قلل من تعرض المركبة الفضائية للجزيئات الضارة عالية الطاقة.

سيتم أيضًا استخدام محركين VR900 في المركبة الفضائية “Nova-D” الأكبر حجمًا من شركة Intuitive Machines، لتوصيل ما بين 500 إلى 750 كيلوجرامًا من الحمولة إلى القمر. (تتمتع مركبة الهبوط Nova-C بقدرة حمولة تصل إلى 100 كيلوغرام.)

ستكون مركبات الهبوط Nova-C وNova-D بعيدة كل البعد عن آخر مركبة فضائية تستخدم الوقود الدافع المبرد في الفضاء. أوضح توم مولر، الرئيس التنفيذي لشركة Impulse Space، في مقابلة أجريت معه في يناير/كانون الثاني، أن مرحلة الركلة عالية الطاقة في Impulse Space، Helios، ستستخدم المبردات لتوصيل الحمولات مباشرة إلى المدار الثابت بالنسبة للأرض.

وقال: “لقد تحدث الناس عن القيام بمراحل كبيرة باستخدام الهايبرجول من قبل، وأعتقد أنك تتحدث عن الكثير من الوقود الدافع وأن السعر وتكلفة السلامة باهظين للغاية”. “لذا فإن استخدام الوقود الدفعي منخفض التكلفة للغاية، عالي الطاقة للغاية، مثل الأكسجين السائل والميثان السائل، يعد أمرًا بديهيًا نوعًا ما”.

إحدى الحمولات العلمية والبحثية الست التابعة لناسا والتي حملها أوديسيوس إلى السطح استفادت أيضًا بشكل مباشر من نظام الدفع المبرد. يستخدم بيان مقياس كتلة التردد الراديوي الصادر عن مركز جلين للأبحاث التابع للوكالة موجة الراديو والهوائي لقياس كمية الوقود الدافع المتوفرة في خزانات المحرك. إنها تقنية يمكن أن تكون حيوية لقياس مستويات وقود المركبات الفضائية خلال المهام الفضائية طويلة الأمد، خاصة وأن “التدفق” يمكن أن يجعل قياس السوائل في الجاذبية الصغرى تحديًا.

تتمتع هذه القضية بأهمية خاصة بالنسبة لناسا لأن مهمات أرتميس التابعة للوكالة لإعادة البشر إلى سطح القمر تعتمد على المركبات الفضائية التي تستخدم الوقود الدافع المبرد – وبشكل رئيسي نظام الهبوط البشري للمركبة الفضائية التابع لشركة SpaceX والقمر الأزرق التابع لشركة Blue Origins. وستتطلب هذه المهام نقل كميات كبيرة من السوائل المبردة من المستودعات الموجودة في المدار إلى المركبة الفضائية؛ في حين أن هذه السوائل ستحتاج إلى البقاء في المدار لفترة أطول بكثير من تلك التي قضاها أوديسيوس في العبور إلى القمر، فإن مهمة IM-1 لا تزال تفتح الباب بشكل مباشر للاستخدام المبرد في الفضاء.