يطلق Artemis I 10 مكعبات ، بما في ذلك مسبار القمر ، للتكنولوجيا والبحث

مهمة Artemis I ، أول رحلة لمركبة Orion الفضائية و SLS ، هي الآن جاريًا بعد الإطلاق الناجح من Pad 39B في مركز كينيدي للفضاء الساعة 1:47:44 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة (06:47:44 بالتوقيت العالمي المنسق) في 16 نوفمبر.

لم يقم Artemis I بإطلاق المركبة الفضائية Orion إلى القمر فحسب ، بل أطلق أيضًا 10 6U CubeSats ، معظمها يبلغ وزنه حوالي 14 كيلوغرامًا ، والتي تم طردها من المرحلة العليا ICPS بعد حرق الحقن عبر القمر بعد الإطلاق.

ستطير CubeSats هذه إلى وجهات مختلفة بما في ذلك القمر والكويكبات والفضاء بين الكواكب. سوف يدرسون جوانب مختلفة من القمر والسفر بين الكواكب ، بدءًا من تقنيات الملاحة إلى الإشعاع وعلم الأحياء. حتى أن أحدهم يخطط لهبوط ناعم على سطح القمر.

تم اختيار ثلاث عشرة مهمة CubeSat في البداية خلال الإطار الزمني 2015-2017 للطيران على متن Artemis I (المعروفة آنذاك باسم Exploration Mission-1 أو EM-1) ، لكن ثلاثًا منها لم تكن جاهزة بحلول الموعد النهائي لمعالجة الحمولات للإطلاق.

لم يتم تسليم المصباح القمري ، والسواتل النانوية المستكشفة Cislunar ، و CU-E3 بسبب العديد من المشكلات الفنية والمتعلقة بالوباء. قد تتم معالجتها لفرص الإطلاق في وقت لاحق.

تركيب الأقمار الصناعية NEA Scout و Lunar IceCube في المرحلة العليا ICPS من SLS في 14 يوليو 2022. (Credit: NASA)

تم تسليم عشر بعثات CubeSat إلى مركز كينيدي للفضاء وتمت معالجتها للطيران خلال صيف عام 2021. تم تركيبها على حلقة حمولة في المرحلة الثانية من ICPS جنبًا إلى جنب مع وحدة إلكترونيات الطيران التي تتحكم في تسلسل النشر.

اثنتان من هذه المهمات تابعة لوكالة ناسا وتم تطويرها وتشغيلها مباشرة من قبل مراكز ناسا. تم تطوير مهام أخرى من قبل الجامعات وشركات الطيران الصغيرة والكبيرة ومعاهد البحوث بالتعاون مع وكالة ناسا.

وكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية) ، وكالة الفضاء الإيطالية (ASI) و وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) تشارك في مهام CubeSat في هذه الرحلة أيضًا.

CubeSats على Artemis I

مهمة Lunar IceCube هي جهد تعاوني بين جامعة ولاية مورهيد وشركة Busek ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. سوف يذهب Lunar IceCube إلى مدار إهليلجي عالي الميل مع خطر ارتفاعه 100 كيلومتر (أدنى نقطة في المدار حول القمر) ورسم خريطة للمواد المتطايرة على سطح القمر.

تم تجهيز Lunar IceCube بأداة واحدة ، وهي مطياف المستكشف عالي الدقة ذو النطاق العريض بالأشعة تحت الحمراء (BIRCHES). سوف تستخدم BIRCHES قدرتها على مطيافها لتحديد المعادن الرئيسية على سطح القمر.

تتعثر معززات الصواريخ الصلبة عبر الهواء بعد الانفصال بينما تستمر المرحلة الأساسية RS-25s في دفع SLS إلى المدار. (الائتمان: ستيفن مار لـ NSF)

تم تطوير كشاف NEA (بالقرب من كوكب الأرض) بواسطة مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا. ستقوم بتحليق كويكب صغير وتجمع بيانات عن بيئته ، بمساعدة شراع شمسي تبلغ مساحته 86 مترًا مربعًا والعديد من التحليقات على سطح القمر لإيصال المركبة الفضائية إلى المسار الصحيح للكويكب.

يعد Asteroid 2020 GE هو الهدف المخطط له في NEA Scout ، على الرغم من اعتماده على وقت وتاريخ الإطلاق الدقيقين ، فقد يتغير هذا. يبلغ قطر 2020 GE 18 مترًا ، وسيكون هذا أصغر جسم في النظام الشمسي تم اكتشافه على الإطلاق بواسطة مركبة فضائية حتى الآن.

هدف NEA Scout هو الطيران بجانب كويكب يتراوح قطره بين متر واحد و 100 متر وتمييزه. تحمل المركبة الفضائية كاميرا علمية مزودة بإلكترونيات تعتمد على كاميرا السياق لمنصة Orbiting Carbon Observatory-3 (OCO-3) المثبتة على محطة الفضاء الدولية.

الكويكبات مثل 2020 GE هي جزء من عائلة من الأجسام غير المفهومة جيدًا ، لكن الأجسام بهذا الحجم قادرة على إحداث أضرار جسيمة للمدن إذا اصطدمت بالأرض في المسار الصحيح. قد يتم أيضًا استخراج السكان القريبين من الأرض من الكويكبات للحصول على موارد في المستقبل ، أو لاستخدامها على الأرض أو عن طريق قواعد على القمر أو في مدار الأرض.

انطباع الفنان عن BioSentinel CubeSat في الفضاء السحيق. الائتمان: ناسا

تم تطوير مهمة BioSentinel من قبل مركز أبحاث ناسا Ames وهي أول مهمة ناسا ترسل كائنات حية إلى الفضاء القمري منذ ديسمبر 1972 ، مع توفر ثلاث حمولات بيولوجية متطابقة كمراجع مقارنة. وهذا يشمل واحدًا في مدار أرضي منخفض على متن محطة الفضاء الدولية. مهدها خميرة خميرة الخميرة على متن CubeSat.

سيتم تفعيل الخميرة بعد الخروج من الطائرة والتحليق فوق القمر. تم اختياره بسبب تشابهه مع الخلايا البشرية وكيفية إصلاحها للكسر المزدوج في الحمض النووي الناجم عن الإشعاع المؤين. سيتم تقييم النشاط الأيضي ونمو المزرعة لخلايا الخميرة كمؤشر على إصلاح الضرر الناجح للحمض النووي للخلايا.

يحمل BioSentinel CubeSat أيضًا مستشعرات لقياس الإشعاع في البيئة القمرية. سيكون CubeSat خارج الغلاف المغناطيسي الواقي للأرض. لذلك ، سوف يتعرض للرياح الشمسية والأشعة الكونية التي يمكن أن تسبب ضررًا للحمض النووي لرواد الفضاء عندما يغامرون بعيدًا في مهمات أرتميس المستقبلية.

LunIR CubeSat الممول من وكالة ناسا ، والمبني من قبل شركة لوكهيد مارتن ، هو أحد مظاهر التكنولوجيا التي ستجري التحليل الطيفي والتصوير الحراري على سطح القمر.

تأملات في الإنجاز. SLS تقلع في أول رحلة لها. (الائتمان: جوليا بيرجيرون لـ NSF)

بينما سيتم تصنيف صورة واحدة للقمر من مسافة تقل عن 20000 كيلومتر على أنها نجاح للمهمة ، فمن المخطط أن تلتقط LunIR عشرات الصور للقمر وتخطيطها باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء التي تستخدم مبرد ثلجي صغير مغلق الدائرة للحفاظ على الكاشف في أفضل حالاته. درجة الحرارة.

سيتم استخدام المبرد على روح و يوروبا كليبر تم تعيين البعثات و LunIR ليكون أول اختبار فضاء لها. ال المبرد وسيخضع مستشعر الأشعة تحت الحمراء لاختبار الضغط بمجرد انتهاء المهمة الأساسية ، عن طريق تصوير القمر والأرض ثم الشمس.

بعد ذلك ، سيعود إلى تصوير ملف القمر والأرض ، وسيتم فحص الكاشف بحثًا عن أي ضرر ناتج عن الشمس.

سيجري LunIR تحليقًا فوق القمر ولكنه لن يدخل المدار. ستستخدم عجلات رد الفعل لتوجيه نفسها في الاتجاه الصحيح في أي وقت أثناء الرحلة ، ولكنها لا تحتوي على أي نظام دفع آخر. سينتهي به الأمر في مدار حول الشمس.

يظهر CuSP CubeSat مُجمَّعًا. (الائتمان: ناسا)

وبالمثل ، فإن CubeSat للجسيمات الشمسية (CuSP) سوف يدور حول الشمس ، وسيستخدم ثلاثة أدوات لقياس الإشعاع والمجالات المغناطيسية من نجمنا المحلي. سيستخدم القمر الصناعي ، الذي طوره معهد الأبحاث الجنوبي الغربي ، ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، وناسا JPL ، نظام دفع الغاز البارد للدفع.

تتم رعاية القمر الصناعي لخريطة الإطلاق من قبل مديرية المهام العلمية (SMD) التابعة لوكالة ناسا. تم تطوير هذا القمر الصناعي CubeSat بواسطة جامعة ولاية أريزونا في تيمبي ، وتتمثل مهمته في تصوير المنطقة القطبية الجنوبية لسطح القمر. سيعمل القمر الصناعي على رسم خريطة للمركبات الغنية بالهيدروجين مثل المياه حول Shackleton Crater.

تم بناء ArgoMoon CubeSat الإيطالي الصنع لالتقاط صور للمرحلة العليا ICPS أثناء نشر CubeSat لأن ICPS لم يكن قادرًا على إرسال القياس عن بعد بعد حرق الحقن عبر القمر. قامت شركة Argotec الإيطالية بتصميم هذا القمر الصناعي وبنائه لوكالة الفضاء الإيطالية.

تم تجهيز ArgoMoon بكاميرتين ونظام اتصالات بصرية ، إلى جانب عروض الملاحة وتقنية النانو المستقلة. سيطير القمر CubeSat بالقرب من القمر ويدخل في مدار حول الشمس.

ستعرض Team Miles CubeSat أجهزة دفع هجينة للبلازما والليزر اخترعها ويسلي فالر ، رئيس المجموعة غير الربحية Fluid and Reason، LLC. فاز الفريق في تحدي CubeQuest وتم اختيار مفهومهم للطيران.

يجري تحضير فريق Miles CubeSat للإطلاق. (الائتمان: ناسا)

ستختبر Team Miles أيضًا راديو S-band محددًا بالبرنامج بالإضافة إلى الملاحة في الفضاء السحيق. سيتم استخدام التكنولوجيا والملكية الفكرية المطورة من قبل شركة Miles Space التجارية.

تم تطوير المركبة الفضائية EQUULEUS من قبل جامعة طوكيو وجاكسا. من المفترض قياس الغلاف البلازمي حول الأرض وكذلك لإظهار دافع بخار الماء.

كجزء من هذا العرض التوضيحي ، ستقوم EQUULEUS بعدة رحلات طيران على سطح القمر وتنتقل إلى النقطة L2 في نظام الأرض والقمر. هذه هي نفس نقطة لاغرانج التي تستخدمها المركبات الفضائية مثل JWST.

مركبة فضائية يابانية أخرى تدور حول مكمل Artemis I CubeSat. OMOTENASHI ، كلمة يابانية تعني “ترحيب” ، هو عرض هبوطي على سطح القمر بتكليف من جاكسا. إذا نجحت ، فستكون اليابان رابع دولة تهبط بنجاح بمركبة فضائية على سطح القمر ، بعد الولايات المتحدة ، والاتحاد السوفيتي ، والصين.

بعد أن يدخل CubeSat مدار القمر بدفعات الغاز البارد ، سينشر مسبارًا سطحيًا ليهبط في مكان ما على سطح القمر. سيتم تفريغ هذا المسبار بمحرك صاروخي صلب ، وهو مصمم لاستخدام وسادة هوائية وممتص صدمات معدني لتحقيق هبوط شبه صلب وقابل للبقاء على قيد الحياة بسرعة أقل من 50 مترًا في الثانية.

تم تجهيز الوحدة المدارية في OMOTENASHI بمقياس جرعات تم تطويره بعد كارثة محطة الطاقة النووية في فوكوشيما في عام 2011 ، بينما تم تجهيز كل من مركبة الهبوط والمركبة المدارية بجهاز راديو UHF بقوة 430 ميجاهرتز يمكن اكتشافه من قبل المتحمسين.

صورة من Orion بعد النشر من ICPS. (الائتمان: ناسا)

الشحن والإطلاق والنشر

تم إطلاق Artemis I أخيرًا في 16 نوفمبر 2022 ، بعد شهور من التأخير ومحاولتين تم حذفهما في الإطار الزمني من أغسطس إلى سبتمبر. بعد تركيب CubeSats في المرحلة العليا من ICPS ، نشأت مخاوف بشأن التأثير المحتمل للتأخير على مهمات الأقمار الصناعية.

تم شحن بطاريات الأقمار الصناعية الموجودة على متنها قبل تركيب الحمولة على المرحلة العليا ، لكن بعضها لا يمكن إعادة شحنها بسبب نقص الوصول. بعد إعادة SLS إلى VAB في سبتمبر ، تم إعادة شحن بعض الأقمار الصناعية – تلك التي يمكن الوصول إليها -.

تم تبريد حمولة الخميرة للقمر الصناعي BioSentinel قبل التثبيت للحفاظ على صلاحية التجربة. لا يزال يتعين رؤية تأثير التأخيرات التراكمية للمهمة على تجارب BioSentinel ، وكذلك التأثير على CubeSats الأخرى.

بعد الإطلاق الناجح لـ Artemis I وحرق الحقن عبر القمر ، تم نشر 10 CubeSats بعد أربع ساعات من الإطلاق وانتهت العملية بعد ثماني ساعات.

إقلاع أرتميس الأول! أفضل فيديو عن بعد التقطته على الإطلاق! ترقبوا مقطع فيديو كامل بزوايا إضافية على تضمين التغريدة قناة يوتيوب.https://t.co/Eb6wGo0HAz pic.twitter.com/O65F6tz2bv

– مايكل بايلور (nextspaceflight) 16 نوفمبر 2022

تم الاستماع إلى ستة CubeSats اعتبارًا من النشر: EQUULEUS و LunIR و CuSP و LunaH-Map و ArgoMoon و BioSentinel. من المأمول أنه إذا فقد CubeSat شحنته الكهربائية أثناء تأخيرات المهمة ، فإن المصفوفات الشمسية للمركبة الفضائية ستلتقط في النهاية ضوء الشمس وتعيد شحن بطاريات المركبة نفسها.

بغض النظر عن نجاح أو فشل CubeSats الفردية ، فإن ظهور هذه الفئة من المركبات الفضائية قد مكّن من اختبار تقنيات جديدة بتكلفة أقل وبوتيرة أسرع مما كانت عليه في الماضي ، مع وجود مخاطر أكبر للفشل. وكما صرح جون ريكس ، مدير برنامج Lockheed Martin LunIR ، “إننا نتحمل مخاطر عالية على أمل الحصول على مكافأة عالية.”

(الصورة الرئيسية: إطلاق Artemis I في الساعة 1:47 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة من مركز كينيدي للفضاء. الائتمان: ناثان باركر لـ NSF)