كيف يمكن لـ SpaceX’s Falcon Heavy تمكين العلوم الرائعة في النظام الشمسي الخارجي

دمقرطة الوصول إلى أورانوس ، نبتون ، بلوتو وخارجها.

شهد فبراير 2018 الإطلاق الناجح لـ SpaceX’s Falcon Heavy ، مما يجعله أقوى صاروخ يعمل. إنه قادر على إطلاق حمولة أكثر من 2x إلى Low-Earth Orbit من ثاني أفضل التالي وهو Delta IV Heavy من ULA.

إطلاق الصقر الثقيل بواسطة SpaceX. المصدر: جون كراوس.

فيما يلي بعض الأرقام لإعطائك فكرة عن بعض أقوى الصواريخ التي نستخدمها:

الحمولة القصوى إلى المدار الأرضي المنخفض:
1. الصقر الثقيل (SpaceX) = 63،800 كجم
2. Delta IV Heavy (ULA) = 28،790 كجم
3. طويل 5 مارس (الصين) = 25000 كجم
4. فالكون 9 الدفع الكامل (SpaceX) = 22،800 كجم
(مقارنة كاملة لجميع الصواريخ هنا)

تعمل إمكانيات الحمولة الصافية العالية لشركة Falcon Heavy على فتح العديد من إمكانيات استكشاف الفضاء التي لم تكن موجودة لفترة طويلة منذ عهد أبولو. إن الأهداف الأساسية لـ Falcon Heavy ربما تذهب إلى القمر والمريخ ، لكن العالم الموجود فيي متحمس أكثر للتنوع الكبير للإمكانات العلمية من الصاروخ.

SpaceX Falcon Heavy في لوحة الإطلاق. المصدر: SpaceX

مركبة فضائية تدور حول بلوتو ودار طيران إيريس

في عام 2015 ، قدمت لنا مركبة الفضاء نيو هورايزن التابعة لناسا أول لقطات عالية الدقة من بلوتو والقمر تشارون. قبل ذلك ، لم يكن أي مركبة فضائية أخرى إلى بلوتو.

تم الكشف عن بلوتو ليكون عالمًا نشطًا جيولوجيًا ، حيث تتكون السهول الشاسعة من جليد النيتروجين وجو ضبابي متعدد الطبقات وجبال بطول 3 كم. حتى أن هناك بعض الأدلة على أن بلوتو يخفي تحت سطحه مياه شاسعة سائلة.

منظر لمركبة نيو هورايزن الفضائية لجبال بلوتو الوعرة الجليدية وسهل الجليد المسطح. كما تُرى طبقات متعددة من ضباب جو بلوتو. المصدر: ناسا

من المحزن أن نيوهورايزن كانت عبارة عن مهمة طيران تركت لنا أسئلة أكثر من الإجابات. لم يكن المدار الذي يمكن أن يستمر في إرسال بيانات علم العصير من النظام البلوتوني. هناك بعض الأسباب وراء عدم وضعنا في مدار حول بلوتو ، أحدها يتعلق بتقييد الصواريخ المتاحة.

يزن New Horizons 478 كجم وتم إطلاقه على صاروخ Atlas V من ULA والذي يمكنه حمل أقل من 1000 كجم إلى Pluto. وبالتالي ، لم تتمكن المركبة الفضائية من حمل ما يكفي من الوقود الذي يمكن استخدامه للتباطؤ والتقاطه في المدار عند الوصول إلى بلوتو. الصقر الثقيل يحل هذا القيد.

إطلاق آفاق جديدة. صاروخ أطلس الخامس على منصة الإطلاق (يسار) وينطلق من رأس كانافيرال (يمين). المصادر: ويكيبيديا (1 و 2)

يمكن للصقور الثقيلة حمل مركبة فضائية يصل وزنها إلى 3500 كيلوغرام إلى بلوتو. حتى لو افترضنا حدوث تغييرات طفيفة على مركبة الفضاء New Horizons ، فهناك مساحة أكثر من كافية لنقل الوقود الإضافي لالتقاط المداري.

سيؤدي إطلاق حتى مدار مدار جديد يشبه آفاقًا معدلة إلى أفق بلوتو على متن طائرة فالكون الثقيلة إلى منحنا صورًا عالية الدقة وتمريرات متعددة قريبة لأقمار بلوتو (بما في ذلك أكبر تشارون) وتغييرات كوكبية طويلة الأجل وكل ذلك في جميع العلوم الرائعة.

يمكن أن تقوم Falcon Heavy أيضًا بإرسال بعثة flyby إلى الكوكب القزم التالي Eris والذي يبعد مسافة ضعف المسافة عن بلوتو من الشمس.

تدور حول عمالقة الجليد - أورانوس ونبتون

إنها لحقيقة محزنة إلى حد ما أن لدينا مدارات حول عمالقة الغاز كوكب المشتري وزحل ، لكننا أرسلنا فقط مهمات طيران إلى عمالقة الجليد أورانوس ونبتون. هناك الكثير من الأشياء التي يجب معرفتها عن عمالقة الجليد.

إمالة أورانوس الغريبة وحقلها المغنطيسي ليست سوى بعض الألغاز المحيطة بالكوكب.

المجال المغناطيسي غير العادي لأورانوس ، على النحو الذي حدده فوياجر 2 خلال flyby 1986. المصدر: ويكيبيديا

نبتون من ناحية أخرى لديها أسرار مثل بنية الحلقة غير المكتملة والعواصف المدهشة. وأكبر قمره Triton يثور على المواد الجليدية من البراكين الجليدية.

أخذت الفسيفساء الملونة العالمية لقمر نبتون تريتون باستخدام مركبة فويجر 2 الفضائية في عام 1989. المصدر: ناسا. التسمية التوضيحية: أنا.

تماما مثل حالة بلوتو ، يمكن للصقور الثقيلة إرسال المدارات إلى أورانوس ونبتون لدراسة هذه عوالم النظام الشمسي الخارجي بدقة. المسافة الأقل نسبياً مقارنةً بلوتو تعني أن المدارات يمكن أن يكون لها أدوات عالية الجودة بنفس السعر.

إن ثمار دراسة العمالقة الجليدية مثل أورانوس / نبتون تتجاوز فهمهم ودورهم في النظام الشمسي. ألقِ نظرة على هذا الرسم البياني الذي يوضح عدد الكواكب الخارجية المكتشفة حسب النوع.

رسم بياني يوضح عدد الكواكب الخارجية المكتشفة حسب كل نوع. تمثل الأشرطة الزرقاء الكواكب الخارجية التي تم التحقق منها مسبقًا ، وتمثل الأشرطة البرتقالية كواكب كبلر التي تم التحقق منها مؤخرًا اعتبارًا من مايو 2016. المصدر: Wikipedia

فئة الكواكب التي تسمى Sub / Mini-Neptunes هي أكثر أنواع الكواكب شيوعًا في المجرة. وبالتالي فإن فهم أورانوس ونبتون هو المفتاح لفهم كيف يتصرف جزء كبير من جميع الكواكب ويتصرف. والصقر 9 في وضع جيد لتمكين ذلك تماما.

خفيفة وسريعة

إن القدرة على إرسال المدارات إلى أورانوس ونبتون وبلوتو ليست الميزة الوحيدة التي اكتسبها وجود فالكون الثقيلة. لا تستطيع Falcon Heavy إطلاق حمولات ثقيلة فحسب ، بل يمكنها أيضًا إطلاق حمولات خفيفة (مثل معظم المدارات الكوكبية) في الفضاء بسرعة كبيرة حقًا. يمكن تقليل الوقت المستغرق للوصول إلى عوالم النظام الشمسي الخارجي هذه إلى 5-8 سنوات بدلاً من 10-14 سنة التي تستغرقها الصواريخ الأخرى الموجودة.

استكشاف أقمار كوكب المشتري وزحل

التقارب النسبي لكوكب المشتري وزحل يعني أن الصقر الثقيل يمكن أن ترسل حمولات أثقل بكثير في أنظمتها. الأخبار السارة هي أن هناك بالفعل مهمتين إلى أقمار كوكب المشتري المخطط إطلاقها في 2020 على متن صواريخ أخرى.

سيتم إطلاق Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) في وكالة الفضاء الأوروبية في عام 2022 وهدفها الرئيسي هو مدار ودراسة قمر المشتري Ganymede ، القمر الوحيد في النظام الشمسي ذي المجال المغناطيسي. ستؤكد مهمة ناسا أوروبا كليبر وجود المحيط المحتمل تحت سطح الأرض على قمر كوكب المشتري أوروبا وتقييم إمكانيات الحياة في ذلك.

رسم توضيحي لفنان يوضح البنية الداخلية لقمر كوكب المشتري يوروبا. تحت الغطاء الجليدي الكثيف ، من المحتمل أن يكمن محيط من الماء السائل الناجم عن تأثيرات تسخين المد والجزر لجاذبية كوكب المشتري. المصدر: المصدر: ناسا

يمكن استخدام قدرات Falcon Heavy لإضافة القيمة العلمية لهذه المهام. يمكن استخدام Falcon Heavy لإرسال ليس فقط المدارات المتقدمة ، ولكن أيضًا هبوطًا خفيفًا متواضعًا إلى كل من أوروبا و Ganymede نظرًا لقدرتها الكبيرة على الحمولة الصافية.

تقديم فنانين لمهمة ناسا المرتقبة Europa Clipper التي يمر بها قمر كوكب المشتري يوروبا. المصدر: ناسا

إن المدار إلى القمر الصخري الذي يندلع القمر القمر إنسيلادوس هو أيضًا احتمال مثير للاهتمام. تم اكتشاف السخانات تندلع من إنسيلادوس ويعتقد أن القمر يضم أيضًا محيطًا واسعًا من المياه بداخله. لذلك فهو مرشح قوي لوجود الحياة في النظام الشمسي الخارجي ، والتي يجب استكشافها.

رخيصة وقابلة للتكرار

تعتبر Falcon Heavy رخيصة جدًا لقدراتها ، والتي تعد أكبر نقطة بيع لـ SpaceX. النسخة المستهلكة بالكامل تكلف 150 مليون دولار. للمقارنة ، تبلغ تكلفة Delta-IV Heavy من ULA 350 مليون دولار لأقل من نصف الحمولة النافعة. حقيقة أن الصقر الثقيل قابلة لإعادة الاستخدام (للمهام الخفيفة) يمكن أن تخفض التكلفة بدرجة كبيرة. تكاليف فالكون الثقيلة القابلة لإعادة الاستخدام 90 مليون دولار.

هبوط معززات الصقر الثقيل على مناطق الهبوط LZ1 و LZ2. المصدر: SpaceX

كما تلاحظ جمعية الكواكب ، فإن الصقر 9 معتمد حاليًا لإطلاق بعثات علمية ذات ميزانية منخفضة نسبيًا فقط. يتيح الوصول الأسرع وتكاليف التشغيل الأقل تكلفة لأي من المتغيرات الخاصة بـ Falcon Heavy إمكانية تثبيت العديد من هذه المهام في عوالم النظام الشمسي الخارجي.

استنتاج

تعد فعالية تكلفة الصقر الثقيل بالإضافة إلى الوصول الأسرع إلى عوالم النظام الشمسي الخارجي تغييراً جوهرياً في الطريقة التي تعودنا على القيام بها في استكشاف الفضاء. العلم للفوز!

إذا كنت قد وقعت في غرام صور Jupiter و Saturn من Juno و Cassini على التوالي ، فستقع في حب صور سنوات من النظام الشمسي الخارجي يمكن أن توفرها شركة Falcon Heavy.

متحمس جدا لرؤية صواريخ الرفع الثقيل مرة أخرى في سوق الفضاء. هذا هو حقا وقت مثير للفضاء الذي يذاكر كثيرا الفضاء فينا.