لماذا قد تكون عودة أرتميس 2 هي التحدي الأكبر لمهمة القمر حتى الآن؟

تعود مخاوف الدرع الحراري إلى الظهور مع ظهور أرتميس الثاني مهمة القمر تقترب من العودة

بقلم كلير كاميرون حرره لي بيلينغز

ناسا أرتميس الثاني مهمة القمر تقترب من نهايتها. في يوم الجمعة في حوالي الساعة 8:07 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة، تم تسمية كبسولة أوريون الخاصة بها نزاهة، ومن المقرر أن تهبط المركبة الفضائية في المحيط الهادئ قبالة ساحل سان دييغو بولاية كاليفورنيا، لتعيد رواد الفضاء ريد وايزمان وكريستينا كوتش وفيكتور جلوفر وجيريمي هانسن إلى الأرض. ولكن قبل ذلك، نزاهة يجب أن يتحمل رحلة محفوفة بالمخاطر عبر غلافنا الجوي: العودة.

العودة صعبة. عندما يسقط جسم ما من الفضاء إلى الغلاف الجوي لكوكبنا بسرعة تفوق سرعة الصوت، فإنه يسخن ويبتلع في كرة نارية. يحدث هذا في الغالب بسبب الهواء المضغوط الموجود أمام الجسم والسحب الجوي. إنه أمر مرهق: إذا كان الجسم المتساقط صغيرًا أو هشًا نسبيًا، وبدون حماية من الحرارة فإنه عادةً ما ينكسر ويحترق. ومع ذلك، في حالة المركبات المأهولة مثل أوريون، يرسم المهندسون بعناية مسار إعادة الدخول ويبنون وسائل حماية مثل الحماية من الحرارة لتقليل مخاطر الضرر لكل من المركبة الفضائية ورواد الفضاء بداخلها.

نزاهة ومن المتوقع أن يعود إلى الغلاف الجوي للأرض يوم الجمعة في حوالي الساعة 7:45 مساءً ويسافر بسرعة 24000 ميل في الساعة تقريبًا. وبدون طبقة واقية، يمكن أن يتعرض أي شيء داخل مقصورة الطاقم لدرجات حرارة تصل إلى 5000 درجة مئوية، أي ضعف درجة حرارة الصهارة وسخونة كافية لتبخير الفولاذ.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

مثل جميع كبسولات أوريون، تحتوي Integrity على درع حراري مصنوع من AVCOAT، وهو خليط من السيليكا والإيبوكسي والراتنجات التي استخدمتها ناسا أيضًا في مهمات أبولو الأصلية إلى القمر. يحمي AVCOAT المركبة الفضائية عن طريق التفحم والذوبان والإزالة، ويحمل معها الحرارة الزائدة. تمت إعادة صياغة AVCOAT لأوريون قليلاً، كما أن تصميم الدرع الحراري الخاص به ليس هو نفسه كما في مهمات أبولو: بينما في الماضي، كانت الدروع الحرارية لأبولو تحتوي على هيكل يشبه قرص العسل يتكون من 36000 خلية صغيرة من AVCOAT، يتكون الدرع الحراري أوريون من أقل من 200 قطعة كبيرة من المادة.

قبل أرتميس الثاني، طارت كبسولة أوريون غير مأهولة في عام 2022 كجزء من مهمة Artemis I، مما سمح باختبار درعها الحراري دون المخاطرة برفاهية أي شخص. أثناء إعادة الدخول، تصدع هذا الدرع الحراري وسقط من المواد أكثر مما توقع مهندسو ناسا. أجرت وكالة الفضاء تحقيقًا عاجلاً في هذا الوضع الشاذ، وأصدرت تقريرًا يوضح بالتفصيل النتائج التي توصلت إليها في عام 2024. وفي النهاية، قررت ناسا عدم تغيير تصميم الدرع الحراري، نظرًا للتكلفة والوقت الذي سيستغرقه أي استبدال. أرتميس الثانيكبسولة أوريون. وبدلاً من ذلك، قام مخططو المهمة بتعديل مسار عودة الكبسولة بحيث يتعرض درعها الحراري لدرجات حرارة أعلى لفترة أقصر.

تم اختبار الدرع الحراري لأوريون على نطاق واسع على الأرض، وقال مسؤولو ناسا إن نماذجهم تظهر أن ملف إعادة الدخول الجديد يقلل بشكل فعال من مخاطر إعادة الدخول بالنسبة للكوكب. أرتميس الثاني طاقم.

يقول جود ريدي، خبير المواد والمدير التنفيذي لمعهد أبحاث الفضاء في معهد جورجيا للتكنولوجيا: “أنا واثق من نهج وكالة ناسا وحلها”. “لقد كانت دراسة صارمة باستخدام التجارب الأرضية في الضغوط التمثيلية ودرجات الحرارة، والأهم من ذلك، معدلات انحدار درجات الحرارة.”

لكن قرار ترك الدرع الحراري كما كان الحال مع أرتميس الأول قوبل بانتقادات من خبراء آخرين في الدرع الحراري وحتى رواد فضاء سابقين. يقول إد بوب، خبير الدرع الحراري الذي انتقد قرار ناسا: “إن هذا النهج لا يخفف من العيوب الموجودة في تصميم وتصنيع الدرع الحراري الأصلي نفسه”. ويشير إلى أن ناسا تستخدم تصميمًا مختلفًا للدرع الحراري وتركيبة أخرى من AVCOAT لكبسولة أوريون أرتميس الثالث. ويقول: “هذا التغيير هو اعتراف بوجود خطر معروف على التصميم الحالي وطريقة التصنيع، في رأيي”.

بعد نزاهة تنزف معظم سرعتها أثناء إعادة الدخول وتكون أعمق في الغلاف الجوي للأرض، وسوف تستخدم دوافعها، وفي النهاية، مظلاتها لإبطاء سرعتها، لتصل إلى سرعة فخمة تبلغ 17 ميلاً في الساعة. ومن المفترض أن تستغرق العملية برمتها حوالي 13 دقيقة، وفقًا لـ أرتميس الثاني مدير رحلة الدخول ريك هينفلينج. يقول جوردان بيم، مؤرخ الفضاء بجامعة شيكاغو، إنه ستكون هناك فترة تستغرق عدة دقائق حيث تفقد المركبة الفضائية الاتصال بمركز التحكم أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي العلوي للأرض.

يقول بيم: “بالنسبة لي، سيكون هذا هو الجزء الأكثر إرهاقًا في المهمة بأكملها”.

بافتراض حدوث عودة اسمية وهبوط على الهدف، ستقوم السفن الأمريكية المنتظرة في مكان قريب باستعادة رواد الفضاء وإنهاء المهمة رسميًا.

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.