التحكم في المسافات الطويلة بتقنية الهوائي المتقدمة

ستساعد إضافة هوائي عالي الكسب مركبة الفضاء يوروبا كليبر التابعة للوكالة – المقرر إطلاقها في أكتوبر 2024 – على التواصل مع مراقبي المهام على بعد مئات الملايين من الأميال.

ناساتم تصميم Europa Clipper للبحث عن ظروف صالحة للسكن على القمر المغطى بالجليد. يوم الخميس. في 14 أغسطس ، تلقت المركبة الفضائية قطعة من المعدات المركزية لهذا المسعى: هوائي ضخم على شكل طبق عالي الكسب.

ميزات ووظائف الهوائي

يمتد الهوائي عالي الكسب الذي يمتد على مسافة 10 أقدام (3 أمتار) عبر جسم المركبة الفضائية ، وهو أكبر وأهم مجموعة من الهوائيات في أوروبا كليبر. سوف تحتاجه المركبة الفضائية عندما تستكشف القمر الجليدي المسمى يوروبا ، على بعد حوالي 444 مليون ميل (715 مليون كيلومتر) من الأرض. يتمثل أحد أهداف المهمة الرئيسية في معرفة المزيد عن محيط سطح القمر ، والذي قد يحتوي على بيئة صالحة للسكن.

يقوم المهندسون والفنيون بتركيب هوائي Europa Clipper عالي الكسب في الغرفة النظيفة الرئيسية في JBL.
الائتمان: NASA / JPL-Caltech

بمجرد وصول المركبة الفضائية إلى كوكب المشتري ، سيتم توجيه الحزمة الراديوية للهوائي باتجاه الأرض بشكل ضيق. تم تصميم الهوائيات عالية الكسب لإنتاج شعاع ضيق ومركّز. يشير الاسم إلى قدرة الهوائي على تركيز الطاقة ، مما يسمح للمركبة الفضائية بإعادة إرسال الإشارات عالية الطاقة. شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا على الارض. وهذا يعني تدفق البيانات العلمية بمعدلات نقل عالية.

التركيب والاختبار

تم تجميع منشأة تجميع المركبات الفضائية في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا في مراحل مصممة بعناية باستخدام الطبق المصمم بدقة على مدار عدة ساعات في الخليج.

قال ماثيو براي ، قبل أيام من تركيب الهوائي: “أكمل الهوائي بنجاح جميع اختباراته المستقلة”. “بمجرد أن تكمل المركبة الفضائية اختبارها النهائي ، تُعاد الإشارات اللاسلكية عبر الهوائي من خلال غطاء خاص للتحقق من أن مسارات إشارة الاتصال تعمل.”

يقع براي في مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في لوريل بولاية ماريلاند ، وهو المصمم والمهندس الرئيسي للهوائي عالي الكسب ، والذي بدأ العمل عليه في عام 2014. إنها رحلة رائعة لكل من حمالة الصدر والهوائي.

https://www.youtube.com/watch؟v=g1Jf9bM0GEs
في الغرفة النظيفة الرئيسية في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، شاهد أعضاء طاقم Europa Clipper وهم يرفعون ويثبتون الهوائي الكبير على شكل طبق للمركبة الفضائية. الائتمان: ناسا /مختبر الدفع النفاث– كالتيك

خلال العام الماضي ، اكتشف هوائيات في جميع أنحاء البلاد قبل التثبيت. تم اختبار قدرتها على إرسال البيانات بدقة مرتين في عام 2022 في مركز أبحاث لانغلي التابع لناسا في هامبتون ، فيرجينيا. بين هاتين الزيارتين ، كان الهوائي متوقفًا في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند لاختبار الاهتزازات والفراغ الحراري.

وستذهب إلى مختبر الدفع النفاث في أكتوبر 2022 لتثبيتها على المركبة الفضائية استعدادًا لشحنها إلى مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في فلوريدا العام المقبل.

تبدأ الرحلة الطويلة إلى كوكب المشتري بإطلاق من كينيدي في أكتوبر 2024.

يستخدم المهندسون والفنيون رافعة أثناء استعدادهم لتركيب هوائي بطول 10 أقدام (3 أمتار) على متن مركبة الفضاء يوروبا كليبر التابعة لناسا. يتم تجميع المركبة المدارية في الغرفة النظيفة في High Bay 1 في JPL استعدادًا لإطلاقها في أكتوبر 2024. الائتمان: NASA / JPL-Caltech

أوروبا في عيونهم

أكد جوردان إيفانز ، مدير برنامج Clipper في JPL ، على أهمية الهوائي عالي الكسب ، قائلاً: “يعد الهوائي عالي الكسب جزءًا مهمًا من بنية Europa Clipper. فهو يمثل أكثر الأجهزة المرئية التي تمنح المركبة الفضائية القدرة التي تحتاجها تنقل البيانات العلمية من أوروبا. والآن بعد أن أصبح لديها هوائي أكبر ، فإنها تبدو وكأنها مركبة فضائية. “لا تظهر فقط ، ولكنها جاهزة لاختباراتها الحاسمة القادمة وهي تتجه نحو الإطلاق.

ستوفر المركبة الفضائية التدريب تسع أدوات علمية في Europa ، تولد جميعها بيانات غنية: صور ملونة عالية الدقة ومجسمة لدراسة جغرافيتها وسطحها ؛ التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء للكشف عن المناطق الساخنة حيث قد يكون الماء بالقرب من السطح ؛ خريطة تعكس ضوء الأشعة تحت الحمراء للجليد والأملاح والمواد العضوية ؛ ويمكن أن تساعد قياسات الأشعة فوق البنفسجية في تحديد تكوين غازات الغلاف الجوي والمواد السطحية.

يرتد كليبر عن الرادار المخترق للجليد من سطح البحر لتحديد عمقه وسماكة القشرة الجليدية فوقه. سيقيس مقياس المغناطيسية المجال المغناطيسي للقمر لتأكيد وجود المحيطات العميقة وسمك الجليد.

يقوم الهوائي عالي الكسب بتدفق معظم تلك البيانات إلى الأرض في غضون 33 إلى 52 دقيقة. إن قوة الإشارة وكمية البيانات التي يمكن نقلها في وقت واحد سوف تتجاوز بكثير تلك الخاصة بمسبار جاليليو التابع لوكالة ناسا ، والذي أكمل مهمته التي استمرت ثماني سنوات إلى كوكب المشتري في عام 2003.

كان Simmi Berman ، مدير وحدة تردد الراديو في APL ، في موقع JPL لتركيب الهوائي. مثل Bray ، بدأ حياته المهنية في Antenna في عام 2014. تحتوي وحدة التردد اللاسلكي على النظام الفرعي للاتصالات السلكية واللاسلكية للمركبة الفضائية بالكامل وما مجموعه سبعة هوائيات ، بما في ذلك مكاسب عالية. كانت وظيفته هي التأكد من أن الهوائي قد تم تركيبه بشكل صحيح على المركبة الفضائية أثناء التثبيت وأن المكونات مدمجة بشكل صحيح.

على الرغم من أن المهندسين في كل من APL و JBL قد مارسوا التثبيت عدة مرات ، باستخدام نماذج افتراضية وواقعية ، فقد تم توصيل الهوائي عالي الكسب بالمركبة الفضائية لأول مرة في 14 أغسطس.

وقال: “لم أعمل مطلقًا على أي شيء بهذا الحجم من حيث الحجم المادي والمصلحة العامة”. يعرف الأطفال الصغار مكان كوكب المشتري. إنهم يعرفون كيف تبدو أوروبا. من حيث المعرفة ، من الرائع حقًا العمل على شيء يمكن أن يكون له مثل هذا التأثير الهائل على البشرية.

مع اكتمال هذه الخطوة الضخمة ، تواجه Europa Clipper بضع مراحل أخرى استعدادًا لرحلتها القادمة إلى النظام الشمسي.

المزيد عن المهمة

الهدف العلمي الأساسي لأوروبا كليبر هو معرفة ما إذا كانت هناك أماكن تحت القمر الجليدي يوروبا للمشتري يمكنها دعم الحياة. تتمثل الأهداف العلمية الرئيسية الثلاثة للمهمة في تحديد سمك القشرة الجليدية للقمر وتفاعلاتها السطحية مع المحيط أدناه ، ودراسة تكوينها ، وتوصيف جيولوجيتها. ستساعد الدراسة التفصيلية للبعثة على يوروبا العلماء على فهم أفضل للإمكانيات الفلكية لعوالم صالحة للسكن خارج كوكبنا.