كوزموس 1

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كان مشروع كوزموس 1 مشروعًا مشتركًا بين استوديوهات كوزموس وجمعية الكواكب لاختبار شراع شمسي في الفضاء. وكجزء من المشروع، أُطلقت مركبة فضائية غير مأهولة تحمل شراعًا شمسيًا، تحمل اسم كوزموس 1، إلى الفضاء في تمام الساعة 19:46:09 بالتوقيت العالمي المنسق (15:46:09 بتوقيت شرق الولايات المتحدة) يوم 21 يونيو 2005 من الغواصة بوريسوغليبسك في بحر بارنتس . إلا أن عطلًا في الصاروخ حال دون وصول المركبة الفضائية إلى مدارها المحدد. [ 2 ] كان من المفترض أن تنشر المركبة، بمجرد وصولها إلى المدار ، شراعًا كبيرًا، تدفعه فوتونات الشمس ، مما يزيد من سرعتها (مساهمات الرياح الشمسية مماثلة، ولكنها أقل بكثير).

لو تكللت المهمة بالنجاح، لكانت أول استخدام مداري لشراع شمسي لتسريع مركبة فضائية، فضلاً عن كونها أول مهمة فضائية لمجموعة مناصرة للفضاء . بلغت ميزانية المشروع 4 ملايين دولار أمريكي. وخططت جمعية الكواكب لجمع 4 ملايين دولار أمريكي إضافية لمشروع كوزموس 2 ، وهو إعادة تنفيذ للتجربة كان من المقرر إطلاقها مبدئياً على متن مركبة سويوز في مهمة إعادة تزويد إلى محطة الفضاء الدولية . وكانت قناة ديسكفري من أوائل المستثمرين. [ 3 ] إلا أن التقدم التكنولوجي وتوفر فتحات إضافية ذات كتلة أقل على المزيد من مركبات الإطلاق أدى إلى إعادة تصميم مشابهة لـ NanoSail-D ، أُطلق عليها اسم LightSail-1 ، وأُعلن عنها في نوفمبر 2009. [ 4 ]

نبذة عن المهمة المخططة

لاختبار مفهوم الشراع الشمسي، أطلق مشروع كوزموس 1 مركبة فضائية مدارية تحمل الاسم نفسه، مزودة بثماني شفرات شراعية، في 21 يونيو 2005، وهو يوم الانقلاب الصيفي . بلغ وزن المركبة 100 كيلوغرام (220 رطلاً) ، وتألفت من ثماني شفرات شراعية مثلثة الشكل، تُنشر من محور مركزي بعد الإطلاق عن طريق نفخ أنابيب هيكلية. بلغ طول كل شفرة شراعية 15 متراً (49 قدماً) ، وبلغت مساحة سطحها الإجمالية 600 متر مربع (6500 قدم مربع ) ، وصُنعت من غشاء البولي إيثيلين تيريفثالات المقوى بالألومنيوم (MPET) .       

أُطلقت المركبة الفضائية على متن صاروخ فولنا (وهو صاروخ باليستي عابر للقارات من طراز SS-N-18 مُعدّل ) من الغواصة الروسية دلتا 3 بوريسوغليبسك ، الغارقة في بحر بارنتس . وكان من المقرر أن يكون مدار المركبة الدائري الأولي على ارتفاع حوالي 800 كيلومتر (500 ميل) ، حيث كان من المفترض أن تُنشر أشرعتها. ثم كان من المفترض أن ترفع الأشرعة المركبة تدريجيًا إلى مدار أعلى حول الأرض. وقال لويس فريدمان من الجمعية الكوكبية: " قد يرتفع مدار كوزموس 1 بمقدار 50 إلى 100 كيلومتر (31 إلى 62 ميلًا) خلال فترة المهمة المتوقعة التي تبلغ 30 يومًا". [ 5 ] [ 6 ]    

كان من المتوقع أن تنتهي المهمة في غضون شهر من الإطلاق، حيث أن مادة المايلر الموجودة على الشفرات ستتدهور بفعل ضوء الشمس.

إمكانية الدفع بواسطة شعاع

كان من الممكن أيضاً استخدام المركبة الشراعية الشمسية لقياس تأثير الموجات الميكروية الاصطناعية الموجهة إليها من محطة رادار . وكان من المقرر استخدام طبق استقبال بقطر 70 متراً (230 قدماً) في منشأة غولدستون التابعة لشبكة ناسا للفضاء العميق لتسليط شعاع بقوة 450 كيلوواط على الشراع . ولم يكن من المقرر إجراء هذه التجربة في مجال الدفع بالطاقة الشعاعية إلا بعد تحقيق الهدف الرئيسي للمهمة، وهو الطيران المتحكم به للشراع الشمسي.  

التتبع

كان من الممكن رؤية المركبة بالعين المجردة من معظم سطح الأرض: كان المدار المخطط له يميل بزاوية 80 درجة، لذلك كان من الممكن رؤيتها من خطوط العرض التي تصل إلى حوالي 80 درجة شمالاً وجنوباً.

سعت شبكة من محطات التتبع حول العالم، بما في ذلك محطة تاروسا الواقعة على بُعد 121 كيلومترًا (75 ميلًا) جنوب موسكو ، ومختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، إلى الحفاظ على الاتصال بالشراع الشمسي خلال المهمة. وكان مركز التحكم بالمهمة يقع بشكل أساسي في شركة لافوتشكين الروسية في موسكو، وهو مركز تُطلق عليه الجمعية الكوكبية اسم "عمليات المهمة في موسكو" (MOM).  

الفيزياء

كانت المركبة ستتسارع تدريجيًا خلال كل مدار نتيجة لضغط الإشعاع الناتج عن اصطدام الفوتونات بالأشرعة. فعندما تنعكس الفوتونات عن سطح الأشرعة، فإنها تنقل إليها الزخم . ولعدم وجود مقاومة هواء تعيق سرعة المركبة الفضائية، فإن التسارع سيكون متناسبًا مع عدد الفوتونات التي تصطدم بها في وحدة الزمن. أما ضوء الشمس فيُمثل كمية ضئيلة جدًا من الإشعاع.تسارع مقداره 5 × 10⁻⁴ م/ث² في  محيط الأرض. خلال يوم واحد، ستصل سرعة المركبة الفضائية إلى 45 م/ث (150 قدم/ث) ؛ وفي 100 يوم ستصل سرعتها إلى 4500 م/ث (15000 قدم/ث) ، وفي 2.74 سنة ستصل إلى 45000 م/ث (150000 قدم/ث) .      

بهذه السرعة، ستصل المركبة إلى بلوتو ، وهو كوكب قزم بعيد جدًا في النظام الشمسي ، في أقل من 5 سنوات، [ 7 ] على الرغم من أن تسارع الشراع الشمسي يتناقص بشكل كبير كلما ابتعدت المركبة الفضائية عن الشمس . ومع ذلك، في جوار الأرض، يكون تسارع الشراع الشمسي أكبر من تسارع بعض تقنيات الدفع الأخرى؛ على سبيل المثال، تبلغ أقصى سرعة تسارع لمركبة SMART-1 الفضائية التي تعمل بمحركات الدفع الأيونية 10 ...2 × 10 −4  م/ث 2 ، مما سمح لـ SMART-1 بالوصول إلى مدار قمري في نوفمبر 2004 بعد إطلاقه في سبتمبر 2003.

جوانب أخرى

إلى جانب المركبة الفضائية الرئيسية، التي أُطلقت في يونيو 2005، موّل مشروع كوزموس 1 مركبتين أخريين:

  • أُجري اختبار شبه مداري في عام 2001 باستخدام شفرتين شراع فقط. فشلت المركبة الفضائية في الانفصال عن الصاروخ.
  • تم إطلاق مركبة فضائية مدارية ثانية ( LightSail-1 ) [ 8 ] [ 9 ] في مايو 2015.

تم عرض إحدى شفرات الشراع الشمسي لمركبة كوزموس 1 في مجمع مكاتب مركز روكفلر في مدينة نيويورك عام 2003.

مراجع

  1. ↑ "مهمة خاصة - كوزموس 1" . الجمعية الكوكبية. مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2021 .
  2. ↑ «الروس يقولون إن مركبة تعمل بالطاقة الشمسية قد فُقدت» . شبكة إن بي سي نيوز . أسوشيتد برس. 21 يونيو 2005. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مايو 2023 .
  3. ↑ Cosmos 2 مؤرشف بتاريخ 21-04-2010 في Wayback Machine .
  4. ↑ "إصدار لايت سيل" . الجمعية الكوكبية. 9 نوفمبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2010 .
  5. ↑ ماو، توماس هـ. الثاني؛ مورين، مونتي (20 يونيو 2005). "الشراع الشمسي" . لوس أنجلوس تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يونيو 2005 .
  6. ↑ ماو، توماس هـ. الثاني؛ مورين، مونتي (22 يونيو 2005). "الشراع الشمسي في الفضاء، ولكن أين؟؛ فقدت الجمعية الكوكبية الاتصال بالقمر الصناعي، لكنها رصدت إشارة خافتة بعد ساعات" . مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 4 سبتمبر 2007 .
  7. ↑ " كوزموس 1 : الإبحار على ضوء الشمس" . بي بي سي نيوز ساينس/نيتشر . 22 يونيو 2005. تم الاطلاع عليه في 4 سبتمبر 2007 .
  8. ↑ فريدمان، لويس (نوفمبر-ديسمبر 2009). "الشراع الضوئي: طريقة جديدة وفرصة جديدة للطيران بالضوء". التقرير الكوكبي . 29 (6). باسادينا، كاليفورنيا: الجمعية الكوكبية: 4-9 . ISSN 0736-3680 . OCLC 7546430 .  
  9. ↑ "مركز التحكم بالمهمة" . الجمعية الكوكبية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 مايو 2015 .