مهمة فيجيل الفضائية

مهمة فيجيل ^{[ 2 ]،} المعروفةسابقًا باسم لاغرانج [ ^{3 ]،} هي مهمة مستقبلية لرصد الطقس الفضائي قيد التطوير من قبل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) . ستزود هذه المهمة مكتب الطقس الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية بأجهزة قادرة على مراقبة ^الشمس ، وهالتها الشمسية ، والوسط بين الكواكب بين الشمس والأرض، وذلك لتوفير إنذارات مبكرة بزيادة النشاط الشمسي ، وتحديد التهديدات المحتملة للمجتمع والبنية التحتية والتخفيف من آثارها، بالإضافة إلى إتاحة التنبؤات الجوية الفضائية لمدة تتراوح بين 4 و5 أيام. ^{[ 4 ]} ولتحقيق هذا الغرض، ستضع مهمة فيجيل لأول مرة مركبة فضائية عند نقطة لاغرانج الخامسة بين الشمس والأرض (L5 ₎ ، حيث ستحصل على رؤية جانبية للشمس، وتراقب مناطق النشاط الشمسي على سطحها قبل أن تدور وتواجه الأرض. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يشمل رصد الطقس الفضائي أحداثًا مثل التوهجات الشمسية ، والانبعاثات الكتلية الإكليلية ، والعواصف المغناطيسية الأرضية ، وأحداث البروتونات الشمسية ، وغيرها. ^{[ 7 ]} يوفر موقع الشمس-الأرض عند خط لاغرانج ₅ فرصًا للتنبؤ بالطقس الفضائي من خلال رصد الشمس خلف الحافة الشرقية غير المرئية من الأرض، مما يزيد من فترة التنبؤ بالظواهر الشمسية التي قد تشكل خطرًا، بما في ذلك التوهجات الشمسية وتيارات الرياح الشمسية السريعة. ^{[ 8 ]}

ستُحسّن مهمة فيجيل تقييم حركة وكثافة وسرعة/طاقة الانبعاثات الكتلية الإكليلية ، ووقت وصولها وتأثيرها على الأرض، وذلك لدعم حماية البنية التحتية الحيوية على الأرض وفي الفضاء. كما ستُجري المهمة رصدًا مباشرًا لسرعة الرياح الشمسية وكثافتها ودرجة حرارتها، بالإضافة إلى المجال المغناطيسي بين الكواكب عند نقطة لاغرانج L5 _، لتوفير رصد وتنبؤ مُحسّنين لتيارات الرياح الشمسية عالية السرعة ومناطق التفاعل المتزامنة .

يمكن تصنيف أهداف مهمة فيجيل إلى فئتين رئيسيتين:

• يهدف نظام التنبؤ الفوري إلى توفير إنذار مبكر بشأن التوهجات الشمسية وبداية الانبعاثات الكتلية الإكليلية. وبفضل الرؤية الجانبية من القمر الصناعي SEL5، ستتمكن مهمة فيجيل من تحسين دقة التنبؤ بوقت وصول الانبعاثات الكتلية الإكليلية إلى الأرض بمقدار ساعتين إلى أربع ساعات مقارنةً بالإمكانيات الحالية ؛ وسيتحقق ذلك من خلال مراقبة الفضاء بأكمله بين الشمس والأرض، مما يسمح بتتبع مسار الانبعاثات الكتلية الإكليلية، وخصائص الرياح الشمسية بشكل عام، أثناء تحركها نحو الأرض.
• بفضل رصد تطور المناطق النشطة خارج الحافة الشرقية غير المرئية من الأرض، يُمكن التنبؤ بنشاط الشمس لمدة تصل إلى 4 أو 5 أيام . ستتيح القياسات الموضعية في نقطة لاغرانج L5 بين الشمس والأرض _{رصد تيارات الرياح الشمسية عالية السرعة والمجال المغناطيسي قبل وصولها إلى الأرض بعدة أيام.}

في إطار برنامج الوعي الظرفي الفضائي (SSA)، ^{[ 9 ]} بدأت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) في عام 2015 بتقييم مهمتين لتعزيز رصد الطقس الفضائي. كان الهدف المبدئي لهاتين المهمتين هو الاستفادة من مواقع الأقمار الصناعية عند نقطتي لاغرانج L1 وL5 بين الشمس والأرض _. وفي _نهاية المطاف، وفي إطار التعاون في مجال رصد الطقس الفضائي من الفضاء بين وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية (NOAA) - قسم البيانات والمعلومات البيئية عبر الأقمار الصناعية (NESDIS)، تم الاتفاق على ما يلي :

• ستطلق الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي / خدمة معلومات الأقمار الصناعية الوطنية مهمة متابعة الطقس الفضائي (SWFO) إلى نقطة لاغرانج L ₁ من أجل استمرارية عمليات رصد الطقس الفضائي التشغيلية وتقليل مخاطر وجود فجوة في القياس في صور الانبعاث الكتلي الإكليلي (CME) الحالية وقياسات الرياح الشمسية في الموقع.
• ستطلق وكالة الفضاء الأوروبية مهمة إلى نقطة لاغرانج L ₅ لتوفير القدرة على مراقبة البيئة الشمسية والفضائية بعيدًا عن خط الشمس والأرض.

في إطار هذا الاتفاق، ستقوم الوكالتان بتبادل البيانات وتزويد بعضهما البعض بالأدوات اللازمة لاستخدامها على المنصات الخاصة بكل منهما.

ثم سنحت فرصة جديدة: كانت لدى منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) خطط لإنشاء مرصد شمسي جديد في مدار أرضي منخفض. أقنعت وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) منظمة ISRO بتوسيع نطاق المهمة لتشمل منصة قمر صناعي أكبر، ومزيدًا من الأجهزة، وتشغيلها عند نقطة لاغرانج L1 _. ترددت وكالة الفضاء الهندية لأنها لم يسبق لها تشغيل مركبة فضائية عند L1 _. دعمت وكالة الفضاء الأوروبية التحديث البرمجي اللازم باستخدام مسارات مركبات فضائية تابعة لها. أظهر نظام تشغيل المركبة الفضائية الهندية نتائج مماثلة للغاية، وحصل بعد ذلك على شهادة تشغيل المركبات الفضائية عند نقاط لاغرانج. في مقابل مشاركة البيانات، توفر وكالة الفضاء الأوروبية خدمة ESTRACK لمركبة Aditya-L1 ، والتي بدأت في عام 2023. ^{[ 4 ]}

أنجز الجزء الفضائي من مهمة فيجيل المرحلة الأولى من التعريف الأولي (المرحلة ب1) ^{[ 10 ]} في يونيو 2022. وفي 21 نوفمبر 2022، أصدرت وكالة الفضاء الأوروبية طلبًا لتقديم عروض أسعار لشركة إيرباص للدفاع والفضاء المحدودة لتصميم وتطوير والتحقق (المراحل ب2، ج، د) من الجزء الفضائي لمهمة فيجيل . ^{[ 11 ]} بدأت أنشطة المرحلة ب2 في أبريل 2024، مع التخطيط لإجراء مراجعة التصميم الأولي في الربع الأول من عام 2026 ومراجعة التصميم الحرجة في الربع الأول من عام 2028.

في أكتوبر 2025، وقعت وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكورية الجنوبية بيان نوايا مشترك بشأن إمكانية تبادل البيانات في المستقبل من مركبة فيجيل ومهمة مسبار الشمس القادمة التابعة لوكالة الفضاء الكورية الجنوبية إلى نقطة لاغرانج L4 بين الشمس والأرض . ^{[ 12 ]}

سيصبح مركز عمليات الفضاء الأوروبي (ESOC) في دارمشتات مركز عمليات المهام. وسيبدأ تطوير القطاع الأرضي، بما في ذلك مركز عمليات المهام ومركز بيانات الحمولة، في عام 2027 (لم يُحدد بعد)، على الرغم من أن سلسلة من الأنشطة التحضيرية جارية حاليًا.

من المقرر إطلاق مركبة فيجيل الفضائية عام 2031، ^{[ 1 ]} تليها رحلة تستغرق 3 سنوات إلى نقطة لاغرانج _{الخامسة} (L5 ). تهدف المهمة إلى بدء التشغيل شبه الطبيعي بمجرد وصول المركبة إلى منتصف مسارها في طريقها إلى L5 ₍ حيث تبعد 30 درجة عن الأرض بالنسبة للشمس). ستبقى المركبة في مدارها حول L5 _لمدة 4.5 سنوات، مع إمكانية التمديد حتى 5 سنوات إضافية. صُممت المركبة بهيكل متين يضمن لها عمرًا افتراضيًا يزيد عن 20 عامًا. يتميز مدارها حول L5 بالاستقرار، ويمكن الحفاظ عليه لعقود باستهلاك ضئيل جدًا أو معدوم للوقود. من المتوقع أن يحقق عمرًا افتراضيًا مشابهًا لمركبة سوهو الفضائية .

تعتمد خدمة الإطلاق على صاروخ أريان 62 من شركة أريان سبيس، انطلاقًا من مركز غويانا الفضائي . سيعمل الصاروخ بتكوين إطلاق مزدوج للوصول إلى المدار الجغرافي الثابت. سيتم إطلاق المركبة الفضائية كحمولة ثانوية مع عميل تجاري متجه إلى المدار الجغرافي الثابت، وذلك في عملية إطلاق مزدوجة مع صاروخ أريان 6.4. يستفيد خيار النقل هذا من اتصال الشمس بالأرض عند نقطتي لاغرانج L1 _و L2 _{، ومن تأثيرات} حدود الاستقرار الضعيفة بالقرب من L2 _للوصول إلى _L5 .

بعد إطلاق المركبة الفضائية إلى مدار النقل الثابت بالنسبة للأرض، ستنفذ سلسلة من ثلاث مناورات لرفع نقطة الأوج (ARM) للوصول إلى نقطة لاغرانج _الأولى (L1) خلال فترة 14 يومًا، وذلك بهدف تقليل فترات الانتقال عبر أحزمة فان ألين. من نقطة لاغرانج _{الأولى،} ستُوضع المركبة على مسار نقل منخفض التكلفة أو شبه منعدم التكلفة نحو نقطة لاغرانج _{الثانية} (L2) ، ومنها ستغادر باتجاه نقطة لاغرانج _{الخامسة} (L5 ). وستُنفذ مناورات الفضاء السحيق (DSM)، مسبوقة ومتبوعة بمناورات تصحيحية، حسب الحاجة.

عند وصول المركبة الفضائية إلى نقطة لاغرانج _{الخامسة} (L5) ، ستُنفَّذ مناورة كبح لإدخالها في المدار النهائي. ويجري دراسة خيارات مختلفة، مما قد يؤدي إلى تقسيم هذه المناورة إلى عمليتي احتراق. قد تستغرق الرحلة إلى L5 _ما يصل إلى ثلاث سنوات. ولزيادة استخدام مركبة فيجيل الفضائية، ستدخل المهمة مرحلة ما قبل التشغيل عند منتصف الرحلة إلى _L5 .

وتشمل البدائل استخدام صاروخ أريان 62 للحقن المباشر في L ₅ ، أو أريان 64 ^{[ 13 ]} أو فالكون 9 الذي توفره شركة سبيس إكس . ^{[ 14 ]}

توفر المنصة وظائف الخدمة اللازمة لدعم تشغيل مجموعة حمولة فيجيل وجمع البيانات منها . يتضمن تصميم المركبة الفضائية بنية إلكترونية متينة مصممة لضمان استمرار عملها حتى في ظل ظروف جوية فضائية قاسية. ويهدف نظام كشف الأعطال وعزلها واستعادتها (FDIR) إلى تعزيز استقلالية المركبة الفضائية وتقليل الاعتماد على التدخل الأرضي.

يتم نقل بيانات المهمة عبر النطاق X بمعدل بيانات متوسط ​​يبلغ حوالي 1  ميجابت/ثانية (حوالي 86 جيجابت في اليوم) مع تغطية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع مقدمة من ESTRACK مدعومة بمحطات تجارية إضافية.

من المتوقع أن تبلغ الكتلة عند الإطلاق حوالي 2500  كيلوغرام. وللوصول إلى مستوى الإطلاق SEL5، سيعتمد التصميم المقترح على نظام دفع كيميائي ثنائي الوقود مزود بمحرك رئيسي بقوة 450 نيوتن.

ستتضمن حمولة المركبة الفضائية: 3 أجهزة استشعار عن بُعد وجهازين للقياسات الموضعية . وفي إطار التعاون بين وكالتي الفضاء الأوروبية (ESA) والناسا ( NASA )، ستتيح مركبة فيجيل إمكانية استيعاب جهاز إضافي تابع لناسا (NIO). ^{[ 15 ]}

يتكون الجزء الأرضي من:

• مركز عمليات المهمة (MOC) الموجود في مركز عمليات الفضاء الأوروبي (ESOC) مسؤول عن التحكم في الأقمار الصناعية، ومراقبة صحة الأقمار الصناعية، والتحكم في المدار، وتكوين البرامج الموجودة على متنها وصيانتها.
• مركز بيانات الحمولة (PDC) المسؤول عن الحصول على بيانات المهمة ومعالجتها وأرشفتها وتوزيعها على العملاء/المستخدمين، بالإضافة إلى تخطيط المهمة؛
• شبكة المحطات الأرضية (GSN). ستتألف شبكة المحطات الأرضية من مزيج من محطات ESA ESTRACK والمحطات التجارية، حيث أن لدى Vigil حاجة محددة للحفاظ على قدرة وصلة هبوط على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، بما في ذلك فوق المحيط الهادئ حيث توجد فجوة في تغطية ESTRACK، وستكون هناك حاجة إلى محطات تابعة لجهات خارجية.

• مرصد لاغرانج-V الشمسي (LAVSO) ( zh:羲和二号) - المرصد الشمسي الصيني L5
• قائمة برامج ومهام وكالة الفضاء الأوروبية
• قائمة بعثات الفيزياء الشمسية
• قائمة الأجسام عند نقاط لاغرانج