برنامج النقل الفضائي المتقدم التابع لوكالة ناسا

برنامج النقل الفضائي المتقدم (ASTP) هو برنامج تابع لوكالة ناسا يهدف إلى تطوير تقنيات نظام النقل الفضائي الحالي بشكل مقصود ، وابتكار تقنيات جديدة، من خلال جهود بحثية مكثفة تهدف إلى تنظيم بيئة الفضاء الخارجي بعد عقود من الآن. تهدف الجهود المكثفة إلى تسريع الاختراقات العلمية والتكنولوجية. ^[1]

باعتباره برنامج التكنولوجيا الأساسي لوكالة ناسا لجميع وسائل النقل الفضائية، فإن برنامج النقل الفضائي المتقدم في مركز مارشال لرحلات الفضاء يعمل على تطوير التقنيات التي تزيد بشكل كبير من سلامة وموثوقية النقل الفضائي، فضلاً عن خفض التكلفة. في الوقت الحاضر، يكلف وضع رطل من الحمولة في مدار الأرض 10000 دولار . ويتمثل هدف وكالة ناسا في خفض تكلفة الوصول إلى الفضاء إلى مئات الدولارات لكل رطل في غضون 25 عامًا وعشرات الدولارات لكل رطل في غضون 40 عامًا. ^[2]

إن التكلفة العالية للنقل الفضائي إلى جانب عدم الموثوقية تعمل حاليًا على تثبيط الوصول إلى الفضاء كبيئة يومية. عندما يصبح النقل الفضائي آمنًا وبأسعار معقولة للناس العاديين، يمكن تصور العديد من الاحتمالات والفرص. تسترشد الرؤية بإمكانيات مثل العيش والعمل في الفضاء، واستكشاف عوالم جديدة، وقضاء العطلات بعيدًا عن الأرض. في سياق مماثل، تضاف فرص العمل والمتعة. ^[2]

بالإضافة إلى ذلك، يعمل الباحثون في مركز مارشال لرحلات الفضاء عمدًا على تطوير التقنيات من المحركات البسيطة إلى المحركات الغريبة من أجل تحقيق كل من الأهداف المذكورة أعلاه. ^[2]

يركز البرنامج بشكل أساسي على التقنيات الخاصة بالجيل الثالث من مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام (RLVs) ضمن إطار زمني تشغيلي لعام 2025، مما يخفض السعر إلى 100 دولار للرطل. وباعتبارها الخطوة التالية بعد تجارب طيران ناسا على طائرتي X-33 و X-34 ، فإن هذه التقنيات المتقدمة ستجعل النقل الفضائي أقرب إلى أسلوب عمليات شركات الطيران مع الإقلاع والهبوط الأفقي وأوقات استجابة سريعة وطواقم دعم أرضية صغيرة . ^{[1] [2]}

إن الجيل الثالث من مركبات الإطلاق – بخلاف مكوك الفضاء وطائرات "إكس" – يهدف إلى استخدام تقنيات متطورة مختلفة، مثل الوقود المتقدم الذي يحزم المزيد من الطاقة في خزانات أصغر وينتج عنه مركبات إطلاق أصغر حجمًا . كما ستكون أنظمة الحماية الحرارية المتقدمة ضرورية أيضًا لمركبات الإطلاق المستقبلية لأنها ستطير بشكل أسرع عبر الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الهيكل مقارنة بمركبات اليوم. ^[2]

هناك تقنية ناشئة أخرى ــ أنظمة إدارة صحة المركبة الذكية ــ قد تسمح للمركبة التي تطلقها بتحديد صحتها بنفسها دون الحاجة إلى فحص بشري. فقد ترسل أجهزة الاستشعار المضمنة في المركبة إشارات لتحديد ما إذا كان هناك أي ضرر قد يحدث أثناء الرحلة. وعند الهبوط، قد يقوم الكمبيوتر الموجود على متن المركبة بتنزيل حالة صحة المركبة إلى الكمبيوتر المحمول الخاص بمراقب الأرض، أو التوصية بنقاط صيانة محددة أو إخبار موقع الإطلاق بأنها جاهزة للإطلاق التالي. ^[2]

يعمل برنامج النقل الفضائي المتقدم على تطوير تقنيات لمحركات الصواريخ التي تتنفس الهواء والتي يمكن أن تساعد في جعل النقل الفضائي في المستقبل مثل السفر الجوي اليوم. في أواخر عام 1996، بدأ مركز مارشال في اختبار محركات الصواريخ الجذرية هذه. وبفضل المحركات التي "تتنفس" الأكسجين من الهواء، ستكون المركبة الفضائية قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل، وتقلع وتهبط على مدارج المطارات، وتكون جاهزة للطيران مرة أخرى في غضون أيام. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يحصل المحرك الذي يتنفس الهواء - أو المحرك الصاروخي ذو الدورة المركبة - على قوة الإقلاع الأولية من صواريخ مصممة خصيصًا، تسمى الصواريخ المعززة بالهواء، والتي تعزز الأداء بنحو 15 بالمائة عن الصواريخ التقليدية. عندما تصل سرعة المركبة إلى ضعف سرعة الصوت، يتم إيقاف تشغيل الصواريخ ويعتمد المحرك كليًا على الأكسجين في الغلاف الجوي لحرق الوقود. بمجرد زيادة سرعة المركبة إلى حوالي 10 أضعاف سرعة الصوت، يتحول المحرك إلى نظام تقليدي يعمل بالصواريخ لدفع المركبة إلى المدار. يستمر اختبار المحرك في مرافق مختبر العلوم التطبيقية العامة في لونغ آيلاند، نيويورك ^{[ بحاجة لمصدر ]}

إلى جانب الدفع بالهواء، هناك أيضًا الرفع المغناطيسي ، وهياكل هيكل الطائرة المتكاملة للغاية والتي تتحول أثناء الطيران، وأنظمة إدارة صحة السيارة الذكية، وهي بعض التقنيات الأخرى التي يتم النظر فيها للجيل الثالث من مركبات RLV. ^[1]

كما تقوم ASTP بدراسة تقنيات الجيل الرابع من مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام والتي يمكن تشغيلها في إطار زمني 2040. والهدف هو جعل السفر إلى الفضاء أكثر أمانًا بعامل 20000 وأكثر تكلفة بعامل 1000، مقارنة بالأنظمة الحالية. ومن المتوقع أن يتم السفر الفضائي الروتيني للركاب باستخدام مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام من الجيل الرابع. ^[1]

ومع تحسن القدرة على الوصول إلى الفضاء الخارجي وتحوله إلى أمر روتيني، فإن هذا من شأنه أن يتيح فتح أسواق جديدة. ويشمل ذلك السياحة والسفر المغامراتي في الفضاء، إلى جانب المتنزهات التجارية الفضائية. ومن بين الأنواع الأخرى من الفوائد التي تعود على التجارة والسكان العالميين الطاقة الكهربائية الشمسية التي يتم إرسالها من الفضاء إلى الأرض، والمستشفيات الفضائية لعلاج الألم المزمن والإعاقات، وتعدين الكويكبات للحصول على المعادن عالية القيمة، ونظام تسليم الطرود السريع في جميع أنحاء العالم في غضون ساعتين. ^[1]

تعمل ASTP على تطوير تقنيات لتقليل أوقات الرحلات وتقليل وزن أنظمة الدفع المطلوبة للمهام الكوكبية - بما في ذلك المهام الأكثر خطورة إلى حافة النظام الشمسي وما بعده. بعض التقنيات قيد التطوير لتحقيق هذه الأهداف هي الأربطة الكهروديناميكية والأشرعة الشمسية والمساعد الهوائي والدفع الكهربائي عالي الطاقة (الدافع الأيوني) ليست سوى عدد قليل من التقنيات التي يتم تطويرها لتحقيق هذه الأهداف. ^[1]

كما يجري برنامج ASTP أبحاثًا أساسية في أحدث ما توصلت إليه العلوم والهندسة الحديثة ، بما في ذلك الانشطار والاندماج ودفع المادة المضادة ، ونظريات الفيزياء الرائدة التي قد تمكن من الدفع ضد الزمكان نفسه والسفر بسرعة أكبر من الضوء . ^[1]

يقود برنامج ASTP فريقًا من مراكز ناسا والوكالات الحكومية الأمريكية والصناعة والأوساط الأكاديمية التي تركز على المنتجات وتطوير مجموعة متنوعة من تقنيات الدفع والمركبات . يتركز تطوير التكنولوجيا في مجالات النقل الأسرع من الصوت ، والسفر خارج مدار الأرض المنخفض ، وأبحاث المفاهيم المتقدمة. ^[1]

• قسم علوم مختبر الدفع النفاث
• استكشاف المريخ
• مركبات المريخ
• استكشاف الكواكب

 تتضمن هذه المقالة مواد من المجال العام من مواقع الويب أو وثائق الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء .