تستعد ناسا لإطلاق SR-1 Freedom الذي يعمل بالطاقة النووية إلى المريخ في عام 2028

ستطلق وكالة ناسا أول مركبة فضائية بين الكواكب تعمل بالطاقة النووية بحلول نهاية عام 2028. ومن المقرر أن تغادر مهمة SR-1 Freedom إلى المريخ في ديسمبر من ذلك العام. وكشف مدير الوكالة، جاريد إسحاقمان، عن الخطة خلال حدث أقيم مؤخرًا. ستقوم المركبة الفضائية بإظهار الدفع النووي الكهربائي في رحلة إلى الفضاء السحيق.

يراقب الخبراء الجدول الزمني عن كثب. ويستجيب الموعد النهائي الضيق للتقدم في برامج مماثلة في الصين وروسيا. تسمح هذه التقنية بكفاءة أكبر في استخدام الطاقة مقارنة بالأنظمة الكيميائية الحالية.

المفاعل النووي يولد الكهرباء للدافعات

قلب SR-1 Freedom هو مفاعل انشطاري ينتج أكثر من 20 كيلووات من الطاقة الكهربائية. الوقود المتوقع هو جرعة عالية من اليورانيوم منخفض التخصيب، المعروف باسم هاليو. سيعمل هذا المفاعل على تشغيل الدفاعات الكهربائية، التي تقذف الغاز المتأين لتوليد قوة دفع مستمرة.

على عكس الدفع الكيميائي، الذي يحرق الهيدروجين والأكسجين السائل في انفجارات قصيرة، يعمل الدفع النووي الكهربائي لفترات طويلة بكتلة دافعة أقل بكثير. تتحسن كفاءة الطاقة لكل كيلوغرام من حيث الحجم.

يحل النظام أيضًا قيود الألواح الشمسية. بعيدًا عن الشمس، خلف المريخ، ضوء الشمس غير كافٍ. وقد قامت المصادر النووية بالفعل بتجهيز مجسات مثل فوييجر وكاسيني باستخدام مولدات كهروحرارية تعمل بالنظائر المشعة. لكن مفاعل SR-1 يمثل قفزة إلى الأمام، حيث يتمتع بقدرة أكبر وقدرة أكبر على تشغيل أجهزة الدفع.

• يتم تشغيل المفاعل بعد أقل من 48 ساعة من الإطلاق
• يستمر الدفع الكهربائي في العمل لمدة عام تقريبًا حتى وصول المريخ
• تستفيد المهمة من نافذة الإطلاق في ديسمبر 2028
• تشتمل الأجهزة على عنصر الطاقة والدفع الذي تم تطويره بالفعل لـ Lunar Gateway
• تحمل حمولة Skyfall ثلاث طائرات هليكوبتر بحجم Ingenuity

وتخطط وكالة ناسا لتفعيل المفاعل بعد وقت قصير من مغادرة مدار الأرض. يجب أن تستمر الرحلة حوالي عام. عند وصولها إلى المريخ، تطلق المركبة الفضائية مروحيات Skyfall. ستقوم هذه المركبات، المجهزة بكاميرات ورادار مخترق للأرض وأجهزة راديو، برسم خريطة لمواقع الهبوط المستقبلية والبحث عن المياه الجوفية والمساعدة في الملاحة للمهام القادمة.

الجدول الزمني يتطلب تسريع التنمية

يبدأ تطوير SR-1 Freedom في التسارع في يونيو 2026. ويتم التجميع والاختبار الرئيسي بين يناير وأكتوبر 2028. ويستغل الإطلاق فترة النقل إلى المريخ في وقت لاحق من ذلك العام.

وتعتزم الوكالة إعادة استخدام المكونات الموجودة لتقليل التكاليف والوقت. جاء جزء من نظام الدفع من خطط محطة البوابة القمرية، والتي تم تعديل نطاقها. وتشارك وزارة الطاقة الأمريكية في هذه المبادرة.

يسلط خبراء التكنولوجيا النووية الفضائية الضوء على كثافة طاقة الوقود. توفر الصابورة الصغيرة طاقة ثابتة دون الاعتماد على ظروف الإضاءة. وعلق سيمون ميدلبوره، من معهد العقود المستقبلية النووية بجامعة بانجور بالمملكة المتحدة، بأن المصدر النووي يفوق الوقود التقليدي في الكفاءة.

وعزز ليندساي هولمز، نائب رئيس المشاريع المتقدمة في شركة Analytical Mechanics Associates، المكاسب. يسمح الدفع الكهربائي النووي برحلات أطول بحمولة أكبر. ومع ذلك، يعتبر الموعد النهائي لعام 2028 عدوانيًا للغاية من قبل الكثيرين في الصناعة. تم إصدار القليل من التفاصيل الفنية الكاملة حتى الآن.

الاختلافات بين الدفع النووي والدفع الكيميائي

توفر الأنظمة الكيميائية قوة دفع عالية عند الإطلاق، ولكنها تستهلك الكثير من الوقود الدافع. تعطي التكنولوجيا الكهربائية النووية الأولوية لكفاءة الرحلات بين الكواكب. تولد الحرارة الناتجة عن الانشطار الكهرباء التي تعمل على تسريع الأيونات أو البلازما في أجهزة الدفع.

يقلل هذا النهج من وقت تعرض أطقم المستقبل للإشعاع الكوني. يمكن أن تستفيد البعثات المأهولة إلى المريخ في المستقبل، على الرغم من أن SR-1 عبارة عن تجربة غير مأهولة. يظل المفاعل غير نشط على الأرض ويبدأ العمل فقط في الفضاء، مما يقلل من المخاطر أثناء الإطلاق.

وتعتزم ناسا ووزارة الطاقة مشاركة تصميم المفاعل مع الصناعة بعد المهمة. ويتضمن الهدف إعداد قاعدة صناعية لأنظمة أكبر في المهمات القمرية وما وراء كوكب المشتري، حيث تفقد الألواح الشمسية فعاليتها.

Leia Também

دخل جايير بولسونارو إلى المستشفى في برازيليا لإجراء عملية جراحية في الكتف بعد الحصول على إذن قضائي

تكشف Formula 1 Miami GP عن الجدول الزمني الكامل للتدريب وتصنيف السباق في نهاية هذا الأسبوع

كشفت العائلة أن الممثل صامويل مونرو جونيور يكافح من أجل البقاء على قيد الحياة بعد إصابته بالتهاب السحايا غير المعالج لعدة أشهر

تمثل المهمة سابقة للاستكشاف المستقبلي

إذا نجحت، فإن SR-1 Freedom يمهد الطريق لمرحلة جديدة من استكشاف الفضاء الأمريكي. مظاهرة تخلق تاريخ الطيران للأجهزة النووية في الدفع. كما أنه يضع سوابق تنظيمية وإطلاقية.

تمثل حمولة Skyfall الجانب العلمي المباشر. ستقوم المروحيات بنقل الصور والبيانات التي تساعد في التخطيط للهبوط البشري. لا تَعِد المهمة بتخفيض كبير في وقت السفر باستخدام المفاعل الذي تبلغ طاقته 20 كيلووات، لكنها تؤكد صحة المفهوم على نطاقات أكبر.

وتشمل التحديات التقنية تكامل المفاعل مع أجهزة الدفع، وإدارة الحرارة الفراغية، والحماية من الإشعاع. وتراهن ناسا على الشراكات التجارية وإعادة استخدام الأجهزة للوفاء بالجدول الزمني.

ويأتي هذا الإعلان وسط خطط الوكالة الأخرى، مثل البعثات القمرية المتكررة وإنشاء قاعدة في القطب الجنوبي للقمر بحلول عام 2030. ويبرز SR-1 Freedom كأول اختبار للدفع النووي الكهربائي بين الكواكب.

التفاصيل الفنية لا تزال قيد التحديد

تم إصدار القليل من المواصفات الدقيقة للمركبة الفضائية. تُظهر المفاهيم الأولية هيكلًا يشبه السهم الممدود، حيث يكون المفاعل عند طرفه ونظام الدفع في القاعدة. وتتجاوز الطاقة الكهربائية 20 كيلووات، ومن المتوقع أن يستمر التشغيل لمدة عام على الأقل.

تعطي المهمة الأولوية لعرض التكنولوجيا على السرعة القياسية. يمكن للمفاعلات المستقبلية ذات الطاقة العالية أن تقلل الرحلات إلى المريخ بشكل كبير. في الوقت الحالي، ينصب التركيز على التحقق من صحة المفهوم باستخدام أجهزة حقيقية في الفضاء.

الخبراء الذين استشارتهم المنشورات الفنية يتابعون المشروع باهتمام. وتعتمد القدرة على الاستمرار على التنفيذ السريع على مدى العامين ونصف العام المقبلين. ولم تستجب وكالة ناسا لجميع طلبات التعليق التفصيلي حتى وقت كتابة المقالة.

وتستجيب المبادرة للمنافسة الجيوسياسية في الفضاء. تسعى الولايات المتحدة إلى الحفاظ على الريادة في تقنيات الاستكشاف المتقدمة. إن استخدام الطاقة النووية في الفضاء ليس جديدا في المولدات، بل في الدفع النشط للبعثات خارج مدار الأرض.

ما الذي يتغير بالنسبة للبعثات المستقبلية إلى المريخ؟

يمكن أن يؤثر عرض SR-1 على مشاريع الشحن والمركبات الفضائية المأهولة في ثلاثينيات القرن الحالي. تسمح كفاءة الدفع النووي الكهربائي بنقل كتلة أكثر فائدة بوقود أقل. وهذا يقلل من التكاليف والمخاطر في الرحلات الطويلة.

لقد أثبتت المروحيات مثل تلك الموجودة في Skyfall بالفعل قيمتها على المريخ مع Ingenuity، التي طارت جنبًا إلى جنب مع المركبة الجوالة Perseverance. سيقوم الأسطول الجديد بتوسيع رسم الخرائط الجوية والبحث عن الموارد تحت الأرض.

ناسا تخطط لتفعيل القاعدة الصناعية للمكونات النووية الفضائية. وينبغي لتقاسم التصاميم أن يحفز الابتكار الخاص. ويعمل المفاعل أيضًا كجسر لأنظمة الطاقة على سطح القمر، ومن المقرر أن يبدأ في عام 2030.

ولا يزال المشروع يواجه حالة من عدم اليقين بشأن التمويل والتنفيذ الفني الدقيق. يتطلب الجدول الزمني الضيق اتخاذ قرارات سريعة بشأن الموردين والاختبار. ومع ذلك، يشير هذا الإعلان إلى الأولوية الواضحة للوكالة في مجال الطاقة النووية في الفضاء السحيق.