أكدت وكالة الفضاء الأمريكية إرسال أول مركبة فضائية بين الكواكب مزودة بالدفع النووي بنهاية العقد الحالي. ومن المقرر أن تنطلق المهمة المسماة SR-1 Freedom في ديسمبر 2028 متجهة إلى الكوكب الأحمر. قدم مدير المؤسسة، جاريد إسحاقمان، المبادئ التوجيهية للمشروع خلال حدث صناعي عقد مؤخرًا. ستوفر المعدات عرضًا غير مسبوق لنظام كهربائي نووي يعمل في الفضاء السحيق.
يعكس الجدول الزمني المتسارع الضغط الدولي على قطاع الطيران. ويشير الخبراء إلى أن التقدم السريع لبرامج مماثلة في الصين وروسيا أجبر على تقديم مواعيدها. توفر التكنولوجيا الجديدة كفاءة في استخدام الطاقة أعلى بكثير من المحركات الكيميائية التقليدية. يكتسب التطوير العملي للهياكل زخمًا اعتبارًا من يونيو 2026.
يضمن المفاعل الانشطاري طاقة ثابتة بعيدًا عن ضوء الشمس
يتكون القلب التشغيلي لـ SR-1 Freedom من مفاعل انشطاري قادر على توليد أكثر من 20 كيلووات من الطاقة الكهربائية. ويستخدم النظام اليورانيوم المخصب بدرجة منخفضة وبجرعة عالية، وهي مادة مصنفة بالاختصار HALEU. يوفر هذا المفاعل الشحنة اللازمة لتشغيل المحركات الكهربائية للسفينة. تقوم هذه المحركات بإخراج الغاز المتأين إلى الفراغ. تخلق العملية قوة دفع مستمرة ومستقرة طوال الرحلة.
تختلف الآليات بشكل جذري عن الصواريخ التقليدية. يحرق الدفع الكيميائي خليطًا من الهيدروجين والأكسجين السائل في انفجارات قصيرة وعنيفة. يعمل النموذج النووي الكهربائي لعدة أشهر متتالية باستخدام الحد الأدنى من الوقود الدافع. تتيح لك المدخرات الجماعية نقل المعدات الثقيلة. تصل الكفاءة لكل كيلوغرام إلى مستويات مستحيلة بالنسبة لمحركات الاحتراق.
يتغلب الابتكار أيضًا على المشكلة المزمنة المتمثلة في التقاط الضوء. يفقد الإشعاع الشمسي قوته بشكل كبير في المدارات خارج المريخ. استخدمت المجسات المبكرة مثل فوييجر وكاسيني المولدات الكهربائية الحرارية للنظائر المشعة للحفاظ على تشغيل الأجهزة. يمثل مفاعل SR-1 Freedom قفزة تكنولوجية كبيرة. يوفر الهيكل طاقة كافية لتحريك السفينة بأكملها، وليس فقط أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متنها.
تقوم الوكالة بإعادة استخدام المكونات للوفاء بالمواعيد النهائية الضيقة
يتطلب التقويم الهندسي سرعة غير عادية وفقًا للمعايير الحكومية. تتم مرحلة التجميع المكثفة واختبارات الضغط في الفترة ما بين يناير وأكتوبر 2028. ويحتاج الفريق إلى التأكد من أن المركبة الفضائية جاهزة لنافذة النقل المداري في ديسمبر. توفر هذه الفترة المحددة أقصر طريق بين الأرض والمريخ.
تتضمن استراتيجية تجنب التأخير إعادة تدوير المشاريع السابقة. قام الفريق الهندسي بتعديل أجزاء من نظام الدفع المصمم أصلاً لمحطة Gateway القمرية. لقد شهد نطاق القاعدة المدارية تغييرات حديثة. تعمل وزارة الطاقة الأمريكية كشريك مباشر في تكييف الآلية. توحيد الجهود يقلل من التكاليف الإجمالية للمشروع.
ويقيم الباحثون النوويون السيناريو بتفاؤل حذر. وسلط سيمون ميدلبوره، الباحث في معهد المستقبل النووي بجامعة بانجور، الضوء على كثافة الطاقة التي لا تقبل المنافسة للمادة المشعة. وأكدت ليندساي هولمز، نائب رئيس المشاريع المتقدمة في شركة Analytical Mechanics Associates، أن هذه التقنية تجعل الرحلات الطويلة مع الثبات الكامل قابلة للتطبيق. ومع ذلك، يعتبر العديد من المتخصصين في الصناعة أن هدف 2028 عدواني للغاية. هناك نقص في البيانات الفنية العامة حول حماية المعدات.
تشكل المروحيات المستقلة الحمولة العلمية الرئيسية
من المتوقع أن تستمر الرحلة بين الكواكب لمدة اثني عشر شهرًا. تحمل المركبة الفضائية حزمة من الأدوات العلمية تسمى Skyfall. تضم الوحدة ثلاث طائرات هليكوبتر مستقلة ذات أبعاد مشابهة لطائرة Ingenuity بدون طيار. يبدأ الأسطول الجوي مهمته بمجرد وصول السفينة الرئيسية إلى مدار المريخ.
- يظل المفاعل النووي مغلقًا على المنصة ويبدأ التشغيل بعد 48 ساعة فقط من الإطلاق.
- يحافظ الدفع الكهربائي على قوة دفع ثابتة لمدة عام تقريبًا في الفضاء الخارجي.
- وتضمن النافذة الفلكية لشهر ديسمبر 2028 المسار المثالي لاعتراض الكوكب.
- يدمج الجهاز الرئيسي عنصر الطاقة الذي تم تطويره في البداية لمدار القمر.
- تعمل حمولة Skyfall على تحرير المركبات الجوية لاستكشاف الغلاف الجوي ورسم الخرائط السطحية.
وتحمل الطائرات بدون طيار كاميرات عالية الدقة ورادارًا مخترقًا للأرض. وستطير المعدات فوق الحفر والسهول بحثًا عن خزانات المياه الجوفية. ستساعد البيانات التي تجمعها أجهزة الاستشعار في رسم خريطة للمناطق الآمنة لهبوط المهام المأهولة في المستقبل. ستعمل أجهزة الراديو المدمجة في الطائرات على إنشاء شبكة اتصالات محلية.
الأمن التشغيلي وتأثيره على الاستكشاف المستقبلي
ويقلل بروتوكول الأمان من مخاطر الحوادث الإشعاعية في الغلاف الجوي للأرض. ويصعد المفاعل إلى الفضاء وهو خامل تماما. يبدأ الانشطار فقط عندما تصل المركبة إلى مسافة آمنة من كوكبنا. كما يقلل التكوين النووي الكهربائي من وقت تعرض رواد الفضاء للإشعاع الكوني في الرحلات المستقبلية. سوف تطير طائرة SR-1 Freedom بدون طيار ولكنها ستقوم بالتحقق من صحة أنظمة دعم الحياة.
تخطط الحكومة الأمريكية لنقل المعرفة المكتسبة إلى القطاع الخاص. وستتشارك وكالة الفضاء ووزارة الطاقة التصاميم الصناعية للمفاعل بعد اكتمال المهمة. ويهدف هذا الإجراء إلى إنشاء سلسلة توريد قادرة على بناء محركات أكبر. وستكون الآلات الثقيلة ضرورية لتركيب القواعد في القطب الجنوبي للقمر بحلول عام 2030. كما تمهد التكنولوجيا الطريق لاستكشاف أقمار المشتري.
تُظهر الرسومات المفاهيمية السفينة بشكل سهم ممدود. المفاعل معزول في الواجهة الأمامية، بينما تشغل أجهزة الدفع القاعدة الخلفية. يساعد الفصل المادي في الإدارة الحرارية في الفراغ ويحمي أجهزة الاستشعار من الإشعاع الداخلي. ويشكل نجاح المشروع سوابق تنظيمية جديدة لإطلاق المواد الانشطارية. يركز الفريق الهندسي الآن على اختيار الموردين التجاريين الذين سيقومون بتصنيع دروع الحماية الحرارية.