ربط الأرض بالقمر: الأقمار الصناعية القمرية

ربط الأرض بالقمر: الأقمار الصناعية القمرية

منذ زمن سحيق ، كان الناس يحدقون بدهشة في القمر. يوحي ضوءها اللطيف بالرومانسية ، ويقوي احتضانها القوي المد والجزر ، بل إنه يُلام أحيانًا على الجنون.

كان القمر ذات يوم مجالًا للآلهة ؛ تتميز العديد من الأساطير بآلهة القمر. لكن البشر هم مستكشفون ، يبحرون لاكتشاف عوالم جديدة ، وقبل خمسة عقود ، استقبل القمر الصناعي الطبيعي للأرض أول زواره.

الآن بينما تضع الفرق الدولية في جميع أنحاء العالم خططًا لإعادة زيارة القمر ، تعمل وكالة الفضاء الأوروبية على توضيح أفضل السبل لتسهيل هذا الاستكشاف.

يعتمد استكشاف القمر على الخبرة الواسعة المتوفرة عبر وكالة الفضاء الأوروبية. مع ظهور اقتصاد قمري جديد ، سيخلق فرصًا جديدة تشمل الروبوتات والموائل ووسائل النقل. تشترك البعثات إلى القمر في احتياجات اتصال وملاحة مماثلة يمكن تلبيتها باستخدام كوكبة من الأقمار الصناعية القمرية. في إطار مبادرة “ضوء القمر” للوكالة ، تستكشف وكالة الفضاء الأوروبية مع الصناعة الحلول التقنية اللازمة جنبًا إلى جنب مع نماذج التسليم لتوفير خدمات الاتصالات والملاحة القمرية. الائتمان: ESA

طموحات جريئة

القمر هو أقرب جار لنا في الفضاء. إن قربه الجذاب يجعله المكان الطبيعي لاختبار كيف يمكن للناس اتخاذ الخطوات التالية إلى المريخ وما بعده.

تتنبأ الطموحات الجريئة باستكشاف المناطق القطبية القمرية من خلال التعاون الدولي ، مع العشرات من المهمات التجارية والمؤسسية المختلفة جدًا إلى القمر المخطط لها بالفعل لهذا العقد.

يخطط برنامج Artemis التابع لوكالة ناسا لإعادة البشر إلى القمر بحلول عام 2024 ، وبالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية وشركاء آخرين ، يعتزم إنشاء بوابة مع أماكن معيشة لرواد الفضاء في مدار حول القمر. ستكون البوابة موطنًا لرواد الفضاء الأوروبيين وكذلك من جميع أنحاء العالم ، وستحتوي على وحدة اتصالات طورتها وكالة الفضاء الأوروبية.

تعمل وكالة الفضاء الأوروبية على خطط لمركبة لوجستية أوروبية كبيرة لتوفير أنواع مختلفة من المهمات غير المأهولة ، بدءًا من عمليات الإمداد لرواد فضاء Artemis ، إلى بعثات عرض العلوم والتكنولوجيا الروبوتية المستقلة وحتى مهمة العودة إلى القمر لجلب عينات إلى المختبرات على الأرض. وتتوخى عمليات الإطلاق المنتظمة التي تبدأ في الجزء الأخير من هذا العقد وتستمر حتى 2030.

قبل ذلك ، من المقرر إطلاق مركبة فضائية Lunar Pathfinder المصممة لتوفير خدمات اتصالات ميسورة التكلفة للبعثات القمرية ، ربما بحلول نهاية عام 2022. وستكون المركبة الفضائية ، التي تم تطويرها بالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية ، بمثابة عامل تمكين للمهام القطبية والبعيدة المدى والتي ، بدون خط رؤية مباشر للأرض ، سيكون عليهم خلاف ذلك شراء مركباتهم الفضائية الخاصة بترحيل الاتصالات.

تأتي العديد من المبادرات الأخرى من مؤسسات الفضاء الرئيسية في الصين والهند واليابان وروسيا ، فضلاً عن الكيانات الخاصة في جميع أنحاء العالم.

مشروع ضوء القمر

لتحقيق النجاح ، تتطلب كل من هذه الخطط الطموحة قدرات ملاحة واتصالات موثوقة. سيكون بناء هذه بشكل مستقل مكلفًا ومعقدًا وغير فعال.

إذا تم الاستعانة بمصادر خارجية لهذا العمل لمجموعة من شركات الفضاء التي يمكن أن تضع كوكبة من الأقمار الصناعية حول القمر ، فإن كل مهمة فردية ستصبح أكثر فعالية من حيث التكلفة.

إن وجود نظام واحد مخصص للاتصالات والملاحة القمرية يمكن أن يقلل من تعقيد التصميم ، وتحرير البعثات للتركيز على أنشطتها الأساسية.

نظرًا لأن البعثات يمكن أن تعتمد على خدمات الاتصالات والملاحة المخصصة هذه ، فإنها ستكون أخف وزناً. هذا من شأنه أن يوفر مساحة لمزيد من الأدوات العلمية أو البضائع الأخرى.

ومن شأن خدمة اتصالات وملاحة دقيقة وموثوقة أن تمكن البعثات من الهبوط أينما تريد. يمكن لعلماء الفلك الراديوي إنشاء مراصد على الجانب الآخر من القمر. يمكن للمركبات الجوالة أن تتحرك فوق سطح القمر بسرعة أكبر. حتى أنه يمكن أن يتيح التشغيل عن بعد للعربات الجوالة وغيرها من المعدات من الأرض.

على مدى السنوات الثلاث الماضية ، عملت وكالة الفضاء الأوروبية مع شركاء صناعيين لاستكشاف سوق القمر. كجزء من مبادرة تسمى ضوء القمر ، تجري وكالة الفضاء الأوروبية الآن تحليلات عميقة للبعثات القمرية المخطط لها ومواصلة تطوير الحلول الممكنة ، التقنية والمتعلقة بالأعمال ، لتوفير خدمات الاتصالات والملاحة للقمر.

إلقاء الضوء على الاحتمالات

مدار القمر مقفل تدريجيًا على الأرض ، مما يعني أنه يدور مرة واحدة أثناء دورانه حول الكوكب. نتيجة لذلك ، فإنه يظهر دائمًا نفس الوجه للأرض.

ستمكن مجموعة من الأقمار الصناعية القمرية البعثات من البقاء على اتصال دائم مع الأرض ، حتى عندما تكون على الجانب البعيد من القمر. يمكن أن تسمح هذه الكوكبة أيضًا بالملاحة القمرية في المناطق التي لا توجد بها رؤية مباشرة للأرض ، وتدعم على سبيل المثال هبوط المعدات العلمية في المكان المقصود بالضبط ، بغض النظر عن بُعد الموقع.

سيسمح للبعثات إلى المناطق القطبية للقمر بالبقاء على اتصال مع الأرض وأي قاعدة قمرية.

أخيرًا ، قد يؤدي خفض سعر تذكرة استكشاف القمر إلى تمكين مجموعة أكبر من الدول الأعضاء في وكالة الفضاء الأوروبية من إطلاق بعثات قمرية وطنية خاصة بهم. حتى في ظل ميزانية منخفضة نسبيًا ، ستكون دولة الفضاء الناشئة قادرة على إرسال مهمة مكعبات علمية إلى القمر ، مما يلهم الجيل القادم من العلماء والمهندسين.

استكشاف الحلول

على مدى السنوات القليلة الماضية ، أجرت وكالة الفضاء الأوروبية العديد من دراسات الجدوى ، داخليًا وبالتعاون مع الصناعة ، لفهم سوق القمر ومعاييره الخاصة بالمستخدم والعمل ، ولاستكشاف التطبيقات التقنية الممكنة لمثل هذه البنية التحتية.

تتضمن المفاهيم الأولية العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مختلفة حول القمر مما يوفر للمهمات القمرية خدمات اتصالات وملاحة موثوقة في الوقت الحقيقي.

يمكن أن تدعم خدمات الملاحة العمليات الحرجة للمهام مثل المدار القمري والهبوط على سطح القمر والقيادة في الوقت الحقيقي للمركبة وصعود القمر.

ستتجاوز سعة البيانات بين الأرض والقمر تدريجياً عدة مئات من الميجابت في الثانية لخدمات الترحيل المجمعة ، مما يسمح بقدرات بيانات البعثات القمرية التي تقارن جيدًا بالتلفزيون المنزلي وتدفق الأفلام.

من المتوقع أن يزداد الطلب على البيانات بشكل حاد بعد عام 2028.

الخطوات التالية

دعت وكالة الفضاء الأوروبية الشركات المستعدة لدراسة وتصميم كوكبة قمرية للتعبير عن اهتمامها بمبادرة ضوء القمر. دخلت الوكالة في محادثات مع الأطراف المهتمة ، التي أعدت الآن مقترحات الخطوط العريضة التي تسلط الضوء على خلفيتها وخبراتها ، وتشرح نموذج الأعمال والخدمات المقترح ، واقتراح الشراكة ، ومسودة مفهوم النظام. هذا هو الجزء الأول من عملية المناقصة على مرحلتين. في المرحلة الثانية ، ستدعو الوكالة الشركات المختارة لتقديم عطاء نهائي لتعريف مفصل للخدمة الشاملة.

ومن المتوخى عقد ما يصل إلى عقدين متوازيين ممول بالكامل مع وكالة الفضاء الأوروبية. من المتوقع أن يتم منح هذه العقود في أوائل عام 2021.