عادل الشهراني 
بالنسبة للجيل القادم من مهمات استكشاف الفضاء السحيق التابعة لوكالة ناسا، ستحتاج المركبة الفضائية إلى التزود بالوقود في مدار حول الأرض قبل الاندفاع إلى النظام الشمسي. تمامًا كما تحتاج مضخة الغاز إلى فوهة لتناسب خزان الوقود، قد تحتاج المركبات الفضائية المستقبلية إلى جهاز خاص لملئه قبل المغادرة، يُعرف باسم قارورة التبريد.
ستسمح أدوات التبريد للمركبة الفضائية بالاتصال بمستودع الوقود المداري المستقبلي، والذي سيكون بمثابة محطة وقود في الفضاء. تأتي هذه التكنولوجيا مصحوبة بالتحدي المتمثل في نقل السوائل المبردة أو شديدة البرودة بشكل موثوق دون فقدان الوقود الدافع أو الأداء. يجب أن تظل المواد الدافعة المبردة مثل الهيدروجين السائل والأكسجين السائل باردة إلى مئات الدرجات تحت الصفر فهرنهايت، مما يفرض متطلبات صارمة على المواد والأختام والآليات التي تحركها.
قال ترافيس بيلشر، مدير مشروع المقرنة المبردة في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل، ألاباما: “لم يتم مطلقًا إعادة التزود بالوقود المبرد داخل المدار بين مركبتين فضائيتين، ويظل أحد أصعب التحديات الهندسية في رحلات الفضاء”. “تعد عمليات نقل الوقود الدافع ضرورية لأنواع المهام التي تريد ناسا القيام بها في المستقبل، لذا فإن تطوير قارنة التوصيل التي يمكنها التعامل مع الوقود الدفعي شديد البرودة يعد خطوة حاسمة لجعل هذه القدرة حقيقة واقعة.”
لا تعد المقرنات الأرضية مثل تلك المستخدمة لملء SLS (نظام الإطلاق الفضائي) لمهمات Artemis خيارًا لعمليات نقل الوقود الدافعة في المدار. يتم إطلاق هذه القارنات بسرعة عند إطلاق الصاروخ ويجب إعادة توصيلها يدويًا للرحلة التالية. كما أنها ليست مصممة للعمل في بيئة الفضاء القاسية وهي أكبر بكثير من تلك المستخدمة لملء خزان الوقود في مركبة فضائية تدور حولها.
ولمواجهة هذه التحديات، قامت وكالة ناسا باختبار أداة التوصيل المبرد التي طورتها شركة L3Harris.
وقال بيلشر: “إن أدوات التبريد التي نعمل عليها يمكن أن يتم ربطها وفصلها عدة مرات وهي مؤتمتة بالكامل، لذلك لا يضطر رواد الفضاء إلى القيام بالسير في الفضاء لنقل الوقود الدافع”. “إنها مصممة بإحكام لاستيعاب المساحة والحجم لتصميمات الخزانات المتوقعة.”
أجرى فريق مشترك من ناسا وL3Harris مؤخرًا نوعين من الاختبارات في ناسا مارشال. للتأكد من قدرة القارنة المبردة على التعامل مع درجات الحرارة شديدة البرودة التي سيتعرض لها، يقومون بتشغيل النيتروجين السائل عند درجة حرارة تقل عن 321 درجة فهرنهايت من خلال عدة تكوينات متصلة ومنفصلة لمراقبة كيفية تفاعل القارنة مع الانكماش الحراري والتدفق والاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة بين الوقود الدافع والمواد.
كما قام الفريق أيضًا بإخضاع المُقرنة المبردة لاختبارات تشغيلية لتحديد حدود أدائها. في هذا الإعداد، يتم تثبيت نصف قارنة التوصيل على طاولة روبوتية يمكنها التحرك والدوران في أي اتجاه، مما يسمح لها بمحاكاة الالتحام غير المنتظم مع النصف الآخر، الذي يظل خارج الطاولة. تم تصميم أداة التبريد المبردة لاستيعاب بعض الاختلال في حالة عدم محاذاة المركبة الفضائية والمستودع بشكل مثالي عند الالتحام.
وقال بيلشر: “إن هذه القارنات المبردة ما زالت في مرحلة مبكرة جدًا من التطوير، لذا يركز الاختبار في الغالب على الوظائف الأساسية”. “ستعمل حملات الاختبار المستقبلية على تصميمها لمهام محددة واختبارها بشكل أكثر شمولاً بناءً على متطلبات المهمة.”
تم إجراء اختبار القارنة المبردة كجزء من إعلان فرصة التعاون لعام 2022، وهي شراكة تزود فيها مراكز ناسا شركات مختارة بالخبرة والمرافق والأجهزة والبرامج مجانًا.
يشرف مشروع محفظة إدارة السوائل المبردة، وهو فريق مشترك بين الوكالات ومقره في مركز مارشال وجلين للأبحاث التابع لناسا في كليفلاند، على تطوير أداة التبريد.
لمعرفة المزيد حول التعامل مع السوائل المبردة، قم بزيارة:
