كيف يمكن للساعة الذرية إيصال الرواد إلى المريخ في الوقت المناسب

بعبارات أبسط تستلزم الملاحة في المركبة الفضائية تحديد مكان المركبة الفضائية وإبقائها في مسارها إلى الوجهة المرغوبة، لكن الأمر ليس سهلاً مثل مجرد الانتقال من النقطة أ وهي الأرض إلى النقطة ب وهي كوكب أو جسم آخر في النظام الشمسي.

كيف يمكن للساعة الذرية إيصال الرواد إلى المريخ

يجب أن يواجه الملاحون تحديات حساب السرعة والتوجهات الدقيقة للأرض الدوارة، والوجهة المستهدفة الدوارة بالإضافة إلى المركبات الفضائية المتحركة، بينما يسافرون جميعًا في مداراتهم حول الشمس في وقت واحد، إذ تعني طريقة الملاحة هذه أنه بغض النظر عن المسافة التي تقطعها المهمة عبر النظام الشمسي فإن المركبة الفضائية لا تزال مقيدة بالأرض في انتظار أوامر من كوكب الأرض.

قام ملاحو وكالة ناسا مؤخرًا ببناء ساعة ذرية للفضاء السحيق، وهي جهاز بحجم محمصة الخبز سيسمح للمركبات الفضائية بالتحليق بأمان واستقلالية إلى وجهات مثل القمر والمريخ دون الحاجة إلى الاعتماد على تلك البيانات من الأرض، حيث ان الساعة تشبه إلى حد كبير أداة (GPS) صغيرة ومستقرة بما يكفي للطيران على متن مركبة فضائية.

لقد حقق العلماء رقمًا قياسيًا جديدًا لاستقرار الساعة الذرية على المدى الطويل في الفضاء، حيث تكون أكثر من ترتيب من حيث الحجم وأفضل من الساعات الذرية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

أهمية ساعة ديب سبيس ذري المركبات الفضائية

قالت جيل سيوبيرت، نائبة المحقق الرئيسي أن كل مركبة فضائية تستكشف الفضاء السحيق يقودها ملاحون هنا على الأرض، حيث ستعمل ساعة ديب سبيس ذري على تغيير ذلك من خلال تمكين الملاحة المستقلة على متن المركبة أو المركبة الفضائية ذاتية القيادة.

في الوقت الحالي لا تمتلك المركبات الفضائية التي تحلق خارج مدار الأرض نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتجد طريقها عبر الفضاء، إذ أن الساعات الذرية على الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ليست دقيقة بما يكفي لإرسال الاتجاهات إلى المركبة الفضائية عندما تكون بعيدة حتى أقل من ثانية قد تعني فقدان كوكب بأميال.

بدلاً من ذلك يستخدم الملاحون هوائيات عملاقة على الأرض لإرسال إشارة إلى المركبة الفضائية، والتي تنعكس على الأرض، حيث تقيس الساعات الدقيقة الموجودة على الأرض المدة التي تستغرقها الإشارة للقيام بهذه الرحلة ذات الاتجاهين، ويخبرهم مقدار الوقت عن بُعد المركبة الفضائية ومدى سرعتها، وعندها فقط يمكن للملاحين إرسال الاتجاهات إلى سفينة الفضاء وإخبارها إلى أين تذهب.

الملاحة الفضائية ثنائية الاتجاه

تعني الملاحة ثنائية الاتجاه أنه بغض النظر عن مدى عمق المهمة في الفضاء، فلا يزال يتعين انتظار إشارة تحمل أوامر لعبور المسافات الشاسعة بين الكواكب، حيث اكتسبت هذه العملية شهرة أثناء هبوط كوكب المريخ مثل كيوريوسيتي عندما انتظر العالم 14 دقيقة طويلة مع التحكم في المهمة للمركبة لإرسال رسالة مفادها أنها هبطت بأمان.

حيث أن هذا التأخير هو متوسط ​​وقت الانتظار، واعتمادًا على مكان وجود الأرض والمريخ في مداراتهما يمكن أن يستغرق الأمر من 4 إلى 20 دقيقة للإشارة أحادية الاتجاه للتنقل بين الكواكب، حيث يمكن لساعة ذرية صغيرة بما يكفي للطيران في مهمة ولكنها دقيقة بما يكفي لإعطاء اتجاهات دقيقة أن تلغي الحاجة إلى هذا النظام ثنائي الاتجاه.

حيث سيرسل الملاحون في المستقبل إشارة من الأرض إلى مركبة فضائية، مثل أبناء عمومتها الأرضية، حيث ستقيس الساعة الذرية للفضاء العميق على متنها مقدار الوقت الذي تستغرقه هذه الإشارة للوصول إليها، ويمكن لسفينة الفضاء بعد ذلك حساب موقعها ومسارها وإعطاء نفسها الاتجاهات بشكل أساسي، وأن وجود ساعة على متن الطائرة من شأنه أن يمكّن الملاحة اللاسلكية على متن الطائرة وعندما يقترن بالملاحة الضوئية، فإنه يوفر طريقة أكثر دقة وأمانًا لرواد الفضاء ليتمكنوا من التنقل بأنفسهم.

يحتوي هذا التنقل أحادي الاتجاه على تطبيقات للمريخ وما وراءه، حيث ستكون هوائيات (DSN) قادرة على التواصل مع بعثات متعددة في وقت واحد عن طريق بث إشارة واحدة في الفضاء، إذ يمكن للتكنولوجيا الجديدة تحسين دقة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على الأرض، ويمكن لمركبات فضائية مختلفة مع الساعات الذرية في الفضاء السحيق أن تدور حول المريخ، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة تشبه نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والتي من شأنها أن تعطي توجيهات للروبوتات والبشر على السطح.