أنظمة المركبة الفضائية

[حكم مصارعه]

• أنظمة المركبة الفضائية

كل التلسكوبات تمتلك أنظمة بصرية، وبعضها يمتلك أجهزة متخصصة. يمتلك هابل متطلبات إضافية لأنه يعمل في الفضاء –يُحلق التلسكوب في الواقع على شكل مركبة فضائي. لذلك، هناك عدة أنظمة دعم للمركبة الفضائية في موقعها من أجل الحفاظ على قدرة المناورة لدى هابل في الفضاء. كما تحيط هذه الأنظمة بجسم التلسكوب.

هوائي الاتصالات

بشكلٍ مشابه للروبوت أو حاسوب في الفضاء، يستجيب هابل للتعليمات التفصيلية القادمة من أشخاص موجودين على الأرض. كما يمتلك هابل هوائيات اتصال بحيث يُمكن للفلكيين والتقنيين الاتصال مع التلسكوب لإخباره بما عليه فعله، ومتى يجب عليه القيام بذلك. لذا تقوم أربعة هوائيات بإرسال واستقبال المعلومات بين التلسكوب وفريق عمليات الطيران الموجود في مركز غودارد لرحلات الفضاء في غرينبلد بميريلاند.

يتصل العلماء مع التلسكوب بوساطة القمر الصناعي نظام إرسال البيانات والتعقب (TDRS). وحاليا، يُوجد خمسة أقمار صناعية (TDRS) تقع في مواقع مختلفة من السماء.
من أجل أن يعمل هذا النظام، يجب أن يكون أحد هذه الأقمار الصناعية مرئيا على الأقل بالنسبة لخط نظر المركبة الفضائية. يُمكن للعلماء أن يتفاعلوا مباشرة مع التلسكوب خلال الأوقات التي تكون فيها هذه الأقمار الصناعية مرئية، مما يسمح لها بإجراء تغيرات صغيرة في توجيه المركبة الفضائية من أجل تحسين المراقبات المخطط لها.
لا تؤثر قابلية رؤية الأقمار الصناعية على المراقبة المخطط لها لأن الأوامر يتم إعطائها بشكل محترف. فعندما لا يوجد أي من الأقمار الصناعية ضمن وضعية مرئية من قبل المركبة الفضائية، يقوم مسجل بيانات قاص بتخزين المراقبة. فيتم تخزين البيانات وإرسالها إلى الأرض خلال فترات تكون فيها الأقمار الصناعية مرئية.

الألواح الشمسية من أجل الطاقة

يحتاج هابل إلى الكهرباء ليعمل. ولأنه ليس بالإمكان ربطه مع مصدر طاقة أرضي، فإنه يعمل بالاعتماد على ضوء الشمس، جاعلا منها أداة لنقل الطاقة لاسلكيا. يرافق التلسكوب لوحان شمسيان على شكل أنابيب زرقاء. ويمتلك كل لوح غطاء من الخلايا الشمسية، التي تُحول طاقة الشمس إلى كهرباء بقدرة 2800 واط. تُحول الألواح الشمسية الطاقة مباشرة إلى كهرباء من أجل تشغيل الأدوات العلمية للتلسكوب، والحواسيب والمرسلات الراديوية.

تخزن بعض الطاقة المولدة في بطاريات يلجأ إليها التلسكوب عند وجوده في ظل الأرض، إذ يعاني التلسكوب من هذا الأمر لمدة 36 دقيقة في كل دورة من دوراته التي تستغرق 97 دقيقة للدورة الواحدة. تحتوي كل بطارية، عندما تكون ممتلئة، على طاقة كافية لدعم التلسكوب أثناء وجوده في وضع العمليات العلمية العادية وهو وضع يستمر لـ 7.5 ساعة، أي خمس دورات.

صُممت الألواح الشمسية لتستبدل من قبل رواد الفضاء، كما يمكن طيها بحيث تتلاءم مع رحلة المكوك وصولا إلى هابل أو انطلاقا منه.

حواسيب هابل وتشغيله

يُوجد في هابل العديد من الحواسيب، وبضعة معالجات ميكروية في أجهزته العلمية للقيام بتشغيل كل الأنظمة الفرعية على متنه. إذ يُوجد على متن التلسكوب حاسوبان أساسيان، يقوم أحدهما بالتحدث مع الأجهزة واستقبال البيانات منها، ومن ثمَّ إرسال البيانات إلى وحدات الواجهة من أجل إرسالها إلى الأرض، ويقوم أيضا بإرسال الأوامر ومعلومات الوقت إلى الأجهزة. في حين يقوم الحاسب الرئيس الآخر بمعالجة وظائف الجيروسكوبات، والنظام الفرعي للتحكم بالتوجيه، ووظائف أنظمة أخرى.
تحتضن كل أداة العديد من الحواسيب الصغيرة والمعالجات الميكروية، التي تقوم بنشاطاتها بشكلٍ مباشر. توجه هذه الحواسيب عملية دوران عجلات المرشحات، وتفتح وتغلق مصدات التعريض، كما تحافظ على درجة حرارة الأجهزة العلمية، وتجمع البيانات، وتُخاطب الحواسيب الرئيسية.

بنية هابل وعموده الفقري

كان على مصممي تلسكوب هابل الأخذ بعين الاعتبار ظروف عمل التلسكوب. فهابل سيتعرض إلى جاذبية معدومة، ودرجات حرارة متطرفة جدا، إذ تهتز درجات الحرارة بفوارق تصل إلى 100 درجة فهرنهايت خلال الرحلة الواحدة له.

من أجل مواجهة بيئة العمل القاسية هذه، زود هابل بغطاء مكون من عوازل متعددة الطبقات (MLI) تقوم بحماية التلسكوب من درجات الحرارة المتطرفة والشديدة.
أثناء مهمة الخدمة الرابعة عام 2009، أضاف رواد الفضاء ألواح عزل، تعرف بطبقات الغطاء الخارجية الجديدة (NOBLs)، فوق قسم من التلسكوب. كما عوضت NOBLs عن أقسام من الغطاء تحطمت جراء التعرض لظروف قاسية جدا. ويُوجد أسفل طبقة العزل طبقة من الألمنيوم خفيف الوزن، وهو درع يقدم بنية خارجية للمركبة الفضائية ويحتضن النظام البصري للتلسكوب والأجهزة العلمية.

يرتبط النظام البصري لهابل مع بعضه البعض بدعامات، يصل طول الواحدة منها إلى 210 إنش (5.3 متر)، وقطرها إلى 115 إنش (2.9 متر) أما وزنها فهو 252 ليبرا (114 كيلوغرام). وهي مصنوعة من إيبوكسي الغرافيت –وهي المادة نفسها المستخدمة في العديد من أندية الغولف، ومضارب كرة المضرب والدراجات. إيبوكسي الغرافيت عبارة عن مادة قاسية وقوية جدا وخفيفة الوزن، تقاوم كلا من التمدد والانكماش في الظروف المتطرفة.

• الأجهزة العلمية

يمتلك تلسكوب هابل الفضائي ستة أجهزة علمية –كاميراته، ومحللاته الطيفية، وحساسات التوجيه الدقيق –تعمل معاً أو بشكل مستقل من أجل جلب الصور الرائعة القادمة من أبعد حدود الفضاء. وقد تم تصميم كل جهاز من أجل رصد الكون بطريقة فريدة.

الكاميرا الكوكبية واسعة المجال 3:
يُمكن استخدامها من أجل دراسة الأجسام في كل مكان انطلاقا من الكون البعيد وصولا إلى الحديقة الخلفية لنظامنا الشمسي. تساعد هذه الأداة في فحص طريقة تطور المجرات مع مرور الزمن، وتاريخ المجرات المنفردة، وغموض الطاقة المظلمة –القوة الغريبة التي يُعتقد بأنها مسؤولة عن تسارع التوسع الكوني.

المحلل الطيفي للأصول الكونية:
يقوم بشطر الإشعاع فوق البنفسجي إلى مكونات يُمكن دراساتها بالتفصيل، ويُستخدم في العادة من أجل فحص التطور المجري، وتشكل الكواكب، وظهور العناصر الضرورية من أجل الحياة، بالإضافة إلى الشبكة الكونية المؤلفة من الغاز الموجود بين المجرات.

الكاميرا الاستقصائية المتقدمة:
تُجري عمليات المسح الخاصة بالكون وتدرس طبيعة وتوزع المجرات. تدرس هذه الكاميرا أيضاً إصدارات الأشعة فوق البنفسجية القادمة من النجوم، كما تلتقط صوراً للكواكب الأخرى الموجودة في نظامنا الشمسي، وتُستعمل من أجل البحث عن كواكب في النجوم المجاورة لنا.

الكاميرا القريبة من تحت الأحمر والمقياس الطيفي متعدد الأجسام:
هو الحساس الحراري لهابل. تجعله حساسيته للضوء تحت الأحمر مفيداً من أجل رصد الأجسام التي تُحجب من قبل الغاز والغبار بين-النجميين (مثل مواقع الولادة النجمية والأغلفة الجوية الكوكبية) ومن الإبحار أيضاً في الفضاء السحيق.

المحلل الطيفي التصويري لتلسكوب الفضاء:
عبارة عن جهاز متعدد الاستخدامات ويلعب دوراً مشابهاً بطريقة ما لموشور، حيث يقوم بفصل الضوء القادم من الكون إلى مكوناته اللونية الأساسية، كما هو موضح في الصورة. يُستخدم STIS من أجل دراسة الثقوب السوداء، ومكونات المجرات، والأغلفة الجوية للكواكب الموجودة حول النجوم الأخرىبالإضافة إلى العديد من الأمور الأخرى.

حساسات التوجيه الدقيق:
أجهزة استهداف تقوم بالإقفال على "النجوم المُرشدة" وتقيس مواقعها بالنسبة للجسم الذي يتم رصده. يحفظ التحاذي الذي يعتمد على القراءات الدقيقة تلسكوب هابل موجوداً في الاتجاه الصحيح. وتُستخدم الحساسات أيضاً من أجل إجراء قياسات سماوية.

أُزيلت عام 2009:
الكاميرا الكوكبية واسعة المجال 2: كانت الجهاز الأساسي وراء الكثير من أشهر صور تلسكوب هابل. بكونها الجهاز الرئيسي على متن هابل، حتى تركيب الكاميرا الاستقصائية المتقدمة في العام 2002، اُستخدمت الكاميرا الكوكبية واسعة المجال 2 من أجل رصد كل شيء تقريبا. إلى أن تم إزالة هذه الكاميرا عام 2009 خلال مهمة الخدمة 4، والاستعاضة عنها بالكاميرا واسعة المجال 3.



أزيلت عام 2002:
كاميرا الأجسام الخافتة: كانت بمثابة العدسة المقربة لهابل. سجلت صورا تفصيلية على امتداد حقل رؤية صغير، وقد تم استبدال هذا الجهاز بالكاميرا الاستقصائية المتقدمة في بدايات عام 2002.

https://nasainarabic.net/hubble/portal/page/hubble-spacecraft-support-systems