حدد العلماء الصينيون نقاط الضعف الحرجة في نظام الهبوط على سطح القمر ذو المحرك الواحد التابع لناسا
تعتمد فلسفة التصميم وراء الهندسة القمرية الأمريكية بشكل كبير على محرك رئيسي واحد عالي الأداء مسؤول عن مراحل المهمة الحرجة. أثناء الهبوط، يتحكم هذا المحرك في الرحلة بأكملها من مدار القمر إلى سطح القمر. عند الصعود، يصبح نفس نظام النقطة الواحدة هو الوسيلة الوحيدة لإعادة رواد الفضاء إلى المدار القمري. إن الافتقار إلى التكرار يعني أن أي خلل من شأنه أن يلغي أي خيار للنسخ الاحتياطي، وهو القلق الذي تم تسليط الضوء عليه في دراسة تمت مراجعتها من قبل النظراء ونشرت في مجلة علوم وتكنولوجيا الفضاء الصينية في مارس، والتي تقول إن النظام “يحتوي على بعض نقاط الضعف الصارخة”. وعلى النقيض من ذلك، تتبنى مركبة الهبوط على القمر التي تقترحها الصين نهجا متعدد المحركات. تم تطويره من قبل فريق المختبر الوطني في شنغهاي، ويستخدم أربعة محركات دفع متغيرة تنتج أكثر من 30 كيلونيوتن بشكل جماعي. حتى لو تعطل أحد المحركات تمامًا، فإن الثلاثة المتبقية ستظل تنتج قوة دفع مماثلة للمحرك الرئيسي لمركبة أوريون الفضائية التابعة لناسا. يركز النقاش حول سلامة الصعود إلى القمر على التكرار مقابل القيود الجماعية. وبعيدًا عن نظام الدفع الأساسي، يتضمن التصميم طبقة حماية إضافية تهدف إلى تحسين مرونة المهمة. إذا توقفت المحركات الرئيسية عن العمل، فلا يزال من الممكن تفعيل ستة محركات دفع أصغر حجمًا للتحكم في المدار على سطح القمر، مما يوفر مسارًا بديلاً للصعود السريع. هذا التكرار يثير سؤالًا هندسيًا أوسع: إذا كانت المحركات المتعددة توفر أمانًا أكبر من محرك واحد، فلماذا لا يتم اعتمادها عالميًا، حسبما كتبت صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست. القيد هو الكتلة، حيث أن المحركات الإضافية عادةً ما تزيد من الوزن الإجمالي للمركبة، مما يقلل من الكفاءة وقدرة الحمولة. وقد تناول الفريق الهندسي الصيني هذه المقايضة من خلال التحسين الهيكلي المعروف باسم خزان الحاجز المشترك، والذي يدمج تخزين الوقود بشكل أكثر كفاءة ويقلل الكتلة الزائدة مع الاستمرار في تمكين التكوين متعدد المحركات. قدمت الصين تصميمًا جديدًا للخزان في مركبة فضائية مأهولة تستخدم نظام تغذية بالضغط، حيث يتم فصل الوقود والمادة المؤكسدة بجدار مشترك، يُطلق عليه غالبًا “القاع المشترك”. في التصميمات السابقة لمركبة الهبوط على سطح القمر، تم تخزين الوقودين في خزانات منفصلة تمامًا، مما أضاف وزنًا هيكليًا إضافيًا وشغل مساحة أكبر داخل المركبة. ومن خلال دمجها في هيكل واحد بحاجز مشترك، يقلل النظام من الازدواجية غير الضرورية في إطار الخزان. ووفقا للباحثين، فإن هذا التغيير يخفض الوزن عند “مستوى المائة كيلوغرام”، مما يجعل التصميم العام أكثر كفاءة دون التضحية بالسعة أو الأداء. اختبارات النيران الساخنة تثبت صحة بنية الخزان الجديدة خفيفة الوزن للمهام الفضائية. إن تقليل الكتلة الناتج عن هذا التصميم يتيح استخدام أربعة محركات بدلاً من وحدة رئيسية واحدة، مما يزيد من التكرار دون تجاوز قيود الإطلاق. ويحقق الخزان، المصنوع من مواد مركبة، انخفاضًا في الوزن بنسبة تزيد عن 20 بالمائة مقارنة بالبدائل المعدنية التقليدية. إلى جانب تخزين الوقود الدافع، يخدم الهيكل أيضًا غرضًا مزدوجًا باعتباره مكونًا حاملًا للمركبة الفضائية، حيث يصبح فعليًا جزءًا من إطار المركبة ويحسن كفاءة الكتلة بشكل عام. يتم دعم هذا النهج من خلال التحقق التجريبي، حيث تعتمد الورقة على نتائج اختبارات الحريق الساخن للنظام الكامل. توفر هذه الاختبارات بيانات أداء واقعية في ظل ظروف التشغيل، مما يؤكد جدوى التصميم الهيكلي وتصميم الدفع المتكامل. تشير نتائج الاختبار إلى أنه يمكن التنسيق بشكل وثيق بين محركات الدفع الأربعة المتغيرة، مما يحافظ على تباين الدفع في حدود أقل من 100 نيوتن. يعد هذا المستوى من الدقة أمرًا بالغ الأهمية لمنع الحركة غير المستقرة التي قد تتسبب في تعثر مركبة الهبوط أثناء مراحل الطيران الحرجة. تشير التجارب أيضًا إلى أنه يمكن إدارة تحديات الضغط داخل خزان الحاجز المشترك بشكل فعال. إن تكرار هذا النوع من النظام سيكون أمرًا صعبًا بالنسبة لأي برنامج فضائي آخر. ويتطلب الأمر تحكمًا مستقلاً عالي الدقة في الضغط داخل هيكل الخزان المشترك الذي يعمل بهوامش أمان ضيقة جدًا. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتطلب أداءً متزامنًا بإحكام عبر العديد من محركات الاختناق، وهي مهمة تصبح أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ مع تقديم كل محرك إضافي.
تم النشر: 2026-06-14 03:36:00
