مدار رجعي بعيد Distant retrograde orbit

(تم التحويل من المدار الرجعي البعيد)
نقاط لاگرانج بين الأرض والقمر
نقاط لاگرانج بين الأرض والقمر

مدار رجعي بعيد (distant retrograde orbit؛ DRO)، كما هو شائع، تدور المركبة الفضائية حول قمر. وهي مستقرة للغاية بسبب تفاعلاتها مع نقطتي لاگرانج ( ل1 and ل2) في نظام الكوكب-القمر.

بعبارات أكثر عمومية، يمكن لجرم ذو كتلة لا تذكر أن يكون في مدار حول جرم أصغر في أي نظام مكون من جرمين، مثل كوكب-الشمس أو كوكب خارجي-نجم. باستخدام مثال مركبة فضائية في المدار الرجعي البعيد حول القمر، ستدور المركبة في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران القمر حول الكوكب. المدار "بعيد" بمعنى أنه يمر فوق نقطتي لاگرانج، وليس قريباً من القمر. مع ازدياد بُعد المدارات، تطول الدورة المدارية (الفترة بين لحظتين تمر فيهما المركبة بين الكوكب والقمر) وتقترب من فترة دوران القمر حول الكوكب. يمكن أن تصبح الدورة السماوية (الوقت الذي تستغرقه المركبة للعودة إلى كوكبة معينة كما تُرى من القمر) أطول بكثير من الدورة المدارية للقمر. مثال افتراضي على ذلك هو أن الدورة النجمية للقمر أوروپا تبلغ حوالي ثمانية أضعاف الدورة المدارية له.[1]

أُجريت أبحاثٌ على مركبات الفضاء المدارية على مدى عقود. في أبريل 2022، أُطلق المسبار تشانگ-إ5 التابع لوكالة الفضاء الوطنية الصينية[2] كأول مركبة فضائية تدخل المدار، تلتها المركبة الفضائية أوريون التابعة لناسا أثناء المهمة أرتميس 1 والتي دخلت المدار في نوفمبر 2022.[3] أُطلقت مركبتين فضائيتين تابعتين لوكالة الفضاء الصينية، DRO A وB، عام 2024، لكنهما تُركتا في مدارات منخفضة بسبب فشل المرحلة العليا YZ-1S.[4] وعلى الرغم من المشاكل السابقة، بدا أن المركبتين A وB قد وصلتا إلى مدارهما بحلول أغسطس 2024.[5]

الوصف

يُعرف استقرار المدار الرجعي البعيد رياضياً على أنه يتمتع باستقرار لياپونوف مرتفع للغاية، حيث يكون مدار التوازن "مستقر محلياً إذا ظلت جميع الحلول التي تبدأ بالقرب من النقطة بالقرب من تلك النقطة طوال الوقت".[1]

قائمة أجرام في مدار رجعي بعيد

المركبة المدارية تشانگ-إ 5

المركبة الفضائية تشانگ-إ 5 والمركبة المدارية أسفلها.

بعد إسقاط عينات العودة إلى الأرض، تحرك المسبار الصيني تشانگ-إ 5 (CE-5) لأول مرة إلى نقطة لاگرانج 1 بين الشمس والأرض (L1) في مارس 2021 لإجراء عمليات رصد شمسية.[6] في يناير 2022، غادرت CE-5 نقطة L1 إلى المدار الرجعي البعيد لإجراء اختبارات قياس تداخل خط الأساس المديد استعداداً للمرحلة التالية من البرنامج الصيني لاستكشاف القمر.[6][7] بحسب ذا سپيس ريڤيو (TSR)، ​​تم تصوير هذه المناورة في وثائق حكومية وأكاديمية صينية.[2] في فبراير 2022، لاحظ العديد من هواة تتبع السواتل دخول CE-5 إلى المدار الرجعي البعيد، مما يجعلها أول مركبة فضائية في التاريخ تستخدم المدار.[6]

أوريون، المركبة الفضائية

المقالة الرئيسية: أوريون (مركبة فضائية)
المركبة الفضائية أوريون قبل وصولها القمر، حيث ستدخل لاحقاً في المدار الرجعي البعيد.

في 16 نوفمبر 2022، أُطلق نظام الإطلاق الفضائي من المجمع 39B كجزء من المهمة أرتميس 1 التي تحمل أوريون إلى القمر.[8][9] وفي 25 نوفمبر، دخلت المركبة الفضائية مدار القمر وبدأت بالدوران حول القمر في هذا المدار.[10][11]

DRO A/B

رسم توضيحي للكوكبات الفضائية ثلاثية الأقمار التي أنشأتها الصين، أبريل 2025.


عام 2017، بدأ فريق البحث في جامعة وسط الجنوب دراسات حول المدار الرجعي البعيد في منطقة الأرض-القمر، وواجه تحديات تكنولوجية رئيسية، مقترحاً مفهوم ميناء فضائي قائم على المدار الرجعي البعيد. في فبراير 2022، أطلقت الأكاديمية الصينية للفضاء خطة لبناء كوكبة من ثلاثة سواتل قائمة على المدار الرجعي البعيد في منطقة الأرض-القمر. حقق المشروع أول دخول لمركبة فضائية في العالم إلى المدار الرجعي البعيد باستهلاك منخفض للطاقة. بفضل تصميم مبتكر، أكمل الفريق عملية النقل إلى القمر ودخول المدار الرجعي البعيد باستخدام خُمس الوقود اللازم عادة. وصرح تشانگ جون بأن هذا الإنجاز قد خفض تكاليف الدخول إلى منطقة الأرض-القمر بشكل كبير، مما مهد الطريق لاستكشافه على نطاق واسع. وبالإضافة إلى ذلك، نجح المشروع في التحقق من صحة روابط القياس والاتصالات الخاصة بالموجات المكروية في النطاق-K بين السواتل والأرض على مسافة 1.17 مليون كيلومتر، وهو ما حقق اختراقاً تكنولوجياً رئيسياً لبناء كوكبة واسعة النطاق في منطقة الأرض-القمر.

وفي مواجهة التحديات مثل عدم كفاية دقة التتبع والتحكم الأرضي، فضلاً عن التكاليف المرتفعة وانخفاض كفاءة مهام استكشاف القمر والفضاء العميق، ابتكر فريق البحث نظاماً رائداً لتحديد المدار من ساتل إلى ساتل في الفضاء. باستخدام ثلاث ساعات من بيانات القياس بين السواتل في المدار، حقق الفريق دقةً في تحديد المدار، وهو ما يتطلب عادةً يومين من التتبع الأرضي. وأضاف تشانغ أن هذا التقدم خفّض تكاليف التشغيل بشكل كبير، وحسّن كفاءة المركبات الفضائية في منطقة الأرض-القمر. في المستقبل، سيواصل فريق البحث دراسة المدارات المعقدة والمتنوعة في فضاء الأرض والقمر، ودراسة قوانين بيئة الفضاء القمري. وبالاستفادة من الاستقرار طويل الأمد للمدار الرجعي البعيد ، سيجري العلماء أبحاثاً علمية أساسية في مجالات مثل ميكانيكا الكم والفيزياء الذرية.

تُظهر هذه الصورة، الكوكبة الفضائية ثلاثية الأقمار القائمة على المدار الرجعي البعيد في منطقة الأرض-القمر الفضائية.

في 3 فبراير 2024، أُطلق الساتل التجريبي DRO-L إلى المدار المتزامن مع الشمس وبدأ بإجراء التجارب وفقاً للخطة. أُطلق الساتل المزدوج DRO-A/B من مركز شي‌تشانگ للإطلاق الساتلي في مقاطعة سي‌چوان جنوب غرب الصين في 13 مارس 2024، لكنه لم يدخل مداره المحدد بسبب خلل في المرحلة العليا يان‌ژنگ 1S في إيصال مركبتي الفضاء التابعتين لأكاديمية العلوم الصينية (ليسا ضمن البرنامج الصيني لاستكشاف القمر) إلى مدارهما الصحيح. كان الهدف من الساتلين اختبار المدار الرجعي البعيد.[12]. وفي مواجهة هذا التحدي، قام فريق السواتل بتنفيذ عملية إنقاذ "حياة أو موت" في ظل ظروف قاسية، حيث نفذ على الفور العديد من مناورات المدار الطارئة لتصحيح مسار الساتلين. وبعد رحلة بلغت 8.5 مليون كيلومتر، وصلت المركبة الفضائية ثنائية السواتل DRO-A/B في النهاية إلى مدارها المحدد، وفقاً لما ذكره ژانگ هاو، الباحث في جامعة وسط الجنوب الصينية والذي شارك في عملية الإنقاذ. في 28 أغسطس 2024، تم فصل الساتلين بنجاح. لاحقًا، أنشأ الساتلان DRO-A وDRO-B روابط قياس واتصالات بين السواتل بتقنية الموجات المكروية في النطاق-K مع تخصيص لي الساتل DRO-L، لاختبار آلية الشبكة للكوكبة ثلاثية السواتل.

في 11 فبراير 2020، نجحت الصين في إنشاء أول كوكبة من ثلاثة سواتل في العالم تعتمد على المدار الرجعي البعيد (DRO) في منطقة الأرض-القمر الفضائية، مما أرسى أسساً لاستكشاف الفضاء واستخدامه، ولاستكشاف الفضاء العميق المأهول في المستقبل.[13]

أقام الساتلان DRO-A وDRO-B، اللذان طورتهما الأكاديمية الصينية للعلوم ونُشرا في المدار الرجعي البعيد، روابط قياس واتصالات بين الساتلين DRO-A وDRO-B والساتل DRO-L، وهو ساتل أُطلق سابقاً في المدار القريب من الأرض. وقد كُشف عن هذا الإنجاز خلال ندوة حول استكشاف المرصد الفضائي الصيني بين الأرض والقمر، عُقدت في في 15 أبريل 2025. يُعد المدار الرجعي البعيد نوعاً فريداً من المدارات، ويشير مصطلح "فضاء الأرض-القمر" إلى المنطقة الممتدة من مدارات قريبة من الأرض وأخرى قريبة من القمر، لتصل إلى مسافة تصل إلى مليوني كيلومتر من الأرض. وفي منطقة الأرض-القمر الفضائية، يتميز المدار الرجعي البعيد بحركة تقدمية حول الأرض وحركة تراجعية حول القمر. وبما أن المدار الرجعي البعيد يوفر مداراً مستقراً للغاية حيث تتطلب المركبات الفضائية القليل من الوقود للدخول والبقاء، فهو بمثابة مركز فضائي طبيعي يربط بين الأرض والقمر والفضاء العميق، مما يوفر الدعم لاستكشاف علوم الفضاء ونشر البنية التحتية الفضائية والمهام المأهولة في الفضاء العميق.

في الوقت الحالي، يبقى الساتل DRO-A في المدار الرجعي البعيد، بينما يعمل الساتل DRO-B في مدارات مناورة في منطقة الأرض-القمر. نجحت السواتل في النهاية في دخول مدارها المحدد، مما يُظهر إنجازات الصين في مجال استعادة الأعطال في الفضاء العميق وتقنيات الملاحة الذاتية. وصرح تشانگ جون، كبير المهندسين في أكاديمية الابتكار للسواتل الصغيرة التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، بأن هذا الإنجاز يُبرز مرونة فريق السواتل وقدرته على التكيف في المهام المعقدة، ومهد الطريق لاستكشاف الفضاء العميق بتكلفة منخفضة. وصرح وانگ تشيانگ نائب مدير جامعة وسط الجنوب أنه بعد نجاح ربط الشبكة بالكوكبة، أُجريت سلسلة من التجارب العلمية والتكنولوجية المتطورة، مما دفع الأبحاث في منطقة الأرض-الفضاء.

مفاهيم فضائية مقترحة لاستخدام DRO

المركبة الفضائية لأقمار المشتري الجليدية

كان المدار الرجعي البعيد أحد المدارات المقترحة حول القمر أوروپا لمسبار أقمار المشتري الجليدية - بشكل أساسي لاستقراره المتوقع وخصائص نقل الطاقة المنخفضة - لكن أُلغي مفهوم هذه المهمة عام 2005.[1]

مهمة إعادة توجيه الكويكب (ARM)

كان من المقرر استخدام المدار الرجعي البعيد لمهمة إعادة توجيه مسار الكويكبات المقترحة. على الرغم من إلغاء المهمة في نهاية المطاف، إلا أن الأبحاث التي أُجريت مع وضع المدار الرجعي البعيد في الاعتبار أدت إلى استخدام المدار للمهمة أرتميس 1.[14]

بوابة ناسا القمرية

هناك متطلبان لنام للبوابة القمرية التابعة لناسا، كما ورد في المتطلب الأساسي DSG-RQMT-001[15] المنشور في يونيو 2019، وذكر استخدام أجهزة استشعار الحركة القمرية. ينص المتطلب الأساسي L2-GW-0029، "نقل مداري واحد"، على أن "البوابة يجب أن تكون قادرة على إجراء نقل ذهاباً وإياباً واحداً إلى المدار الرجعي البعيد والعودة خلال 11 شهراً". ينص المتطلب الأساسي L2-GW-0026، المتعلق بقدرات نظام الدفع، على أن "يُفترض أن تُوفر البوابة سعة وقود كافية لإجراء انتقالين على الأقل ذهاباً وإياباً غير مأهولين منخفضي الطاقة في مدار قمري بين مدار الهالة شبه المستقيم (NRHO) والمدار الرجعي البعيد (DRO)، مع صيانة المدار لمدة 15 عاماً بين عمليات التزود بالوقود". على الرغم من تأكيد أن المدار المُختار للبوابة هو مدار الهالة شبه المستقيم،[16] بدلاً من المدار الرجعي البعيد.

المدارات الرجعية البعيدة في الخيال

في رواية دلتا-5 التي كتبها دانيال سواريز عام 2019، بُنيت سفينة تعدين كويكبات مأهولة تزن 560 طناً تسمى كونستانتين، في مركبة تدور في المدار الرجعي البعيد على ارتفاع حوالي 40.000 كم فوق القمر.[17]

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ أ ب ت Johnson, Kirstyn (18 December 2014). "Understanding NASA's Asteroid Redirect Mission: Distant Retrograde Orbits". Archived from the original on 11 January 2015. Retrieved 3 May 2015.
  2. ^ أ ب Burke, Kristin (11 April 2022). "The Space Review: What is China doing at the lunar distant retrograde orbit?". The Space Review. Archived from the original on 2022-04-12. Retrieved 2022-04-12.
  3. ^ Foust, Jeff (25 November 2022). "Orion enters lunar distant retrograde orbit". SpaceNews.
  4. ^ Jones, Andrew (28 March 2024). "China appears to be trying to save stricken spacecraft from lunar limbo". SpaceNews. Retrieved 2 July 2024.
  5. ^ Jones, Andrew (2024-08-20). "Chinese spacecraft appear to reach lunar orbit despite launch setback". SpaceNews. Retrieved 2025-02-20.
  6. ^ أ ب ت Jones, Andrew (15 February 2022). "A Chinese spacecraft is testing out a new orbit around the moon". Space News.
  7. ^ "Chang'e-5: China's Moon sample return mission". Planetary.
  8. ^ Artemis I Launch to the Moon (Official NASA Broadcast) - Nov. 16, 2022. NASA. 16 November 2022. Archived from the original on 29 November 2022. Retrieved 2 December 2022 – via YouTube.
  9. ^ NASA (8 November 2022). "NASA Prepares Rocket, Spacecraft Ahead of Tropical Storm Nicole, Re-targets Launch". Retrieved 8 November 2022.
  10. ^ NASA (27 November 2015). "The Ins and Outs of NASA's First Launch of SLS and Orion". Archived from the original on 22 February 2020. Retrieved 3 May 2016.  هذا المقال يضم نصاً من هذا المصدر، الذي هو مشاع.
  11. ^ Foust, Jeff (2022-11-25). "Orion enters lunar distant retrograde orbit". SpaceNews. Retrieved 2022-11-29.
  12. ^ Jones, Andrew (2024-03-14). "Surprise Chinese lunar mission hit by launch anomaly". SpaceNews (in الإنجليزية الأمريكية). Retrieved 2024-03-14.
  13. ^ "China builds three-satellite constellation in Earth-moon space". chinadaily.com. 2025-04-16. Retrieved 2025-04-16.
  14. ^ NASA [@NASA] (19 November 2022). "@JVendl @NASA_Orion We first studied the DRO to support the proposed Asteroid Redirect Mission (ARM) which paralleled early SLS and Orion development. The plan for ARM was to capture a near Earth asteroid and redirect it to a lunar DRO. (1/4)" (Tweet) (in الإنجليزية). Retrieved 2 December 2022 – via Twitter. {{cite web}}: Cite has empty unknown parameter: |dead-url= (help)
  15. ^ NASA (2019). "DSG-RQMT-001 – Gateway Program System Requirements Document (SRD)" (PDF). NASA Technical Reports Server. p. 25. Archived (PDF) from the original on 11 April 2020. Retrieved 11 April 2020.
  16. ^ Zaid, Christina (2022-05-16). "A unique halo orbit is the road less traveled around the Moon". NASA. Retrieved 2022-11-29.
  17. ^ Suarez, Daniel (2019). Delta-v. New York: Penguin Random House. pp. 189–198. ISBN 978-1524742416.
This article contains content from Wikimedia licensed under CC BY-SA 4.0. Please comply with the license terms.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=مدار_رجعي_بعيد&oldid=4109842"