هندسة المركبة الفضائية لجمع العينات في الأجسام الغنية بالفولاتل

هندسة المركبة الفضائية لجمع العينات في بوابات فولاتيل - رايخ

وتظهر هذه المواد، التي تُعدّ من قبيل " عمليات حفظ الطاقة " ، التي تُعدّها " ، أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو " أو "

Unique Challenges of Volatile-Rich Environments

وتُقدم الهيئات الغنية بالفولاتلي مزيجا من الظروف القاسية التي نادرا ما تُوجد معا في أماكن أخرى: الجاذبية الصغرية، والغلاف الجوي البارد الشديد، والمرتفع، والغلاف الجوي، والأسطح التي يمكن أن تكون رشوة، أو مرنة، أو مشمولة بالجليد المحتوي على ثلجات دون أدنى، ويجب على المهندسين تصميم مركبات فضائية لا تنجو وتعمل فحسب، بل تجمع عينات بريستين دون تغيير محتواها المتقلب.

عمليات الجاذبية المنخفضة والارتقاء

وتعاني المذنبات والقمرات الصغيرة من خطورة سطحية منخفضة جداً - وغالباً ما تكون نسبة قليلة من الأرض - وقد لا تنجح أرجل الهبوط أو الأسلحة الآلية المصممة للهيئات الأكبر حجماً؛ ويمكن أن تقفز المركبة الفضائية أو تنفجر، وتشمل الحلول مرساة مثلها مثل الهرمونات، ومسامير الجليد، ومحركات الهبوط اللينة ذات الدافع النشط للحفاظ على الاتصال.

المنافذ القصوى والتحكم الحراري

(ب) يمكن أن تكون الأجسام الغنية بالفولط باردة مثل - 200 درجة مئوية (73 كيلو) في المناطق المظللة أو في مسافات كبيرة من المسافات الحرارية، وفي الوقت نفسه، فإن بعض المذنبات تُظهر حرارة سريعة عند اقترابها من الشمس، ويجب أن تحمي النظم الفرعية للتحكم الحراري الإلكترونيات الحساسة والأدوات، مع الحفاظ أيضاً على المحتوى المتقلب للعينات التي يتم جمعها.

Contamination and Planetary Protection

وتتأثر العينات المفلورة بدرجة كبيرة بالتلوث من قطع السفن الفضائية أو الأوعية المجهرية أو المواد الكيميائية المتبقية، وتطبق بروتوكولات الحماية الكوكبية المتشددة، ولا سيما بالنسبة للهيئات التي قد تأوي علامات على الحياة السابقة أو الحالية، مثل الإنسلادو أو اليوروبا، وتُجمع المركبات الفضائية في غرف نظيفة، وتُخبز لتقليل الهيدروكربونات، وتُعقيم إذا لزم الأمر.

تكنولوجيات أخذ العينات: من توش و إلى أعماق الحفر

ويعتمد اختيار طريقة أخذ العينات على الخصائص السطحية للجسد وأهداف العلوم، فالجمع السطحي للانتعاش غير المستقر نسبيا، ولكن اقتناء الجليد تحت سطح الأرض أو المواد الغنية العضوية يتطلب أدوات أكثر غزاة.

عينة سطحية مع سكوبيس والأسلحة

وبالنسبة للجثث التي تُسحّب أو تُطهر، يمكن للمساحيق الآلية والمقابر أن تجمع المواد مباشرة، وقد استخدمت المركبة الفضائية ستاردوست مركبة تجمع مثلها على شكل بيض لحرق غبار المذنب أثناء ذبابة تبلغ 6.1 كيلومتراً/كثيراً، وفي حين أن هذه الأساليب فعالة بالنسبة للجسيمات الصغيرة، فإنها أقل ملاءمة لجمع ثلجات متفجرة دون تفكك.

Drills and Corers for Subsurface Access

وكثيرا ما تحافظ أجسام السخاء السطحية والمتفجرة على المواد غير المزروعة من طقس الفضاء والإشعاع الشمسي، وتحتاج القاذفات أو النواة أو الأوقيان التراكمية إلى اختراق قشور الجليد، وتشغل مهبط الفيل حفرة مصممة لاستخراج النواة من سطح الكومبيوتر الخفية إلى 23 قتيلا.

عينات من طراز Touch and-Go Volatile

(أ) نهج العودة الواعدة للجثثث الغنية المتطايرة هو أخذ العينات باستخدام التكفير، حيث تقترب المركبة الفضائية من السطح، وتمتد من نطاق قرن أو ذراع عينة، وتطلق قذيفة أو تستخدم نظاماً عملياً لالتقاط المواد في اتصال قصير لا يدوم إلا لبضع ثوان، مما يقلل من الاضطرابات الحرارية ويقلل من خطر تلوث المركبات الفضائية.

الحفظ العيني والعودة

وبعد جمع العينات الغنية المتطايرة يجب أن تظل باردة وختم حتى تصل إلى مختبرات الأرض، بل إن التعرض القصير لدفء المركبات الفضائية أو الغلاف الجوي للأرض سيتسبب في تدني أو تغير كيميائي أو تلوث.

الحاويات المسببة للسرطان

ويجري تطوير عبوات إعادة العينات المتخصصة للحفاظ على درجات حرارة أقل من - 180 درجة مئوية باستخدام أجهزة التبريد السالبة، أو الدروع المكبوتة، أو حتى أجهزة التبريد العاملة الصغيرة، ويستخدم أحد المفاهيم () في إطار مجموعة من أنواع الإرسال المحتوية على فراغ والتي يمكن فصلها عن المركبة الفضائية ووضعها في حاوية العودة المحتملة.

مراقبة التلوث في كابسولي

ويجب أن تكون كبسولة العينة مختومة من الناحية الميكانيكية لمنع أي تبادل للغازات أو الجسيمات، وبعد إعادة الكبسولة، يتم نقلها بسرعة إلى غرفة نظيفة بصناديق قفازات مبردة، كما أن ] العينات المفترسة يمكن أن تُعاد ] قد أظهرت كبسولة ناجحة لغلق الغبار المذنب، على الرغم من أن مجمّع الفلزات غير مصممة لضغول لضات المتطاة لغيرة لبعثات المتطاة المستقرة في المستقبل.

التحليل الموقعي كعنصر تكميلي

ونظراً لأن إعادة العينة باهظة التكلفة ومطالبة تقنياً، فإن العديد من البعثات تشمل أيضاً المطيافات الجماعية، وأشعة الكرومات الغازية، وغيرها من الأدوات لتحليل التقلبات في الموقع، مما يوفر بيانات فورية ويساعد على التحقق من إجراءات جمع العينات، كما أن أدوات ROStta حول المدار ] قد قيست تركيبة المذنبات المتقلبة مباشرة، في حين أن أدوات " PFLrich "

Future Directions in Volatile-Rich Sample Collection

وتهدف عدة بعثات مقبلة إلى تطبيق هذه المبادئ الهندسية والنهوض بها.

معترض كومي

وسيزور معترض الكوميدي التابع للإيسا (الطلقة المستهدفة في عام 2029) مذنّب جديد ديناميكيا قادم من السحابة الأورتية، وسينشر مركبتين فرعيتين للفضاء ليجتازا المذنب ويجمعان عينات من الغبار والغاز باستخدام جامعات مؤثرة، ومع أنه لا يعيد العينات إلى الأرض، فإنه سيختبر تقنيات سريعة لجمع وحفظ المعلومات ذات الصلة بعيادة العينات في المستقبل.

عينات من طراز Enceladus و Europa Plume

ويحقن قمر زحل بخار الماء والجسيمات العضوية من خلال الأعمدة البركانية، وتقترح شركة ناسا مفهوماً من قبيل " أنسلادو أوربلاندر " (FLT:1]) يدور حول القمر ثم يهبط لجمع مواد السباكة، وتحتاج هذه البعثة إلى عينة حساسة للغاية مناولة الحرق العضوي المتقلب والأحماض الأمينو دون تجميد أو تطهير.

الوصول إلى المحيطات

وتتوخى المفاهيم الأطول أجلاً الحفر من خلال مقياس القشور الجليدية - مقياس الكيلومترات على اليورو للوصول إلى محيطات المياه السائلة، وفي حين أن البحث في المثقابات ذات النوافذ الساخنة، ومسارات الذوبان ذات الطاقة النووية، واسترجاع العينات المستقلة مستمر، فإن الدروس المستفادة من جمع العينات المذنبة ستسترشد بها مباشرة هذه الجهود الطموحة.

خاتمة

إن هندسة المركبات الفضائية لجمع العينات على أجساد غنية بتقلبات هي تفاعل معقد بين العلوم الحرارية والتصميم الميكانيكي ومكافحة التلوث وهيكل البعثات، وكل بعثة من ستاردست وروزيتا إلى معترضات الكوميدت في المستقبل، وعينة إنسلادوس تعود إلى الحدود الممكنة، وقد لا تكون العينات التي استعادتها مجرد صخور وثلج، بل هي أقصر وقت من فجر النظام الشمسي.