Table of Contents
ما هو الطقس الفضائي؟
ويصف الطقس الفضائي الدينامية والعنيفة في كثير من الأحيان، والظروف التي تتسارع فيها الطاقة الشمسية أساساً بفعل النشاط المغناطيسي للشمس، وخلافاً للجبهات الجوية الأرضية، فإن الطقس الفضائي يتكون من البلازما والجسيمات المتشددة، وميادين مغناطيسية مختلفة تبث عبر الفضاء المشترك بين الكواكب، وفي قلب معظم الأحداث الجوية الفضائية
وتتابع الشمس دورة شمسية مدتها 11 سنة تقريبا، مع فترات أقصى من النشاط تتميز بكثرة النكبات والنظم الإيكولوجية البحرية المضبوطة، وخلال فترة الطاقة الشمسية، تصبح البيئة الفضائية أكثر عدائية بكثير. The National Oceanic and Atmospheric heat Administration’s Space Weather Prediction Center]() وترصد هذا النشاط في الوقت الحقيقي، وتوفر تنبيهات للأحداث التي يمكن أن تؤثر على السواتل وشبكات الطاقة الإلكترونية.
دروع اللحوم ودورها في حماية المركبات الفضائية
(ب) كل مركبة فضائية تعود إلى الأرض أو تدخل الغلاف الجوي الكواكبي تعتمد على نظام قوي للحماية الحرارية، وتتمثل المهمة الرئيسية لدرع حراري في امتصاص وتبريد الطاقة الحركية الهائلة المحولة إلى حرارة أثناء النزول المفرط، ويمكن للخصائص من الجزيئات الغلاف الجوي أن ترفع درجات الحرارة السطحية إلى آلاف الدرجات من السلسيوس، بما يكفي لتب أي معدن غير ملوث.
(أ) تشمل المواد الأكثر قدرة على تحمل عبء الارتداد (FLT: 1) من الدروع الحرارية المتراكمة التي تستخدم في نموذج قيادة Apolven) وجهازاً مقفلاً من طراز Mars 2020 Perseverance Sover’s، وهي تتألف عادة من مصفوفة ألياف الكربون ذاتية الارتفاع (PICA) أو ما يشبهها من أجهزة عضوية، وأثناء العودة إلى الغلاف الجوي الخارجي المزود بالشحن والتخمير، تشكل أجساماًاًاًاًاًاًاً
إن اختيار مادة معينة من الدروع الحرارية يتوقف على مدة البعثة، والارتفاع المداري، والتدفقات الحرارية المتوقعة. ومن ثم فإن المواد التي يُراد بها البقاء طويلا في المدار الأرضي المنخفض أو السفر بين الكواكب يجب أن تقاوم ليس فقط درجات الحرارة المرتفعة بل أيضا الآثار التراكمية لطقس الفضاء، وقد تكون المواد التي تفوق الأداء في اختبار تصميم واحد في مرفق أرضي مختلفة جدا بعد سنوات من التعرض للإشعاع والتركيب الحراري في المدار.
آليات التخلص من الدروع المحتوية على طحالب فضائية
(ج) تُحدث كل مسارات تحلل حراري في المدارات الأرضية، وتُحدَّد فيها [الإطار الاستراتيجي] [الإطار الاستراتيجي] [الإطار الاستراتيجي] [الإطار الاستراتيجي]،]، وتُحدَّد هذه العمليات في كثير من الأحيان في إطار من التوحيد، وتُعَدِّل بعضها بعضاً بطرق يصعب محاكاتها في المختبرات الأرضية.
أضرار الإشعاع من الجسيمات الإلكترونية
(أ) إنَّ الجسيمات المتفشية الشمسية (الأدوات) من الطين والكيمياء المُنْتَجِية، إلى جانب جسيمات الحزام الإشعاعي المُحَقَّق (البروتونات والكهرباء) تخترق المواد المُضادة في الدرعات الحرارية، وعندما تُحدث هذه الجسيمات في فترات الارتداد الميكانيكية، فإنها تُنَّبُعُها
Cycling and Fatigue
فالظواهر الجوية الفضائية غالبا ما تسبب تقلبات سريعة في البيئة الحرارية، إذ تجتاز المركبة الفضائية في المدار الأرضي حوالي 15 مرة في اليوم، مما يؤدي إلى حدوث تغيرات في الحرارة الشديدة في ضوء الشمس المباشر والبرد العميق في الكسوف - تقلبات الحرارة بمئات الدرجات من درجة حرارة كليسيوس، وفي أثناء العواصف المغنطيسية، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة في المدارات الحرارية إلى ارتفاع درجة الحرارة.
Oxygen Erosion
وفي مدار أرضي منخفض (بدون ارتفاع يبلغ 000 1 كيلومتر)، فإن الأكسجين الذري هو الأنواع المحايدة المهيمنة، التي نشأت عن انتشار الأكسجين الجزيئي من جراء الإشعاع الحاد من الشمس، وتتسبب هذه المادة ذات الارتفاع الشديد في الارتفاع في الارتفاع في الأشعة فوق البنفسجية، والتي تتحول إلى أسطح مركبات فضائية في السواحل المدارية (نحو 7.8 كيلومترات/كسيد الكربون) في مواد متفجرة.
الآثار المشتركة والمتوازية
ويكمن التحدي الحقيقي في التآزر بين هذه الآليات، إذ يمكن أن يضعف الضرر الإشعاعي مادة، مما يجعلها أكثر عرضة للتآكل والتفريغ من التقلبات الحرارية، ويخلق هجوم الأوكسجين الذري خام السطحي ويزيد من المساحة السطحية ويعجل بتأثيره.
الأدلة الحقيقية - العالمية: دراسات الحالات الإفرادية والملاحظات
أما آثار طقس الفضاء على الدروع الحرارية فهي ليست نظرية فحسب، ففي حين قدمت عدة بعثات أدلة مباشرة على أن التعرض الفضائي المطول يغير أداء الدروع الحرارية، وربما يكون أكثر الأمثلة شهرة من برنامج مكوكات السبات () وقد صممت كبسولة المكوك للأنف والكائنات الخزفية بحيث تصل إلى 100 بعثة.
وثمة حالة أخرى من حالات التدهور المرهق هي: محطة الفضاء الدولية ، التي تعمل في المدار الأرضي المنخفض وتحتوي على جهاز استشعار خارجي كبير على مقياسها ونماذجها، وعلى الرغم من أن هذا النظام غير مصمم لإعادة الدخول ككل، فإن عناصره من الدرع الحراري (مثلاً على مركبات زائرة مثل الساتل Soyuz وMeSgon) تتباين مداها في المدارات.
وفيما يتعلق ببعثات التحلل بين الرحلتين، فإن معامل علوم المريخ (MSL) يُعدُّ متغيراً في المستقبل، ويُظهر أيضاً أنَّ مكوِّنات الاختبار السطحي () التي تُعزى إلى وجود مصانع مسافات طويلة من حيث الأداء السطحي ((S) قد استعملت في الوقت نفسه الدرعات الحرارية التي تم اختبارها على أرض واسعة النطاق، ولكن مسارها
استراتيجيات التخفيف والاتجاهات المستقبلية
ويستلزم التصدي لأثر طقس الفضاء على الدروع الحرارية اتباع نهج متعدد الجوانب، يدمج علوم المواد المتقدمة، والرصد النشط، والنماذج التنبؤية، ومن أكثر الطرق واعدة تطوير [مصفوفات مركبة من طراز FLT:0]، وأجهزة البوليمرات المقاوم للأشعة ، والهيكلات المركبة.
كما أن طبقات ثاني أكسيد السليكون أو أكسيد الألمنيوم أو المشابه المتخصصة يمكن أن تحمي الخواص الأساسية من الهجوم على الأوكسجين الذري وأن تقلل من تغل الجسيمات الكهربية، غير أن التصفيق نفسه يجب أن يظل غير سليم في ظل التقلبات الحرارية والإشعاعات.
ومن المهم أيضاً تطوير ] في مجال الرصد الصحي في ضوء من مواد الدرع الحراري، ويمكن أن تقيس أجهزة الاستشعار المدمجة في نظام TPS درجات الحرارة، ومعدلات التحات السطحية، والانبعاثات الصوتية من التشقق، ويمكن نقل هذه البيانات إلى الأرض لتحديث نماذج الدولة والتنبؤ ببقايا الحياة المفيدة.
وأخيراً، فإن ] النماذج الافتراضية ] لتدهور المواد في ظل الإجهاد المصاحب لطقس الفضاء، هي نماذج أساسية للعناصر الخفيفة تشمل تغيرات في الممتلكات الناجمة عن الإشعاع، وإجهاد الدورة الحرارية، وتآكل الأوعية، وتحتاج إلى بيانات شاملة عن المدخلات من التجارب الأرضية وفحوص التعرض للضوء الفضائي.
خاتمة
إن طقس الفضاء ليس فضولا عن بعد - بل هو عامل ثابت، كثيرا ما يعاقب على ذلك، يحط من المواد ذاتها المكلفة بحماية رواد الفضاء والمعدات أثناء أكثر المراحل عنف في أي بعثة فضائية: العودة إلى الفضاء، والتفاعل بين الإشعاع الجسيمي، والتدوير الحراري، والأكسجين الذري، والتآزر بينهما سيخلق بيئة عدائية يمكن أن تضعف صراحة الدرع الحراري قبل أن ترتفع الغلاف الجوي إلى ما دونه.
وقد قطعت الأوساط الهندسية خطوات هائلة من تطوير تكنولوجيا الفضاء إلى البلاط المتطور للمكوك الفضائي، ومع ذلك فإن التحدي سيتطور، وستطلب البعثات المقبلة دروعا حرارية يمكن أن تدوم سنوات في الفضاء العميق، وتتعرّض للأشعة الكونية المجرية والظواهر الجسيمية الشمسية إلى ما بعد المدار الأرضي.