وتُعد عجلات الرد مُلَكَّمات كهربائية توفر مراقبة دقيقة لمواقف السواتل عن طريق تبادل الزخم المتوازي بين العجلات والمركبات الفضائية، ومن ثم فإن هذه التكنولوجيات، بخلاف المحركات، لا تستهلك الوقود، مما يجعلها مثالية للبعثات التي يكون فيها الوقود شحيحة وحياة تشغيلية طويلة، وبالنسبة للأسواق الناشئة التي تهدف إلى إنشاء أو توسيع نطاق برامجها الفضائية، فإن ارتفاع تكاليف عجلات الرد كانت في الماضي حاجزاً باهياً باهياً لاه.

حواجز فريدة للأسواق الناشئة في مجال تكنولوجيا الفضاء

القيود المالية والهيكل الأساسي

وكثيرا ما تعمل وكالات السوق والشركات الخاصة الناشئة بميزانيات أصغر حجما من تلك التي تملكها الجهات الفاعلة المنشأة، والاستثمار الأولي اللازم لتصميم وتأهيل عجلة رد الفعل - بما في ذلك الحاويات والإلكترونيات واختبار الفراغ - يمكن أن يصل بسهولة إلى مئات الآلاف من الدولارات، وعلاوة على ذلك، فإن محدودية فرص الحصول على معدات التصنيع الدقيقة، والغرف النظيفة، والمهندسين المهرة للفضاء الجوي تدفع منظمات كثيرة إلى الاعتماد على موردين الأجانب المكل َّمين، بل وتضعين المحدودين للصناعة، كما أن تتجهيز، وتزيد من رسوم الإنتاج.

الجوانب التقنية والبيئية

ويجب أن تعمل السواتل التي تُبنى في الأسواق الناشئة في بيئات قاسية، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة القصوى، وارتفاع الإشعاع، والمكنسة، ويجب أن تُوصل عجلات الرد المتسقة بأقل قدر من اليقظة والضوضاء على مدى عدة سنوات من التشغيل المستمر، بالإضافة إلى أن قيود عوامل الشكل الساتلي الصغيرة (المركبات - الميكروسات) تتطلب عجلات تكون خفيفة الوزن وفعالة من حيث الطاقة.

استراتيجيات التصميم والتصنيع لخفض التكاليف

جمع المواد وإضفاء الطابع المحلي عليها

ومن أكثر الطرق فعالية لخفض تكلفة العجلات الرجعية المواد المصدرية محليا، مثلا، السكك الحديدية العالية المتينة للألومنيوم، والريح النحاسية، والمغناطيسات النادرة التي تُستخدم في كثير من الأحيان من الموردين الإقليميين في جزء من سعر المكافئات المستوردة، والتشارك في المتاجر المحلية لصناعة المعادن لإنتاج مساكن السيارات، وأجهزة الطهي، والارتفاع في قيمة المواد التي تُعطى، يقلل من تكاليف الشحنات.

تبسيط التصميم وتوحيده

وقد كانت تصميمات العجلات الرقابية معقدة تاريخياً، حيث شملت محركات العرف، وعلامات عالية الدقة، ووضع إجراءات للموازنة، ومن خلال تبسيط التصميم عمداً، مثلاً، اعتماد محرك مركب مركب متجه نحو العجلات، مع تقليل عدد الوصلات الميكانيكية، واستخدام الرزم المعياري المصنف للمزودين بأجهزة التخصيب يمكن أن يقل بدرجة كبيرة من تعقيد التصنيع.

استخدام المكونات التجارية - الفطرية

وقد قاومت صناعة الفضاء الجوي تاريخيا باستخدام أجزاء من الغلاف الجوي، ولكن نجاح ثورة كوبيسات غير ذلك التفكير، فثمة العديد من النظم الفرعية لعجلات التفاعل، وأجهزة الاستشعار ذات التأثيرات الهلوسة، حتى أن المحركات نفسها يمكن أن تُبنى من مكونات صناعية محسوسة أو مُصَنَّبة عن طريق الكبسولة، ويمكن استخدام أجهزة الفرز الآلي لكشف أجهزة الترددات ذات الترددات الموحدة أن تخفض تكلفة أجهزة التحكم بالعجلات.

الهيكلان النموذجي والمقعد

ويمكن أن يؤدي تصميم مجموعة من عجلات التفاعل حول دوار مشترك ومركب ونموذج محمل إلى تحقيق وفورات الحجم، كما أن العجلة التي تعمل على إنتاجية متعددة من طراز " كيوبسات " والتي تعمل على زيادة العجلات التي تستخدمها شبكة " كيوبسات " ، إلى زيادة حجم العجلات المتحركة أو العجلات المتحركة، مما يجعل من السهل إدارة المخزون من الطراز الأول.

نقل المعارف والتدريب

ويتوقف الحد من التكاليف على القدرة الهندسية المحلية، إذ أن رعاية برامج البحوث الجامعية وتنظيم حلقات عمل مع المروجين الساتليين ذوي الخبرة، وتعبئة مستودعات للتصميمات المفتوحة المصدر تساعد على بناء المعارف المؤسسية، وتركز برامج التدريب على الموازنة الدينامية، وحمل التشحيم، وأسلاك التحكم في السيارات، تقلل من منحنى التعلم، وقد نجحت بلدان مثل جنوب أفريقيا وماليزيا في تخفيض تكاليف عجلات التفاعل عن طريق الاستثمار في مراكز التدريب المخصصة لتكنولوجيا الفضاء التي تؤدي إلى تحسين تصميم الخريجين على العمل.

الابتكارات التكنولوجية خفض تكاليف الإنتاج

عجلات الركود المغناطيسية والتصميمات عديمة الجدوى

وتعتمد عجلات التفاعل التقليدية على الكرات الميكانيكية لدعم الرواد، وتحتاج هذه العلامات إلى تسامح دقيق وتهوية وختم، وكلها تضيف تكلفة ويمكن أن تحد من مدى الحياة. وقد أصبحت عجلات التفاعل المغنطيسية تستخدم حقول الكهرومغناطيسية لتطهير الدوار، وإزالة الاتصالات المادية، والحاجة إلى مقومات التجميل.

الصناعة المضافة (3D Printing)

3Dطباعة تتيح إنتاج محركات متطورة ذات طاقة متحركة أو باهظة الثمن مع الذكاء التقليدي، ويمكن أن تطبع هذه العجلات ذات العجلات ذات العجلات من حيث الإنتاج الصناعي أو العجلات أو العجلات أو الموازنة، مثلاً، طباعة عجلات العجلات من ممر ألومنيوم مرتفع (مثل المعالجة بمقياس للجسم)

التقليل من شأن السواتل الصغيرة

فالتوجه العالمي نحو السواتل الصغيرة - القارات الصغيرة الحجم مثل اليورانيوم الواحد (10 مكعبات) وحتى PocketQubes - hass driven طلباً مقابلاً على عجلات الرد المصغرة، وبدلاً من تخفيض تصميمات النيت الكبيرة، يقوم المهندسون بصنع عجلات مصغرة الغرض تستخدم أجهزة التحكم في كميات صغيرة من السيارات، وكميات صغيرة من الباليه، وأجهزة التحكم في تصميم الرقائق.

دراسات الحالات: النجاح في وضع مجموعات مُهددة من الموارد

مشروع كوبيسات جنوب شرق آسيا

وفي أواخر عام 2010، تعاون اتحاد جامعات في الفلبين وتايلند وفييت نام على وضع 3U CubeSat لرصد الكوارث، والاحتفاظ بتكاليف تقل عن 000 10 دولار لكل عجلة رد فعل، قرر الفريق بناء تصميمه الخاص على محرك غير مكتمل من نوع ثاني أكسيد الكربون، وجهاز قياسي مصمم خصيصاً للأجهزة الميكانيكية، وجهاز التحكم بالبطاقات الآلية، باستخدام جهاز التلقيم المزود بالهوية، وجهاز المزود بالأجهزة المحمولة بالأجهزة.

مبادرة أمريكا اللاتينية للسواتل الصغيرة

وقد بدأ علماء الستاريكا، وهم الآن شركة تجارية، كجهد بحثي يواجه قيودا شديدة في الميزانية، وقد طوروا، بالنسبة لمركباتهم الفضائية التي تستخدم فيها أجهزة للرد الداخلي، التي تستخدم جهازا كهربيا مطبوعا، مما أدى إلى إزالة الحاجة إلى نواة مستقلة من المحركات، وقد تم تركيب العجلات الهوائية من مجموعة واحدة من الانقلابات الألومنيومية، كما أن تركيبة البحثية ذات المقياس المنخفض التكلفة.

البرنامج الإقليمي الأفريقي للسواتل

وقد دعمت مبادرة " صالة التنمية " التي وضعها الاتحاد الأفريقي إنشاء حافلة ساتلية مشتركة يمكن أن تستنسخها بلدان متعددة، وفيما يتعلق بنموذج العجلات، تعاون مهندسون من نيجيريا وجنوب أفريقيا على تصميم مفتوح المصدر يستخدم أداة إطلاق ذات طابع ثلاثي الأبعاد، وخارج نطاق الشركة، كما أن هناك حلقة بسيطة لمراقبة البرمجيات الصغيرة التي تعمل على إنتاج وحدات صغيرة التكلفة من طراز PID، وقد تم تقاسم التصميم بواسطة مجموعة من وحدات البرمجيات المفتوحة التي تتيح إعادة الصنع،

الاتجاهات المستقبلية والتوقعات السوقية

Emerging Manufacturing Hubs

ومع زيادة إمكانية الوصول إلى المحركات المدمجة والمركبات المدمجة المتعددة الكلور والمجسات المتقدمة، فإن الحد الأدنى لتكاليف عجلات الرد سيستمر في الانخفاض، إذ أن عدة دول نامية تستثمر في مجموعات صناعية محددة في الفضاء، مثل مركز الفضاء البرازيلي " ألكانتارا " ، ومجمعات السواتل الجديدة ذات الموارد الخاصة في الهند، ويمكن لهذه المراكز أن تدعم الإنتاج المحلي لعجلات التفاعل، مما يقل عن أسعار الواردات ويتيح سرعة التقارب.

التعاون والتمويل الدوليين

وتقوم منظمات مثل مكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي والاتحاد الدولي للملاحة الفضائية بتعزيز التطوير التعاوني للعناصر الساتلية المنخفضة التكلفة، وتساعد الاتفاقات الإنمائية المشتركة، وحلقات العمل المتعلقة بنقل التكنولوجيا، ومرافق الاختبار المشتركة الأسواق الناشئة على تجاوز الخطوات الأكثر تكلفة في عملية التأهيل، وتساهم برامج مثل ]] قطع غيار الدعم الفضائية 4SDGs[FLT] [تستفيد منها]

تصميمات مفتوحة ومبتكرات مجتمعية

أما الاضطرابات المفتوحة المصدر التي تحولت صناعة البرمجيات فتبلغ الآن معدات فضائية، بينما مشاريع مثل ArduSat ReactionWheel ومبادرة ليبر كيوبسات توفر ملفات كاملة من نوع CAD، ومخططات PCB، ورمزا للمراقبة بحرية، أي شخص لديه طابعة عالية القدرة على الحصول على تصميمات إلكترونية أساسية، ومع ذلك يمكن أن يضيف إلى ذلك عجلات تفاعلية.

إن الطريق إلى عجلات التفاعل الميسورة بالنسبة للأسواق الناشئة لا يتطلب انطلاقة واحدة بل مجموعة من خيارات التصميم العملي، والقدرة على التصنيع المحلي، واعتماد التكنولوجيا، وتقاسم المعارف التعاونية، وتظهر دراسات الحالة من آسيا وأمريكا اللاتينية وأفريقيا أنه حتى مع الموارد المحدودة، يمكن للفرق أن تنتج عجلات تفاعلية تكون موثوقة وقابلة للاتساع، وأوامر ذات حجم أرخص من الموردين التقليديين، مع زيادة مشاركة اقتصاد الفضاء في مناطق جديدة، فإن هذه الحلول الفعالة من حيث التكلفة