مختبر جارجانتوان يحاكي تفجير الأقمار الصناعية في الفضاء
تمر الأقمار الصناعية كثيراً. وبينما تندفع حول كوكبنا بسرعة تصل إلى 17000 ميل في الساعة، يجب عليها التعامل مع الفراغ الشديد في الفضاء والتقلبات الهائلة في درجات الحرارة، كل ذلك أثناء محاولتها توجيه هوائياتها بدقة إلى الأرض. وذلك بعد الإطلاق، حيث سيتم اهتزازها مثل علبة طلاء وتحدث ضجيجًا يصم الآذان.
ولجعلهم جاهزين لهذه المحنة، يتم اختبار جميع الأقمار الصناعية بدقة قبل إرسالها، مما يضمن ربط كل مسمار مفكوك وأن جميع الأجهزة الكهربائية في حالة عمل رائعة. كان ذلك يتطلب رحلات إلى مواقع متعددة لإجراء اختبارات مختلفة، ولكن في المملكة المتحدة، يقدم المرفق الوطني لاختبار الأقمار الصناعية الذي تم افتتاحه حديثًا في أوكسفوردشاير فحصًا صحيًا كاملاً عبر الأقمار الصناعية تحت سقف واحد.
تقول سارة بيردسلي، مديرة مختبر روثرفورد أبليتون الفضائي الذي تموله الحكومة البريطانية، والذي يدير مختبر الفضاء روثرفورد أبليتون: “قالت الصناعة إنها بحاجة إلى مركز شامل حيث يمكنهم إجراء جميع اختباراتهم لأقمارهم الصناعية الكبيرة المعقدة في مكان واحد”. منشأة جديدة مقرها في حرم هارويل للعلوم والابتكار. “هذا نتيجة سنوات من العمل الشاق.”
بدأ البناء في أواخر عام 2018، بعد أن أعلنت حكومة المملكة المتحدة أنها ستستثمر 99 مليون جنيه إسترليني (126 مليون دولار) في NSTF لتطوير “منشأة ذات مستوى عالمي” لاختبار الأقمار الصناعية. كان من المقرر أن يبدأ المشروع في الأصل عملياته في عام 2020، لكنه تعرض للتأخير، بما في ذلك كوفيد، مما أدى إلى تأجيل افتتاحه الكبير إلى مايو 2024. وسيتم اختبار العديد من الأقمار الصناعية كل عام، ومن المقرر أن تكون إيرباص أول عميل يستخدمها المنشأة لقمر الاتصالات الجديد Skynet 6A في يوليو.
توجد أربع مناطق اختبار داخل NSTF. أول ما تتجه إليه عند دخولك – بعد ارتداء الملابس الواقية للحفاظ على نظافة المنشأة قدر الإمكان – هو غرفة اختبار التفريغ الضخمة التي كان من المقرر بناء المبنى بأكمله حولها. يقول بيردسلي: “لا يوجد باب كبير بما يكفي لاستيعابه”. داخل هذه الغرفة، يمكن للمضخات خفض الضغط إلى 0.00001 مليبار فقط، لمحاكاة فراغ الفضاء، في حين يمكن لنظام التبريد النيتروجيني رفع وخفض درجة الحرارة بين -180 و130 درجة مئوية، وهو المدى الأقصى الذي قد يواجهه القمر الصناعي أثناء تحركه. وبعيدًا عن ضوء الشمس أثناء المدار.
بعرض سبعة أمتار وعمق 12 مترًا، تعد هذه أكبر غرفة اختبار فراغ في المملكة المتحدة. إنها كبيرة جدًا لدرجة أن الباب الهائل اللازم لإغلاق الغرفة، التي تم بناؤها في تركيا وإيطاليا قبل الوصول إلى بريطانيا بالقارب قبل أيام قليلة من الإغلاق في عام 2020، كان في حدود الحجم الذي يمكن أن يتسع لطريق سريع في المملكة المتحدة. كان لا بد من توسيع البوابات في رصيف بورتسموث لإخراج الباب من السفينة. يقول بيردسلي: “كان لدينا أكبر قافلة في وقت السلم تصعد على الطريق السريع A34 للوصول إلى هنا”. سوف تقضي الأقمار الصناعية أسابيع أو حتى أشهر داخل غرفة الاختبار للتأكد من قدرتها على التكيف مع ظروف الفضاء الخارجي: عندما زارت مجلة WIRED، كان هناك قمر صناعي وهمي يسمى The Iron Chicken، وهو بمثابة قطع عميق للشخصية التي تعيش في عش معدني يدور حول القمر. في الرسوم المتحركة الكلاسيكية للأطفال في بريطانيا كلانجرز– احتل مكان الصدارة عند مدخل الغرفة.
وبعد اختبار الغرفة المفرغة، ستتوجه الأقمار الصناعية بعد ذلك إلى غرفة اختبار الاهتزاز والصوت. هنا، سيتم اهتزازه بعنف -أفقيًا وعموديًا- على منصتين مدعومتين بزوج من المحركات الكهرومغناطيسية (الملقبة بوالاس وغروميت تيمنًا بشخصيتي توقف الحركة المحبوبتين) التي تحاكي الظروف القاسية للإطلاق. سيؤدي الاهتزاز إلى تعريض القمر الصناعي لقوة تبلغ 222 كيلو نيوتن، أي ما يعادل أربعة أضعاف لدغة تي ريكس. إذا كان هناك أي شيء فضفاض ولو قليلاً على القمر الصناعي، فإن هذه الآلات ستكتشف ذلك.
أثناء الاختبار الصوتي، سيطلق جدار عملاق مكون من 48 مكبر صوت الأقمار الصناعية بما يصل إلى 146 ديسيبل من الضوضاء البيضاء. بالنسبة للإنسان، سيكون هذا مثل الوقوف في المحرك النفاث للطائرة. يقول إيان هورسفول، قائد مجموعة الديناميكيات في RAL Space: “سيكون لديك ضرر شديد في السمع”. تم تصميم هذا الاختبار لتقليد ضجيج محركات الصاروخ عند الإقلاع والحجم المؤلم في الجزء العلوي من الصاروخ، حيث يتم تخزين الأقمار الصناعية في طريقها إلى المدار.
وفي غرفة اختبار الهوائيات، يوجد 40 ألف مسمار رغوي على الحائط يمتص كل الضوضاء والموجات الكهرومغناطيسية الصادرة عن الأقمار الصناعية، في حين تعمل الغرفة بمثابة قفص فاراداي لمنع الإشعاع الكهرومغناطيسي الوارد. يمكن بعد ذلك تركيز هوائي القمر الصناعي على جهاز استقبال في الغرفة، للتأكد من إمكانية توجيه شعاعه من المدار إلى الأرض، على الرغم من بعده بمئات أو آلاف الكيلومترات ويسافر بسرعات هائلة.