هذا المختبر العملاق يحاكي إطلاق الأقمار الصناعية إلى الفضاء

الأقمار الصناعية تمر عبر الكثير. وبينما تدور حول كوكبنا بسرعة تصل إلى 17 ألف ميل في الساعة، يتعين عليها أن تتكيف مع الفراغ الشديد في الفضاء والتقلبات الهائلة في درجات الحرارة، وكل ذلك في حين تحاول توجيه هوائياتها بدقة إلى الأرض. وهذا بعد الإطلاق، حيث ستهتز مثل علبة الطلاء وستصدر ضوضاء صاخبة.

ولتجهيزها لهذه المحنة، يتم اختبار جميع الأقمار الصناعية بعناية شديدة قبل إرسالها، مع التأكد من إحكام ربط كل مسمار مفكوك وأن جميع الأجزاء الكهربائية تعمل بشكل جيد. كان هذا يتطلب في السابق رحلات إلى مواقع متعددة لإجراء اختبارات مختلفة، ولكن في المملكة المتحدة، تقدم منشأة اختبار الأقمار الصناعية الوطنية التي تم افتتاحها حديثًا في أوكسفوردشاير فحصًا كاملاً لصحة الأقمار الصناعية تحت سقف واحد.

وتقول سارة بيردسلي، مديرة مختبر روثرفورد أبلتون للفضاء الممول من الحكومة البريطانية، والذي يدير المنشأة الجديدة التي تتخذ من حرم هارويل للعلوم والابتكار مقراً لها: “قالت الصناعة إنها بحاجة إلى متجر شامل حيث يمكنها إجراء جميع الاختبارات الخاصة بأقمارها الصناعية المعقدة الكبيرة في مكان واحد. وهذه هي نتيجة سنوات من العمل الجاد”.

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 عالمية المستوى” لاختبار الأقمار الصناعية. كان من المقرر في الأصل أن يبدأ المشروع عملياته في عام 2020، لكنه تأثر بالتأخيرات، بما في ذلك كوفيد، مما أدى إلى تأجيل افتتاحه الكبير إلى مايو 2024. سيتم اختبار العديد من الأقمار الصناعية كل عام، ومن المقرر أن تكون إيرباص أول عميل يستخدم المنشأة لقمر الاتصالات الجديد Skynet 6A في يوليو.

توجد أربع مناطق للاختبار داخل منشأة الاختبار الوطنية. أول ما تراه عند دخولك – بعد ارتداء الملابس الواقية للحفاظ على نظافة المنشأة قدر الإمكان – هو غرفة الاختبار الفراغية الضخمة التي تم بناء المبنى بأكمله حولها. يقول بيردسلي: “لا يوجد باب كبير بما يكفي لمروره من خلاله”. داخل هذه الغرفة، يمكن للمضخات خفض الضغط إلى 0.00001 مليبار فقط، مما يحاكي فراغ الفضاء، بينما يمكن لنظام تبريد النيتروجين رفع وخفض درجة الحرارة بين -180 و 130 درجة مئوية، وهو المدى الأقصى الذي قد يتعرض له القمر الصناعي أثناء تحركه داخل وخارج ضوء الشمس أثناء المدار.

يبلغ عرض هذه الغرفة سبعة أمتار وعمقها 12 مترًا، وهي أكبر غرفة اختبار فراغ في المملكة المتحدة. إنها كبيرة جدًا لدرجة أن الباب الهائل اللازم لإغلاق الغرفة، والذي تم بناؤه في تركيا وإيطاليا قبل وصوله إلى بريطانيا بالقارب قبل أيام قليلة من الإغلاق في عام 2020، كان بحجم الحد الأقصى لما يمكن أن يتناسب مع طريق سريع في المملكة المتحدة. كان لا بد من توسيع بوابات رصيف بورتسموث لإخراج الباب من السفينة. يقول بيردسلي: “كان لدينا أكبر قافلة في زمن السلم تصعد الطريق A34 للوصول إلى هنا”. ستقضي الأقمار الصناعية أسابيع أو حتى أشهر داخل غرفة الاختبار للتأكد من قدرتها على التعامل مع ظروف الفضاء الخارجي: عندما زارت WIRED، كان هناك قمر صناعي وهمي يسمى The Iron Chicken – وهو قطع عميق للشخصية التي تعيش في عش معدني يدور حول القمر في الرسوم المتحركة البريطانية الكلاسيكية للأطفال الصخب– احتل مكان الصدارة عند مدخل الغرفة.

بعد اختبار الغرفة المفرغة، ستتجه الأقمار الصناعية إلى غرفة اختبار الاهتزاز والصوت. وهنا، سيتم اهتزازها بعنف – أفقياً ورأسياً – على منصتين تعملان بمحركين كهرومغناطيسيين (يُطلق عليهما اسم والاس وغروميت نسبة إلى شخصيات الرسوم المتحركة المحبوبة) يحاكيان الظروف القاسية للإطلاق. سيؤدي الاهتزاز إلى تعريض القمر الصناعي لقوة 222 كيلو نيوتن، أي ما يعادل أربعة أضعاف عضة الديناصور ريكس. إذا كان هناك أي شيء غير ثابت ولو قليلاً على القمر الصناعي، فستكتشف هذه الآلات ذلك.

خلال الاختبار الصوتي، سيعمل جدار عملاق مكون من 48 مكبر صوت على نفخ الأقمار الصناعية بما يصل إلى 146 ديسيبل من الضوضاء البيضاء. بالنسبة للإنسان، سيكون هذا مثل الوقوف في محرك طائرة نفاثة. يقول إيان هورسفول، رئيس مجموعة الديناميكيات في RAL Space: “ستصاب بتلف شديد في السمع”. تم تصميم هذا الاختبار لمحاكاة كل من ضوضاء محركات الصواريخ عند الإقلاع والحجم المبرح في الجزء العلوي من الصاروخ – حيث يتم تخزين الأقمار الصناعية في طريقها إلى المدار.

في غرفة اختبار الهوائيات، تمتص أربعون ألف قطعة من الرغوة على الحائط كل الضوضاء والموجات الكهرومغناطيسية من الأقمار الصناعية، بينما تعمل الغرفة كقفص فاراداي لمنع الإشعاع الكهرومغناطيسي الوارد. ومن الممكن بعد ذلك تركيز هوائي القمر الصناعي على جهاز استقبال في الغرفة، للتحقق من إمكانية توجيه شعاعه من المدار إلى الأرض، على الرغم من كونه على بعد مئات أو آلاف الكيلومترات ويسافر بسرعات هائلة.