تم تصميم برنامج الألفية الجديدة (NMP) التابع لوكالة ناسا كطريقة لتسريع استخدام التقنيات المتقدمة في مهام العلوم التشغيلية. قال الدكتور كريستوفر ستيفنز ، مدير برنامج NMP ، "لقد تم الاعتراف بأنه كانت هناك استثمارات كبيرة من قبل الولايات المتحدة في التقنيات المتقدمة ، وأن لديهم تطبيقات حقيقية إما لخفض التكلفة أو توفير قدرات جديدة للعلوم البعثات. " ومع ذلك ، فإن إدخال هذه التقنيات إلى مهام علمية فعلية في الفضاء يمثل خطرًا كبيرًا بسبب عدم اليقين الذي يأتي مع التكنولوجيا الناشئة. تقلل NMP من هذه المخاطر من خلال التحقق من صحة التكنولوجيا الجديدة عن طريق الطيران واختبارها في الفضاء. قال ستيفنز: "إننا نأخذ تقنيات جاهزة للمضي قدمًا من المختبر وننضجها حتى يكونوا مستعدين للذهاب إلى الفضاء ، لكن المهام التشغيلية يمكن أن تتراوح من 10 إلى 20 عامًا في المستقبل".
هناك نوعان من المهام أو الأنظمة التي تتولى NMP. الأول هو التحقق من صحة النظام المتكامل ، حيث يكون نظام الطيران بأكمله موضوع التحقيق. النوع الثاني هو مهمة التحقق من النظام الفرعي ، حيث يتم إجراء تجارب صغيرة قائمة بذاتها على مركبة فضائية ، ولكن السيارة ليست جزءًا من التجارب.
تم تأسيس NMP بشكل مشترك في عام 1995 من قبل مكتب علوم الفضاء التابع لناسا ومكتب علوم الأرض ، وفي الماضي ، كان يتم فصل المهام عادةً على أنها قابلة للتطبيق على احتياجات علوم الأرض أو مهمة علوم الفضاء المستقبلية. تتم إدارة NMP الآن من قبل إدارة مهمة العلوم في وكالة ناسا ، وتركز على احتياجات ثلاثة مجالات علمية: نظام الشمس والأرض واستكشاف النظام الشمسي والكون.
بدأ البرنامج بمهمة Deep Space 1 في عام 1998 ، والتي كانت علوم الفضاء ، التحقق من صحة النظام المتكامل. كانت تقنية تعريف DS1 هي الدفع بالطاقة الشمسية أو الأيونات. قال ستيفنز: "كان معروفًا أن هذه التقنية لديها القدرة على تقليل الكتلة اللازمة للدفع فوق الدفع الكيميائي التقليدي ، ولكن لا أحد يريد المخاطرة بتحليقها دون اختبارها في الفضاء". أثبت DS1 بنجاح فعالية الدفع الأيوني ، والآن ستستخدم المهام اللاحقة هذا النوع من الدفع ، بما في ذلك مهمة Dawn القادمة.
تتضمن عمليات التحقق الناجحة الأخرى لخطة NMP تحسينات وخفض تكلفة الأقمار الصناعية من نوع LANDSAT واختبار مركبة فضائية علمية مستقلة لديها برنامج تخطيط رحلة يمكن استخدامه في المركبات الفضائية وكذلك المركبات الفضائية المدارية لإعادة تخطيط مهمة الروبوتية دون تدخل بشري. تشمل مهام NMP القادمة التي لم تحلق بعد مجموعة من الأقمار الصناعية الصغيرة تسمى نانو sats التي ستقوم بقياسات متزامنة من أماكن متعددة في الفضاء من الغلاف المغناطيسي للأرض ، واختبار المعدات التي سيتم استخدامها في مهمة هوائي تداخل الليزر (LISA) ، بعثة مشتركة بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. كانت مهمة NMP الوحيدة غير الناجحة حتى الآن هي Deep Space 2 ، التي كانت ميكروبات المريخ التي كانت جزءًا من Mars Polar Lander المشؤومة.
أعلنت وكالة ناسا مؤخرًا عن أحدث مهمة NMP ، Space Technology 8 ، وهو مشروع للتحقق من النظام الفرعي. وهي عبارة عن مجموعة من أربع تجارب قائمة بذاتها ستسافر إلى الفضاء على متن مركبة فضائية صغيرة منخفضة التكلفة متاحة حاليًا ، يطلق عليها اسم ناقل الألفية الجديدة. أول تجربة على ST8 تسمى Sail Mast ، وهي سارية جرافيت خفيفة للغاية. تطبيقات Sail Mast هي مركبات فضائية تتطلب هياكل غشائية كبيرة تحتاج إلى النشر ، مثل الأشرعة الشمسية ، والمظلات الشمسية للتلسكوب ، والبصريات ذات الفتحة الكبيرة ، وأذرع الأداة ، والهوائيات ، أو مجموعات الصفيفات الشمسية. قال ستيفنز "هناك سلسلة من المهمات التي تم تحديدها على خريطة طريق وكالة ناسا للمستقبل والتي يمكن أن تستفيد من هذه القدرة". "ستكون هذه خطوة مهمة إلى الأمام في كتلة الهيكل. نحن نعمل في؟ يبلغ مدى الكتلة لكل كيلوغرام لكل ذراع لذراع 30 أو 40 مترًا يمكن تخزينه بشكل مضغوط وله صلابة معقولة. "
التجربة الثانية هي نظام الصفيف الشمسي من الجيل التالي Ultraflex. هذه مجموعة شمسية عالية الطاقة وخفيفة الوزن للغاية. قال ستيفنز: "يمكن استخدام هذا في مهمة تحتاج إلى طاقة كبيرة في مجموعة خفيفة الوزن وقابلة للنشر ، مثل الدفع الكهربائي الشمسي ، أو يمكن استخدامه أيضًا على سطح أجسام الكواكب". "نحن نتطلع إلى زيادة القوة المحددة للصفيف إلى أكبر من 170 واط لكل كيلوغرام على صفيف يحتوي على 7 كيلو واط على الأقل من الطاقة."
التجربة الثالثة هي نظام الحوسبة المتسامح مع الأخطاء البيئية. قال ستيفنز: "هنا الهدف هو استخدام المعالجات التجارية الجاهزة التي تم تكوينها في بنية تتحمل الأخطاء مع الاضطرابات الفردية التي تحدث بسبب الإشعاع". "نريد أن نبين أن هذا تصميم قوي يمكن استخدامه في الفضاء دون الحاجة إلى استخدام أجزاء صلبة من الإشعاع ، لأنك تحصل على زيادة كبيرة في سرعة المعالجة والقدرة على المعالجات المشعة المتوفرة حاليًا. نريد خفض التكاليف بموثوقية عالية ". يمكن استخدام هذا لمعالجة البيانات العلمية على متن مركبة فضائية ، ولوظائف التحكم المستقلة.
التجربة النهائية على ST8 هي نظام الإدارة الحرارية الصغيرة للحرارة بالحلقة الصغيرة. قال ستيفنز: "ما نريد القيام به هنا هو تقليل القيود الحرارية على تصميم المركبات الفضائية الصغيرة وإدارة الحرارة والحاجة إلى التبريد دون إنفاق كميات كبيرة من الطاقة". يقترح هذا النظام إدارة التوازن الحراري بكفاءة داخل المركبة الفضائية عن طريق أخذ الحرارة حيث يتم إنتاجها بواسطة الإلكترونيات ، على سبيل المثال ، وتوفيرها في أماكن أخرى في المركبة الفضائية التي تحتاج إلى حرارة. لا تحتوي على أجزاء متحركة ولا تحتاج إلى طاقة.
يجب أن تكون مهمة ST8 جاهزة للانطلاق في عام 2008.
تخطط ناسا في يوليو 2005 للإعلان عن مزودي التكنولوجيا لمهمة NMP القادمة. ستكون ST9 مهمة التحقق من صحة النظام المتكامل. هناك خمسة مفاهيم مختلفة يتم أخذها في الاعتبار ، وجميعها تعتبر مجالات ذات أولوية عالية لوكالة ناسا. هم انهم:
- تكنولوجيا أنظمة الطاقة الشمسية
- تقنية نظام القبض الجوي للبعثات الكوكبية
- تقنية التشكيل الدقيق لنظام الطيران
- تكنولوجيا أنظمة التلسكوبات الفضائية الكبيرة
- نظام الهبوط الأوتوماتيكي الموجه بالأرض للمركبات الفضائية
سيتم دراسة جميع المفاهيم الخمسة خلال العام المقبل. بعد الانتهاء من هذه الدراسات ، سيتم اختيار أحد المفاهيم الخمسة لـ ST9. سيعتمد وقت الإطلاق على المفهوم الذي تم اختياره ، ولكنه مبدئيًا في الإطار الزمني 2008-2009.
يعمل ستيفنز مع NMP منذ تشكيله ، وكان مدير البرنامج لمدة 3 سنوات. يستمتع بقدرته على إظهار التقنيات المتقدمة بحيث يمكن دمجها في المهام المستقبلية. وقال "إنه عمل مثير ، عمل عالي المخاطر ، لأن التكنولوجيا المتقدمة غير مؤكدة فيما يتعلق بالوقت الذي ستستغرقه وكم ستكلف". وقال إن التحقق من تجربة مركبة الفضاء العلمية المستقلة كان مجزيًا بشكل خاص. "إن مركبات المريخ الحالية كثيفة العمالة للغاية ، لكن وكالة ناسا لم تكن مستعدة لتحويل تشغيل مركبة فضائية إلى حزمة برمجيات ، لذلك أعتقد أن هذا التحقق كان خطوة رئيسية." قال ستيفنز أن مكتبه لديه نشاط ضخ تكنولوجي يجري حاليًا مع برنامج المريخ ، يبحث في استخدام هذه القدرة للبعثات المستقبلية ، مثل مختبر علوم المريخ ، المقرر إطلاقه في عام 2009.
كتبه نانسي أتكينسون
