يريد البنتاغون أن تستخدم الأقمار الصناعية الغلاف الجوي لتغيير المدارات

وتقوم وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA)، ذراع البحث والتطوير في البنتاغون، بإعداد برنامج يسمى Anzio لتطوير التكنولوجيا التي من شأنها أن تسمح للمركبات الفضائية باستخدام الغلاف الجوي العلوي للأرض، بدلا من وقود الصواريخ، لإجراء تغييرات كبيرة على مداراتها. أعلن مكتب التكنولوجيا التكتيكية التابع لـ DARPA عن هذه الجهود في 9 نوفمبر في إشعار على موقع التعاقدات التابع للحكومة الفيدرالية، ودعا الشركات إلى يوم الصناعة في أرلينغتون، فيرجينيا، يومي 16 و17 ديسمبر.

وتقول الوكالة إن أنزيو يهدف إلى تطوير “تقنيات مساعدة جوية مبتكرة للمركبات الفضائية، والتي ستمكن من إجراء عمليات نقل مدارية كبيرة وسريعة ودقيقة مع تقليل متطلبات الوقود بشكل كبير”. لم تكشف DARPA عن الميزانية أو الجدول الزمني أو عدد الجوائز المخطط لها، ويقول الإشعار إن التماس البرنامج الرسمي سيتبع يوم الصناعة.

تسرد DARPA أربعة مجالات تكنولوجية ذات أهمية: أنظمة الحماية الحرارية، وأنظمة التحكم والخوارزميات، والاستشعار الجوي، والقذائف الهوائية خفيفة الوزن. لقد استبعدت العمل على الاتصالات وإدارة الطاقة وحافلات المركبات الفضائية والحمولات وأنظمة الدفع ومركبات النقل المدارية الحالية، مما يترك البرنامج يركز على الأجهزة والبرامج التي تحتاجها المركبة الفضائية للبقاء على قيد الحياة والتوجيه عبر الغلاف الجوي والعودة إلى مدار مختلف.

تغطي المساعدة الجوية العديد من التقنيات التي تتاجر بالوقود الدافع للسحب أو الرفع الجوي. في عملية الكبح الجوي، تنخفض المركبة الفضائية في الغلاف الجوي العلوي الرقيق في تمريرات متكررة، مما يؤدي إلى خفض مدارها ببطء. يستخدم Aerocapture ممرًا واحدًا أعمق للتخلص من السرعة الكافية لدخول المدار، وتستخدم تغييرات المستوى الديناميكي الهوائي قوة الرفع المتولدة داخل الغلاف الجوي لتغيير ميل المدار. لا يذكر إشعار DARPA أيًا من هذه الأشياء ستتبعه Anzio ، لكن تركيزها على النقل “السريع” وعلى القذائف الهوائية، والحماية الحرارية وخوارزميات التحكم يشير إلى ما هو أبعد من الكبح الجوي البطيء الذي يستمر عدة أسابيع والذي تم استخدامه في المهام السابقة.

الوقود الدافع هو الحد الرئيسي لمدى تحرك القمر الصناعي بمجرد وجوده في المدار. يتطلب تغيير ميل مركبة فضائية في مدار أرضي منخفض بدرجة واحدة فقط تغييرًا في السرعة يبلغ حوالي 135 مترًا في الثانية (440 قدمًا في الثانية)، ويمكن أن تستهلك التغييرات الأكبر في المستوى وقودًا أكثر مما تحمله العديد من الأقمار الصناعية طوال حياتها. إن استخدام الغلاف الجوي للقيام بجزء من هذا العمل يمكن أن يسمح للمركبة الفضائية بتغيير موضعها في كثير من الأحيان، أو حمل وقود دافع أقل لنفس المهمة.

أثبتت وكالة ناسا لأول مرة استخدام الكبح الجوي على كوكب آخر منذ أكثر من ثلاثة عقود. ابتداءً من 25 مايو 1993، قامت المركبة الفضائية ماجلان بمسح الغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة بشكل متكرر لأكثر من 75 يومًا، وخفضت أقرب اقتراب لها إلى حوالي 140 كيلومترًا (87 ميلًا) وحولت مدارًا بيضاويًا مدته 3 ساعات و15 دقيقة إلى مدار دائري تقريبًا مدته 94 دقيقة. مختبر الدفع النفاث التابع لناسا أطلق على ماجلان اسم “أول مركبة فضائية تدور حول الكواكب تستخدم السحب الجوي، أو الكبح الجوي، لتغيير المدار.” استخدمت مركبات المريخ اللاحقة نفس التقنية لتوفير الوقود بعد الوصول.

ومنذ ذلك الحين، قام الجيش الأمريكي باختبار الكبح الجوي حول الأرض. استخدمت الطائرة الفضائية X-37B التابعة لقوة الفضاء الأمريكية، والتي انطلقت في مهمتها السابعة إلى مدار بيضاوي الشكل للغاية على متن مركبة SpaceX Falcon Heavy ، السحب الجوي عبر عدة تمريرات لتغيير المدارات بأقل قدر من الوقود قبل أن تنطلق. هبطت في قاعدة فاندنبرغ لقوة الفضاء، كاليفورنيا، في 7 مارس 2025بعد أكثر من 434 يومًا في الفضاء. وصف مدير برنامج X-37B اللفتنانت كولونيل بلين ستيوارت “مناورة الكبح الهوائي الجديدة” كأحد الإنجازات الرئيسية للبعثة.

إن X-37B عبارة عن مركبة مجنحة تم تصميمها لتحمل التسخين أثناء العودة، ولم تذكر القوة الفضائية المدة التي استغرقتها حملة الكبح الجوي. يشير اهتمام DARPA بالقذائف الهوائية خفيفة الوزن والحماية الحرارية إلى أن Anzio تهدف إلى إعطاء قدرة مماثلة للمركبات الفضائية التي لم يتم تصميمها كطائرات فضائية، على الرغم من أن الإشعار لا يذكر أنواع الأقمار الصناعية التي ستخدمها هذه التكنولوجيا أو العملاء العسكريون الذين سيستخدمونها.

سيتم التعامل مع البرنامج تحت إجراءات أمنية مشددة. يتم تصنيف يوم الصناعة على مستوى المعلومات غير السرية الخاضعة للرقابة وسيتضمن معلومات مقيدة بموجب لوائح التجارة الدولية في الأسلحة، لذا يقتصر الحضور على المواطنين الأمريكيين والمقيمين الدائمين الذين يمثلون الشركات الأمريكية، مع ما لا يزيد عن شخصين لكل شركة ولا يُسمح باستخدام الهواتف أو الأجهزة الإلكترونية في الغرفة. ستحتوي مسودة طلب تقديم العروض أيضًا على معلومات خاضعة للرقابة، ويجب على مقدمي العروض استيفاء المستوى 2 من شهادة نموذج نضج الأمن السيبراني، والذي يغطي متطلبات الأمان 110 في منشور NIST الخاص 800-171.