بعد مرور 50 عامًا، لا يزال هوائي عصر أبولو هذا يتحدث إلى فوييجر 2

منذ أكثر من 50 عامًا، محطة الفضاء السحيق 43 لقد كانت أداة لا تقدر بثمن للمسابير الفضائية أثناء استكشاف نظامنا الشمسي والانطلاق نحو ما هو أبعد من ذلك. هوائي الراديو DSS-43 الموجود في مجمع كانبيرا للاتصالات الفضائية العميقة، بالقرب من كانبيرا، أستراليا، تحافظ على خط الاتصال مفتوحًا بين البشر والمسابير أثناء ذلك ناسا البعثات.

اليوم، تم استرداد أكثر من 40 بالمائة من جميع البيانات بواسطة المستكشفين السماويين، بما في ذلك الرحالة, آفاق جديدة، و ال مركبة المريخ كيوريوسيتي، يأتي من خلال DSS-43.

“باعتباره أكبر هوائي في أستراليا، قدم DSS-43 اتصالاً ثنائي الاتجاه مع العشرات من المركبات الفضائية الآلية،” رئيس IEEE المنتخب كاثلين كرامر قال خلال حفل تم فيه التعرف على الهوائي باعتباره معلم IEEE. وأشار كرامر إلى أنها دعمت مهمات “من برنامج أبولو ومركبات استكشاف المريخ التابعة لناسا مثل روح و فرصة إلى جولة Voyagers الكبرى في النظام الشمسي.

وقالت: “في الواقع، إنه الهوائي الوحيد المتبقي على الأرض القادر على التواصل معه فوييجر 2“.

لماذا احتاجت ناسا إلى DSS-43؟

إن الحفاظ على اتصال ثنائي الاتجاه مع المركبات الفضائية التي تندفع لمسافة مليارات الكيلومترات عبر النظام الشمسي ليس بالأمر السهل. الباحثون في وكالة ناسا مختبر الدفع النفاث، في باسادينا، كاليفورنيا، كان يعلم أن الاتصال بالمسابير الفضائية البعيدة سيتطلب طبقًا هوائيًا بدقة غير مسبوقة. في عام 1964 قاموا ببناء DSS-42 — سلف DSS-43 — لدعم مهمة ناسا. المركبة الفضائية مارينر 4حيث قامت بأول رحلة طيران ناجحة على الإطلاق بالقرب من المريخ في يوليو 1965. كان للهوائي طبق قطره 26 مترًا. إلى جانب هوائيين آخرين في مختبر الدفع النفاث وفي إسبانيا، حصل DSS-42 على أول صور قريبة للمريخ. تم تقاعد DSS-42 في عام 2000.

وتوقع مهندسو وكالة ناسا أن تنفيذ مهمات خارج كوكب المريخ يتطلب هوائيات أكثر حساسية. لذا، في عام 1969، بدأوا العمل على DSS-43، الذي يبلغ قطر طبقه 64 مترًا.

تم إطلاق DSS-43 على الإنترنت في ديسمبر 1972، في الوقت المناسب تمامًا لاستقبال عمليات إرسال الفيديو والصوت التي أرسلتها مركبة أبولو 17 من سطح القمر. كان يتمتع بمدى وصول وحساسية أكبر من DSS-42 حتى بعد ترقية طبق 42 في أوائل الثمانينيات.

اتسعت الفجوة بين قدرات الهوائيين في عام 1987، عندما تم تجهيز DSS-43 بطبق بطول 70 مترًا تحسبًا للقاء فوييجر 2 عام 1989 مع كوكب نبتون.

لقد كان DSS-43 لا غنى عنه في الحفاظ على الاتصال مع مسبار الفضاء السحيق منذ ذلك الحين.

حجم الطبق ليس هو الميزة الوحيدة الرائعة. بذلت الشركة المصنعة للطبق جهدًا كبيرًا للتأكد من أن سطحه لا يحتوي على نتوءات أو بقع خشنة. كلما كان سطح الطبق أكثر سلاسة، كان ذلك أفضل في تركيز الموجات الساقطة على كاشف الإشارة، وبالتالي تكون نسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى.

يتميز DSS-43 بدقة توجيه تبلغ 0.005 درجة (18 ثانية قوسية) – وهو أمر مهم لضمان توجيهه مباشرة إلى جهاز الاستقبال الموجود على مركبة فضائية بعيدة. تبث Voyager 2 باستخدام راديو بقدرة 23 واط. ولكن بحلول الوقت الذي تقطع فيه الإشارات مسافة تبلغ مليارات الكيلومترات من الغلاف الشمسي إلى الأرض، تكون قوتها قد تلاشت إلى مستوى أضعف بمقدار 20 مليار مرة مما هو مطلوب لتشغيل ساعة رقمية. يعد التقاط كل جزء من إشارات الحادث أمرًا بالغ الأهمية لجمع معلومات مفيدة من عمليات الإرسال.

يحتوي الهوائي على جهاز إرسال بقدرة 400 كيلووات، ويبلغ عرض شعاعه 0.0038 درجة. بدون ترقية عام 1987، من المحتمل ألا تصل الإشارات المرسلة من DSS-43 إلى مركبة فضائية تغامر خارج النظام الشمسي إلى هدفها أبدًا.

شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا

يعد مجمع كانبيرا للفضاء العميق، حيث يوجد DSS-43، واحدًا من ثلاث محطات تتبع يديرها مختبر الدفع النفاث. الاثنان الآخران هما DSS-11 في مجمع غولدستون لاتصالات الفضاء السحيق بالقرب من بارستو، كاليفورنيا، وDSS-63 في مجمع مدريد لاتصالات الفضاء السحيق في روبليدو دي شافيلا، إسبانيا. تشكل المرافق معًا شبكة الفضاء العميق، وهي نظام الاتصالات العلمية الأكثر حساسية على الكوكب، بحسب وكالة ناسا. وفي أي وقت، تتعقب الشبكة العشرات من المركبات الفضائية التي تقوم بمهام علمية. وتقع المرافق الثلاثة على بعد حوالي 120 درجة من خط الطول. ويضمن الوضع الاستراتيجي أنه أثناء دوران الأرض، يكون لدى أحد الهوائيات على الأقل خط رؤية لجسم يتم تعقبه، على الأقل بالنسبة لأولئك القريبين من مستوى النظام الشمسي.

لكن DSS-43 هو العضو الوحيد في الثلاثي الذي يمكنه ذلك حافظ على الاتصال بـ Voyager 2. منذ تحليقها بالقرب من قمر نبتون تريتون في عام 1989، كانت فوييجر 2 على مسار أسفل مستوى الكواكب، بحيث لم يعد لديها خط رؤية مع أي هوائيات راديو في نصف الكرة الشمالي للأرض.

للتأكد من أن DSS-43 لا يزال قادرًا على إجراء أطول مكالمات بعيدة المدى، خضع الهوائي لجولة من التحديثات في عام 2020. وتم تركيب مخروط X-band جديد. ينقل DSS-43 إشارات الراديو في النطاقين X (8 إلى 12 جيجا هرتز) وS (2 إلى 4 جيجا هرتز)؛ يمكنه استقبال إشارات في النطاقات X وS وL (1 إلى 2 جيجا هرتز) وK (12 إلى 40 جيجا هرتز). تم أيضًا اختبار دقة توجيه الطبق وإعادة اعتمادها.

بمجرد اكتمال التحديثات، تم إرسال أوامر الاختبار إلى Voyager 2. وبعد حوالي 37 ساعة، تلقى DSS-43 ردًا من المسبار الفضائي يؤكد أنه تلقى المكالمة، وقام بتنفيذ أوامر الاختبار دون أي مشاكل.

لا يزال DSS-43 ينقل الإشارات بين الأرض وVoyager 2، التي تجاوزت حافة الغلاف الشمسي في عام 2018 وهي الآن على بعد حوالي 20 مليار كيلومتر من الأرض.

[From left] لانس فونغ، مدير المنطقة 10 في IEEE، وكيفن فورغسون، ورئيس IEEE المنتخب كاثلين كرامر، وأمباريش ناتو، الرئيس السابق لقسم إقليم العاصمة الأسترالية لـ IEEE في حفل تكريس IEEE Milestone الذي أقيم في مجمع اتصالات الفضاء السحيق في كانبيرا في أستراليا. فورغسون هو مدير المجمع.أمباريش ناتو

مهمات أخرى مهمة

وقد لعب DSS-43 دورًا حيويًا في المهمات القريبة من الأرض أيضًا، بما في ذلك مهمة ناسا مختبر علوم المريخ مهمة. عندما أرسلت وكالة الفضاء فضول، وهي مركبة جوالة بحجم عربة الغولف، لاستكشاف فوهة غيل وجبل شارب على المريخ في عام 2011، تتبعت DSS-43 كيوريوسيتي أثناء قيامها بهبوطها المذهل لمدة سبع دقائق في الغلاف الجوي للمريخ. استغرق الأمر ما يقرب من 20 دقيقة حتى تعبر إشارات الراديو مسافة 320 مليون كيلومتر بين المريخ والأرض، ثم قدم DSS-43 الأخبار الجيدة: لقد هبطت المركبة الجوالة بسلام وبدأت في العمل.

ويقول: “تخطط وكالة ناسا لإرسال أجيال مستقبلية من رواد الفضاء من القمر إلى المريخ، وسيلعب DSS-43 دورًا مهمًا كجزء من شبكة الفضاء العميق التابعة لناسا”. أمباريش ناتو، أحد كبار أعضاء IEEE والذي كان رئيسًا سابقًا لـ قسم IEEE لمنطقة العاصمة الأسترالية (ACT).

تم تكريم DSS-43 بـ معلم IEEE في مارس خلال حفل أقيم في مجمع اتصالات الفضاء السحيق في كانبيرا.

“هذا هو ثاني تقدير لـ IEEE Milestone يتم تقديمه في أستراليا، والأول لـ ACT” لانس فونجوقال مدير المنطقة 10 في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) خلال الحفل. يتم الآن عرض لوحة تعترف بالتكنولوجيا في المجمع. تقرأ:

تم تشغيل محطة الفضاء العميقة 43 (DSS-43) لأول مرة في عام 1972 وتم ترقيتها لاحقًا في عام 1987، وهي عبارة عن هوائي مكافئ قابل للتوجيه يدعم مهمة أبولو 17 القمرية، ومركبات هبوط فايكنغ مارس، ومسبارات الكواكب بايونير ومارينر، ولقاءات فوييجر مع المشتري وزحل. أورانوس، ونبتون. التخطيط للعديد من المهام الآلية والبشرية لاستكشاف النظام الشمسي وما بعده شمل DSS-43 للاتصالات المهمة والتتبع في شبكة الفضاء السحيق التابعة لناسا.

تدار من قبل مركز تاريخ IEEE وبدعم من الجهات المانحة، يعترف برنامج Milestone بالتطورات التقنية المتميزة حول العالم. قام قسم إقليم العاصمة الأسترالية في معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) برعاية الترشيح.