مركبة أجينا المستهدفة

مركبة أجينا المستهدفة ( / əˈdʒiːnə / ؛ ATV ) ، والمعروفة أيضًا باسم مركبة جيميني-أجينا المستهدفة ( GATV )، هي مركبة فضائية غير مأهولة استخدمتها وكالة ناسا خلال برنامج جيميني لتطوير وممارسة تقنيات الالتقاء والالتحام في المدارات الفضائية ، ولإجراء تغييرات مدارية كبيرة ، استعدادًا لمهام برنامج أبولو القمرية. ^{[ 1 ]} استندت المركبة الفضائية إلى صاروخ المرحلة العليا أجينا-دي من إنتاج شركة لوكهيد للطائرات ، والمجهز بهدف التحام من صنع شركة ماكدونيل للطائرات . اسم "أجينا" مشتق من نجم بيتا قنطورس ، المعروف أيضًا باسم أجينا. كانت المركبة الفضائية المدمجة عبارة عن أسطوانة طولها 7.92 مترًا (26 قدمًا ) وقطرها 1.52 مترًا (5 أقدام ) ، وُضعت في مدار أرضي منخفض بواسطة مركبة الإطلاق أطلس-أجينا . وقد حملت حوالي 14000 رطل (6400 كجم) من الوقود والغاز عند الإطلاق، ^{[ 2 ]} وكان لها كتلة إجمالية عند دخول المدار تبلغ حوالي 7200 رطل (3300 كجم) .    

فشلت مركبة النقل الآلية ( ATV) الخاصة بمهمة جيميني 6 عند إطلاقها في 25 أكتوبر 1965، مما دفع وكالة ناسا إلى تطوير مركبة احتياطية: وهي محول الالتحام المستهدف المعزز (ATDA)، وهي مركبة فضائية أصغر حجماً تتكون من هدف الالتحام مع نظام دفع للتحكم في الوضع، ولكن بدون صاروخ تغيير المدار أجينا. استُخدمت مركبة ATDA مرة واحدة في مهمة جيميني 9A بعد فشل إطلاق مركبة النقل الآلية (ATV) للمرة الثانية في 17 مايو 1966، ولكنها فشلت كهدف للالتحام بسبب فشل غطاء الإطلاق في الانفصال.

تألفت كل مركبة نقل آلية (ATV) من مرحلة صاروخية علوية مشتقة من مركبة أجينا-دي ، من إنتاج شركة لوكهيد للطائرات، ومحول إرساء من إنتاج شركة ماكدونيل للطائرات . أُطلقت مركبة أجينا من مجمع الإطلاق 14 في كيب كانافيرال على متن صاروخ أطلس ، من إنتاج قسم كونفير التابع لشركة جنرال دايناميكس . يحدث الاحتراق الأول لمركبة أجينا بعد فترة وجيزة من انفصالها عن صاروخ أطلس فوق المحيط الأطلسي . فوق جزيرة أسنسيون ، يُجرى احتراق ثانٍ لوضع مركبة أجينا في مدار دائري منخفض. ^{[ 1 ]}

سيتم إطلاق مركبة ماكدونيل جيميني الفضائية من مجمع الإطلاق 19 ، بعد 90 دقيقة كحد أقصى. وسيجري العد التنازلي لكلا المرحلتين بالتوازي، مما يتطلب تزامنًا دقيقًا. ستلتقي جيميني وتلتحم مع أجينا بمجرد دخولها مدارها الأول قرب نهاية البرنامج. ^{[ 1 ]} شبّه ريتشارد إف. جوردون الابن، من مهمة جيميني 11 ، عملية الالتحام مع أجينا بالتزود بالوقود جوًا . ^{[ 3 ]}

تُهيئ نفسك للانطلاق، على بُعد حوالي خمسة إلى عشرة أقدام. وإذا بدا كل شيء على ما يُرام، وكنتَ مُحاذيًا لمخروط الالتحام، فكل ما عليك فعله هو إضافة القليل من الدفع باستخدام مُتحكم الحركة . وإذا بدا أنك تُحلّق بسرعة كبيرة، تُخفّض السرعة قليلًا باستخدام مُتحكم الحركة. ومثلما هو الحال في قيادة عملية التزود بالوقود جوًا، كنتَ تُنفّذ كل هذا بالاعتماد على نظرك فقط.

بمجرد الالتحام، يستطيع رائد الفضاء الجالس في المقعد الأيمن التحكم في محركات الدفع والمحرك الخاص بمركبة أجينا. ^{[ 3 ]} سيقومون بقيادة المركبة الفضائية المدمجة في وضع مستقر وإجراء عدد من التجارب:

• استخدام نظام التحكم في وضعية مركبة أجينا لتحقيق استقرار المركبة، مما وفر وقود مركبة جيميني
• نشاط خارج المركبة لإجراء تدريبات عملية على لوحة الأدوات. وقد استلزم ذلك تركيب درابزين في الرحلات اللاحقة لمنع الإجهاد المفرط لرواد الفضاء.
• أُعيد تشغيل محرك أجينا لرفع المركبة الفضائية إلى نقطة الأوج. وحققت مركبة جيميني 11 رقماً قياسياً بلغ 739.2 ميلاً بحرياً (1369.0 كم) . وقد تم اعتماد محرك بيل 8247 المُعدَّل لما يصل إلى 15 عملية إعادة تشغيل. ^{[ 1 ]} 
• بعد فصل الكبسولة عن المركبة الفضائية، يتم فرد حبل نايلون بطول 15 مترًا (50 قدمًا) يربطها بمركبة أجينا، ثم تحليق المركبة في وضعية تشبه الدمبل مع وضع أجينا أسفل رواد الفضاء، وذلك للتحقق من تأثير الجاذبية على استقرار التكوين في الوضع غير المتحكم به. تُعرف هذه التقنية الآن باسم تثبيت تدرج الجاذبية . 
• باستخدام حبل مماثل وبعض دفعات الدفع لتدوير المركبتين حول بعضهما البعض كاختبار مبكر للجاذبية الاصطناعية.
• بعد الالتقاء بمركبة الدفع الرباعي الخاصة بها، قامت مركبة جيميني 10 بالالتقاء مرة ثانية بمركبة الدفع الرباعي التابعة لمركبة جيميني 8 .

بعد انفصالها عن كبسولات جيميني الخاصة بها، واصلت مركبات أجينا المستهدفة تنفيذ عمليات ما بعد المهمة تحت تحكم أرضي. فعلى سبيل المثال، خضعت المركبة GATV 5003، بعد انفصالها عن جيميني 8، لاختبارات أنظمة مكثفة. تم تشغيل محركها الرئيسي تسع مرات، ونفذت 5000 أمر، متجاوزةً بذلك المتطلبات التعاقدية البالغة 1000 أمر. وقد أتاح ذلك تقييمًا دقيقًا لأنظمة القيادة والاتصالات الخاصة بها. وُضعت المركبة في النهاية في مدار دائري متناقص على ارتفاع 220 ميلًا بحريًا (410 كيلومترات ) ، مما سهّل رصدها خلال مهمة جيميني 10. ^{[ 4 ] : ​​238-239.} وبالمثل، نفذت المركبة GATV 5005 ثلاث مناورات مدارية بعد انفصالها عن جيميني 10، بما في ذلك تعديلات لدراسة تأثيرات درجة الحرارة في مدارات مختلفة، وتنفيذ 1700 أمر، نُقل بعضها من جيميني 10. ^{[ 4 ] : ​​252}   

أُطلقت أول مركبة هدف جيميني-أجينا (GATV) في 25 أكتوبر 1965، بينما كان رواد فضاء جيميني 6 ينتظرون على منصة الإطلاق. وبينما كان أداء صاروخ أطلس طبيعيًا، انفجر محرك أجينا أثناء عملية الحقن المداري. ولأن الهدف الأساسي كان الالتقاء والالتحام، أُلغيت مهمة جيميني 6، واستُبدلت بالمهمة البديلة جيميني 6A ، التي التقت (لكنها لم تتمكن من الالتحام) بجيميني 7 في ديسمبر.

خلص تحقيق في العطل إلى أنه على الأرجح ناجم عن تعديلات تصميمية في مركبة GATV مقارنةً بمرحلة Agena D القياسية. صُممت Agena D بحيث يُعاد تشغيل محركها مرة واحدة فقط، بينما تحتاج GATV إلى إعادة التشغيل خمس مرات. في حين أن Agena D القياسية تضخ المؤكسد إلى غرفة الاحتراق أولًا ثم الوقود، عُدّلت GATV للقيام بالعكس لأن طريقة التشغيل العادية كانت تُسبب تسربًا للمؤكسد. مع أن هذا لا يُشكل مشكلة لـ Agena D مع إعادة التشغيل الواحدة، إلا أن GATV التي تتطلب إعادة تشغيل متعددة ستفقد في النهاية كل المؤكسد قبل انتهاء عمر تشغيل المرحلة (الذي سيستمر لأسابيع بدلًا من ساعات). لسوء الحظ، تسبب ضخ الوقود إلى غرفة الاحتراق أولًا في حدوث انفجار عكسي في المحرك وتمزقه نتيجة صدمة ميكانيكية. تبين أن مهندسي لوكهيد لم يختبروا GATV بشكل صحيح لاستئصال هذه المشكلة (إذ تم اختبارها على ارتفاع مُحاكٍ يبلغ 21 ميلًا، بينما يبدأ تشغيل محرك Agena الفعلي على ارتفاع حوالي 75 ميلًا). كان حل المشكلة هو العودة إلى التشغيل العادي للمحرك باستخدام المؤكسد أولاً، بالإضافة إلى اختبار مركبة GATV في ظروف مناسبة. كما تم توجيه شركة Bell Aerosystems، الشركة المصنعة لمحرك طائرة Agena، لإجراء المزيد من الاختبارات على مستوى الأرض.

بعد فشل مركبة الإطلاق التجريبية الأولى (GATV)، كلّفت ناسا شركة ماكدونيل بتطوير هدف إرساء احتياطي بدون صاروخ لوكهيد أجينا، وهو محول الإرساء المعزز للهدف (ATDA) ^{[ 5 ]} . يتألف هذا المحول من طوق الإرساء الخاص بصاروخ جيميني ونظام دفع للتحكم في الوضعية يعتمد على نظام التحكم في إعادة دخول جيميني. يبلغ طول محول ATDA 3.3 متر (10.9 قدم) وكتلته 794 كيلوغرامًا (1750 رطلًا) ^{[ 6 ]} . أُثيرت بعض التساؤلات حول توافق محول ATDA مع معزز أطلس، نظرًا لكتلته الأقل بكثير من مركبة الإطلاق التجريبية، مما قد يؤثر على ديناميكيات الهواء للمركبة وإعداداتها المُعايرة. مع ذلك، أكدت شركة كونفير لشركة ماكدونيل أنه لن يُسبب أي مشاكل تقنية مع المعزز.  

وقع فشل إطلاق مركبة GATV للمرة الثانية في 17 مايو 1966، بينما كان رائدا الفضاء توم ستافورد ويوجين سيرنان، ضمن مهمة جيميني 9 ، يجلسان على منصة الإطلاق بانتظار الإطلاق. انطلقت مركبة أطلس-أجينا بسلاسة في سماء ملبدة بالغيوم، واختفت عن الأنظار بعد حوالي 50 ثانية من الإطلاق. وقبل وقت قصير من إيقاف تشغيل محرك الدفع، أعلن مسؤول التحكم في التوجيه أنه فقد الاتصال بالمحرك.

أشارت بيانات القياس عن بُعد إلى أن عملية فصل صاروخ أجينا قد تمت في الموعد المحدد عند الثانية 300. استمر أجينا في إرسال الإشارات حتى الثانية 436، حين توقفت جميع بيانات القياس عن بُعد. اختفى محرك B-2 الخاص بصاروخ أطلس خلف السحب، وانحرف بشدة إلى اليمين بدءًا من الثانية 120، وبقي ثابتًا في ذلك الوضع، مما أدى إلى دوران الصاروخ 216 درجة وإعادته باتجاه كيب كانافيرال. حال هذا الدوران دون تمكن أنظمة التوجيه الأرضية من تثبيته. رصدت محطات الرادار في جزر البهاما الصاروخ وهو يتجه شمالًا ويهبط. استعاد الصاروخ استقراره تدريجيًا بعد انقطاع الإشارة، إلا أنه انحرف حوالي 231 درجة عن مساره المحدد. سقط كلا الصاروخين في المحيط الأطلسي على بعد 198 كيلومترًا (107 أميال بحرية ) من نقطة الإطلاق. لم يعمل محرك أجينا لعدم بلوغ الارتفاع والسرعة المناسبين، مما منع نظام التوجيه من إرسال أمر البدء. على الرغم من عدم تحديد السبب الدقيق لفقدان التحكم في محور دوران المحرك، أشارت بيانات القياس عن بُعد إلى حدوث تماس كهربائي مع الأرض في دائرة إشارة أمر خرج مضخم المؤازرة، والذي قد يكون ناجماً عن تسرب مواد مبردة في قسم الدفع. وقد دعمت هذه النظرية درجات حرارة قسم الدفع المنخفضة بشكل غير طبيعي بدءاً من T+65 ثانية. ولم يتم تحديد مصدر التسرب. أدى فقدان الاتصال بالأرض إلى منع إرسال إشارات إيقاف المحرك العادية إلى صاروخ أطلس؛ حيث تم توليد إشارة إيقاف المحرك الاحتياطية (BECO) بواسطة مقياس التسارع الاحتياطي للمرحلة، وإشارة إيقاف المحرك الثانوي (SECO) عند T+273 ثانية بسبب نفاد الأكسجين السائل، وإشارة إيقاف المحرك العمودية (VECO) ومرحلة أجينا من أمر احتياطي تم توليده بواسطة مبرمج الصاروخ. وباستثناء نظام التحكم في الطيران، عملت جميع أنظمة أطلس بشكل سليم. ^{[ 7 ] [ 8 ]} 

رغم اعتراف شركة كونفير بمسؤوليتها عن فشل الإطلاق، أعرب مهندسو لوكهيد عن قلقهم إزاء بيانات القياس عن بُعد التي أشارت إلى عطل في نظام المؤازرة في صاروخ أجينا، مما أثار شكوكًا حول ما إذا كان الصاروخ سيعمل بشكل صحيح لولا عطل صاروخ أطلس. إلا أن السبب الحقيقي للفشل اتضح عندما نشرت القوات الجوية الأمريكية مقطع فيديو التقطته كاميرات التتبع في شاطئ ملبورن بولاية فلوريدا، والذي أظهر صاروخ أطلس وهو يميل ويتجه نحو الأسفل. وتبين حينها أن عطل نظام المؤازرة في أجينا كان نتيجة مروره عبر مسار العادم المتأين لصاروخ أطلس.

أُعيد جدولة إطلاق مهمة جيميني 9A المعدلة إلى 1 يونيو 1966، باستخدام وحدة ATDA. إلا أن الغطاء الواقي لوحدة الالتحام أثناء الإطلاق لم ينفصل بسبب تثبيت الحبال بشكل خاطئ بشريط لاصق. أُطلقت جيميني 9A في 3 يونيو، وعندما وصلت إلى المدار، لاحظ الطاقم أن غطاء وحدة ATDA قد انفتح جزئيًا، ووصفه ستافورد بأنه "يشبه تمساحًا غاضبًا". لم يكن الالتحام ممكنًا، ولكن تم التدرب على مناورة الالتقاء بدلًا من ذلك. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

تم عرض عملية التحام المركبة جيميني 8 مع المركبة أجينا في الحلقة 1 "هل يمكننا فعل هذا؟" من المسلسل القصير الذي أنتجته HBO عام 1998 بعنوان "من الأرض إلى القمر" ، وفي فيلم السيرة الذاتية لنيل أرمسترونج " الرجل الأول" عام 2018 .

تم عرض عملية التحام المركبة الفضائية جيميني 8 مع المركبة الفضائية أجينا في الفيلم القصير للخيال العلمي " الجانب المظلم" الذي أنتجته شركة nrgpix كمشاركة في مهرجان لندن لأفلام الخيال العلمي 2020.

 تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من مواقع إلكترونية أو وثائق تابعة لوكالة ناسا .

• اختبار وتقييم أنظمة المركبة المستهدفة جيميني 6/أجينا 5002 (ملف PDF) ديسمبر 1965
• مركبة جيميني 6 أجينا المستهدفة
• محطات Gemini 8 مع فيديو Agena
• على أكتاف العمالقة، مشروع جيميني ، تاريخ ناسا