أكاتسوكي (مركبة فضائية)

الهيكل الرئيسي عبارة عن صندوق بأبعاد 1.45 × 1.04 × 1.44 متر (4.8 × 3.4 × 4.7 قدم) مزود بلوحتين شمسيتين ، تبلغ مساحة كل منهما حوالي 1.4 متر ^مربع (15 قدمًا مربعًا ) . وقد وفرت الألواح الشمسية أكثر من 700 واط من الطاقة أثناء وجود المركبة في مدار حول كوكب الزهرة. بلغ إجمالي كتلة المركبة الفضائية عند الإطلاق 517.6 كيلوغرامًا (1141 رطلًا) . ^{[ 1 ]} وبلغت كتلة الحمولة العلمية 34 كيلوغرامًا (75 رطلًا) . ^{[ 19 ]}                  

تم توفير الدفع بواسطة محرك مناورة مداري ثنائي الوقود ( هيدرازين - رباعي أكسيد النيتروجين ) بقوة 500 نيوتن (110 رطل _قوة ) ، واثني عشر محركًا للتحكم في التفاعل أحادي الوقود (هيدرازين)، ثمانية منها بقوة دفع 23 نيوتن (5.2 رطل _قوة ) وأربعة بقوة دفع 3 نيوتن (0.67 رطل _قوة ) . ^{[ 1 ]} وكانت أول مركبة فضائية تستخدم محركًا دافعًا عكسيًا من السيراميك ( نيتريد السيليكون ). ^{[ 20 ]} وبلغت كتلة الوقود الإجمالية عند الإطلاق 196.3 كيلوغرامًا (433 رطلًا) . ^{[ 1 ]}       

تمت إدارة الاتصالات عبر جهاز إرسال واستقبال بتردد 8  جيجاهرتز وقدرة 20 واط في نطاق X باستخدام هوائي عالي الكسب بطول 1.6 متر (5 أقدام و3 بوصات) . كان الهوائي عالي الكسب مسطحًا لمنع تراكم الحرارة فيه. ^{[ 11 ]} كما احتوت أكاساتسوكي على زوج من هوائيات البوق متوسطة الكسب مثبتة على منصات دوارة، وهوائيين منخفضي الكسب لوصلة الإرسال الخاصة بالأوامر. استُخدمت هوائيات البوق متوسطة الكسب لوصلة الاستقبال الخاصة ببيانات الصيانة عندما لم يكن الهوائي عالي الكسب مواجهًا للأرض. ^{[ 1 ]}   

غادرت المركبة الفضائية أكاساتسوكي حرم ساغاميهارا في 17 مارس 2010، ووصلت إلى مبنى اختبار وتجميع المركبات الفضائية رقم 2 في مركز تانيغاشيما الفضائي في 19 مارس. وفي 4 مايو، وُضعت أكاساتسوكي داخل غطاء الحمولة الكبير لصاروخ H-IIA الذي أطلق المركبة الفضائية، إلى جانب الشراع الشمسي إيكاروس ، في رحلة استغرقت ستة أشهر إلى كوكب الزهرة. وفي 9 مايو، نُقل غطاء الحمولة إلى مبنى تجميع المركبات في مركز تانيغاشيما الفضائي، حيث تم تركيبه على صاروخ الإطلاق H-IIA نفسه. ^{[ 30 ]}

أُطلقت المركبة الفضائية في 20 مايو 2010 الساعة 21:58:22 ( بالتوقيت العالمي المنسق ) من مركز تانيغاشيما الفضائي، ^{[ 18 ]} بعد تأجيلها بسبب سوء الأحوال الجوية عن موعد إطلاقها الأصلي المقرر في 18 مايو. ^{[ 31 ]}

كان من المقرر أن تبدأ مركبة أكاساتسوكي عمليات إدخال المدار بتشغيل محرك المناورة المدارية في تمام الساعة 23:49:00 بالتوقيت العالمي المنسق في 6 ديسمبر 2010. ^{[ 30 ]} وكان من المفترض أن يستمر الاحتراق لمدة 12 دقيقة، وصولاً إلى مدار أولي حول كوكب الزهرة بارتفاع أوج يبلغ 80,000 كيلومتر (50,000 ميل) ، وارتفاع حضيض يبلغ 300 كيلومتر (190 ميل) ، وفترة مدارية مدتها 30 ساعة . ^{[ 32 ]}    

تأكد بدء مناورة إدخال المركبة في المدار في الوقت المحدد، ولكن بعد انقطاع الاتصال المتوقع نتيجة حجب كوكب الزهرة، لم يستعد الاتصال بالمسبار كما هو مخطط له. وُجد أن المسبار في وضع التثبيت الآمن، في حالة استقرار دوراني، حيث تستغرق كل دورة عشر دقائق. ^{[ 33 ]} ونظرًا لبطء سرعة الاتصال عبر الهوائي ذي الكسب المنخفض، استغرق الأمر بعض الوقت لتحديد حالة المسبار. ^{[ 34 ]} صرحت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) في 8 ديسمبر/كانون الأول بفشل مناورة إدخال المسبار في المدار. ^{[ 35 ] [ 36 ]} وفي مؤتمر صحفي عُقد في 10 ديسمبر/كانون الأول، أفاد المسؤولون بأن محركات أكاساتسوكي اشتعلت لأقل من ثلاث دقائق، وهي مدة أقل بكثير من المدة المطلوبة للدخول في مدار حول كوكب الزهرة. ^{[ 37 ]} وكشفت أبحاث لاحقة أن السبب المحتمل لعطل المحرك هو تراكم رواسب ملحية أدت إلى انسداد الصمام بين خزان ضغط الهيليوم وخزان الوقود. ونتيجة لذلك، أصبح احتراق المحرك غنيًا بالمؤكسدات، مما أدى إلى ارتفاع درجات حرارة الاحتراق وتلف عنق غرفة الاحتراق والفوهة. وتسببت مشكلة مماثلة في تسرب البخار في فشل مسبار ناسا " مارس أوبزرفر" عام 1993. ^{[ 38 ]}

ونتيجة لذلك، كان المسبار يدور في مدار حول الشمس، وليس حول كوكب الزهرة. ولأن المدار الناتج كان له فترة مدارية تبلغ 203 أيام، ^{[ 39 ]} وهي أقصر من الفترة المدارية لكوكب الزهرة البالغة 225 يومًا، فقد انحرف المسبار حول الشمس مقارنةً بكوكب الزهرة.

وضعت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) خططًا لمحاولة إعادة إدخال المسبار في مداره حول كوكب الزهرة عند عودته إليه في ديسمبر 2015. تطلّب ذلك وضع المسبار في وضع "السبات" أو الوضع الآمن لإطالة عمره الافتراضي لما بعد مدة التصميم الأصلية البالغة 4.5 سنوات. وأعربت جاكسا عن ثقتها في استمرار تشغيل المسبار، مشيرةً إلى انخفاض استهلاك البطارية، نظرًا لأن المسبار كان يدور حول الشمس بدلًا من مداره المُخطط له حول كوكب الزهرة. ^{[ 40 ]}

أشارت بيانات القياس عن بُعد من العطل الأصلي إلى أن عنق محرك المناورة المدارية الرئيسي (OME) لا يزال سليمًا إلى حد كبير، وقد أُجريت اختبارات دفع نفاث تجريبية لمحرك المناورة المدارية الموجود على متن المسبار مرتين، في 7 و14 سبتمبر 2011. ^{[ 30 ]} ومع ذلك، لم تتجاوز قوة الدفع 40 نيوتن (9.0 رطل _قوة ) ، أي ما يعادل 10% فقط من المتوقع. بعد هذه الاختبارات، تبيّن أن الدفع النوعي غير كافٍ للمناورة المدارية بواسطة محرك المناورة المدارية. وخلصت الدراسة إلى أن عنق غرفة الاحتراق المتبقي قد دُمّر تمامًا نتيجة اشتعال عابر للمحرك. ونتيجة لذلك، تم اختيار استراتيجية استخدام أربعة محركات دفع للتحكم في الوضع تعمل بالهيدرازين ، تُعرف أيضًا بنظام التحكم في رد الفعل (RCS)، لدفع المسبار إلى مدار حول كوكب الزهرة. ولأن محركات الدفع RCS لا تحتاج إلى مؤكسد، فقد تم تصريف الـ 65 كيلوغرامًا المتبقية (143 رطلاً) من المؤكسد ( MON ) إلى الخارج في أكتوبر 2011 لتقليل كتلة المركبة الفضائية. ^{[ 38 ]}  

نُفذت ثلاث مناورات مدارية حول كوكب الزهرة في 1 و ^{10 و} 21 نوفمبر 2011 باستخدام محركات RCS. وقد اكتسبت المركبة الفضائية تغيرًا إجماليًا في السرعة (دلتا- في ⁾ قدره 243.8 مترًا في الثانية (800 قدم/ثانية) . ونظرًا لانخفاض الدفع النوعي لمحركات RCS مقارنةً بالدفع النوعي لمحركات OME، أصبح الدخول المخطط له سابقًا في مدار منخفض حول الزهرة مستحيلاً. وبدلاً من ذلك، تمثلت الخطة الجديدة في وضع المسبار في مدار بيضاوي الشكل للغاية، بنقطة أوج تبلغ مئة ألف كيلومتر ونقطة حضيض تبلغ بضعة آلاف كيلومتر من كوكب الزهرة. وقد خطط المهندسون أن يكون المدار البديل في اتجاه دوران المركبة حول الزهرة (في اتجاه الدوران الفائق للغلاف الجوي) وأن يقع في مستوى مدار الزهرة. أعلنت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) عن الطريقة والمدار في فبراير 2015، مع تحديد تاريخ إدخال المدار في 7 ديسمبر 2015. ^{[ 41 ]} وصل المسبار إلى أبعد نقطة له عن كوكب الزهرة في 3 أكتوبر 2013، وكان يقترب من الكوكب منذ ذلك الحين. ^{[ 42 ]} 

بعد تنفيذ آخر مناورة من سلسلة من أربع مناورات لتصحيح المسار بين 17 يوليو و11 سبتمبر 2015، استقر المسبار على مسارٍ يسمح له بالمرور بالقرب من كوكب الزهرة في 7 ديسمبر 2015، حيث كان من المقرر أن يقوم أكاتسوكي بمناورة للدخول في مدار حول الزهرة بعد احتراقٍ لمدة 20 دقيقة باستخدام أربعة محركات دفع غير مصممة لمثل هذه المناورة القوية. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 43 ]} وبدلاً من استغراق حوالي 30 ساعة لإكمال مدار حول الزهرة - كما كان مخططًا له في الأصل - سيضع المدار الجديد أكاتسوكي في مدارٍ مدته تسعة أيام بعد تعديلٍ في مارس 2016. ^{[ 4 ]}

بعد أن قام مهندسو وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) بقياس وحساب مدارها عقب دخولها المدار في 7 ديسمبر، أعلنت جاكسا في 9 ديسمبر أن أكاتسوكي قد دخلت بنجاح المدار الإهليلجي المقصود، على بعد يصل إلى 440,000 كيلومتر (270,000 ميل) من كوكب الزهرة، وعلى بعد يصل إلى 400 كيلومتر (250 ميل) من سطح كوكب الزهرة بفترة مدارية تبلغ 13 يومًا و14 ساعة. ^{[ 44 ]}    

أدى تشغيل لاحق للمحركات النفاثة في 26 مارس 2016 إلى خفض نقطة أوج مدار أكاساتسوكي إلى حوالي 370,000 كيلومتر (230,000 ميل) ، وتغير ارتفاع نقطة حضيضه بشكل دوري من 1,000 إلى 10,000 كيلومتر (620 إلى 6,210 ميل) ، وتقصير فترة دورانه المداري من 13 إلى حوالي 10 أيام. ^{[ 3 ] [ 4 ]}   

بدأ المسبار فترة عملياته العلمية "العادية" التي تمتد لعامين في منتصف مايو 2016. ^{[ 45 ]} وفي 9 ديسمبر 2016، تعطلت كاميرات الأشعة تحت الحمراء القريبة (1 ميكرومتر و2 ميكرومتر) عن العمل بسبب عطل إلكتروني. ^{[ 23 ] [ 24 ]} بينما استمرت كاميرا الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، وكاميرا التصوير فوق البنفسجي، وكاميرا البرق والتوهج الجوي في العمل بشكل طبيعي. ^{[ 24 ]}

بحلول أبريل 2018، أنهت مركبة أكاساتسوكي مرحلة المراقبة الاعتيادية، ودخلت مرحلة تشغيل ممتدة. ^{[ 46 ]} تمت الموافقة على تمديد العمليات حتى نهاية عام 2020، مع إمكانية تمديد المهمة لاحقًا بناءً على حالة المركبة الفضائية في ذلك الوقت. وفي نوفمبر 2019، قُدِّر أن أكاساتسوكي لديها وقود كافٍ لمواصلة العمل لمدة عامين إضافيين على الأقل. ^{[ 47 ]}

اعتبارًا من مارس 2024كان من المخطط استمرار العملية حتى نهاية السنة المالية 2028. ^{[ 48 ]} في أبريل 2024، أدى انخفاض دقة التحكم في وضعية المركبة الفضائية إلى انقطاع الاتصال. ^{[ 49 ]} أعلنت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) فقدان المركبة الفضائية للاتصال بالأرض في 29 مايو 2024. ^{[ 50 ] [ 51 ]} تم إنهاء العملية رسميًا في 18 سبتمبر 2025. ^{[ 15 ]}