النسر الجبار

كانت المركبة "مايتي إيجل" (المعروفة أيضًا باسم " إيثان تشابمان ") نموذجًا أوليًا لمركبة هبوط آلية طورتها وكالة ناسا في مركز مارشال لرحلات الفضاء في هانتسفيل، ألاباما. [ 1 ]

المركبة عبارة عن منصة اختبار طائرة ذاتية القيادة تُستخدم لاختبار الأجهزة والمستشعرات والخوارزميات. تشمل هذه المستشعرات والخوارزميات أشياءً مثل الكاميرات الموجودة على متنها، والتي يمكن أن تساعد، مع برامج توجيه وملاحة وتحكم متخصصة، في التقاط الحطام الفضائي المداري ، والالتحام في الفضاء بمستودع وقود، والتحام مركبة هبوط آلية بوحدة قيادة مدارية، والالتقاء بمراحل متعددة غير مأهولة لاستكشاف الفضاء السحيق بواسطة البشر للنظام الشمسي . [ 2 ]

تاريخ

أُجريت عمليات التطوير الأولية للبرمجيات والأجهزة على مركبة تجريبية تُسمى " مركبة اختبار الغاز البارد" ، والتي استخدمت الهواء المضغوط كوقود دافع، وكان زمن طيرانها حوالي 10 ثوانٍ. وقد استُخدمت المعرفة المكتسبة من هذا التطوير والاختبار في تصميم "النسر الجبار". [ 3 ]

طُوِّر النموذج الأولي لمركبة الهبوط "مايتي إيجل" بواسطة مركز مارشال ومختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز . ومن بين الشركاء الرئيسيين في هذا المشروع مركز فون براون للعلوم والابتكار، وشركة ساينس أبليكيشنز إنترناشونال، وشركة داينتكس ، وشركة تيليداين براون للهندسة . [ 1 ]

بدأ تصميم المركبة في أواخر عام 2009، واكتمل دمجها في يناير 2011. نُقلت المركبة إلى منشأة اختبار داخلية، وثُبِّتت على الأرض لإجراء الاختبارات الأولية، تلتها اختبارات الطيران الحر. أُجريت اختبارات خارجية في منشأة أخرى من أغسطس إلى نوفمبر 2011. في عام 2012، طُوِّرت منطقة اختبار في مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC)، حيث اختبرت مركبة "مايتي إيجل" تقنية "الالتقاء والتقاط ذاتيًا". في عام 2013، أُدخلت تحسينات شملت أرجلًا أخف وزنًا بحوالي 6.8  كيلوغرام (15  رطلًا)، وكاميرا ستيريو ثلاثية الأبعاد تُمكِّن من اكتشاف الأجسام ثلاثية الأبعاد وتجنبها، ومعالج صور مُدمج استعدادًا لاختبارات "تجنب المخاطر". [ 4 ] [ 5 ]

في يوليو 2013، بدأ إنشاء حقل اختبار (منطقة اختبار للمركبة الهابطة) يتكون من 200 طن من مادة محاكاة القمر في مركز مارشال لرحلات الفضاء. [ 6 ]

في أغسطس 2013، تم الانتهاء من مجال المخاطر. تم تركيب الكاميرا ثلاثية الأبعاد في حاوية على المركبة مما يسمح بتوجيه الكاميرا إلى ثلاث زوايا مختلفة. [ 7 ]

بعد إجراء العديد من الاختبارات (الموصوفة أدناه)، تم وضع مركبة الهبوط "مايتي إيجل" في مرحلة "التنظيم والتخزين" في ديسمبر 2013. [ 8 ] تم دمج المعلومات من مشروع تطوير مركبة الهبوط القمرية الروبوتية التابع لناسا (المعروف أيضًا باسم "مايتي إيجل") في مبادرة "لونار كاتاليست" . [ 9 ]

سميت المركبة الهابطة على اسم شخصية النسر الجبار، التي ظهرت لأول مرة في لعبة الفيديو Angry Birds . [ 10 ]

تحديد

مركبة هبوط "خضراء" ثلاثية الأرجل: [ 1 ]

  • الوقود - بيروكسيد الهيدروجين النقي بنسبة 90 % [ 1 ]
  • يتم توفير الدفع الرئيسي بواسطة دافع EGC (إلغاء جاذبية الأرض) الذي يعطي قوة دفع تتراوح من 500 رطل (2200 نيوتن) إلى 700 رطل (3100 نيوتن) [ 3 ] [ 11 ]  
  • يُخزَّن النيتروجين عالي النقاء عند ضغط 3000 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا، ثم يُخفَّض الضغط إلى 750 رطل لكل بوصة مربعة تقريبًا، ويُستخدم لدفع بيروكسيد الهيدروجين خارج المحركات النفاثة. تستطيع المركبة حمل 7 كيلوغرامات (15 رطلًا) من مادة الضغط. [ 12 ] [ 13 ] 
  • توفر اثنتا عشرة محركًا من محركات نظام التحكم في الوضع (ACS) كل منها قوة دفع تبلغ 10 أرطال (44 نيوتن) التحكم في الوضع [ 3 ]. 
  • كاميرا ثلاثية الأبعاد [ 1 ] [ 4 ] تم تزويدها ببطارية خاصة بها كجزء من التعديل رقم 200 للمركبة. [ 14 ]
  • الحاسوب الموجود على متن الطائرة مسؤول عن تنفيذ ملفات تعريف الطيران المبرمجة مسبقًا [ 1 ]
  • الأبعاد - ارتفاع 4 أقدام (1.2 متر) وقطر 8 أقدام (2.4 متر) [ 1 ]  
  • الكتلة - عند تزويدها بالوقود ~ 700 رطل (320 كجم) [ 1 ] [ 15 ] 
  • يقوم بالإقلاع العمودي والهبوط العمودي (VTVL) [ 16 ]

للحصول على معلومات إضافية، راجع صفحات معلومات المركبة القمرية الروبوتية. [ 1 ] [ 16 ]

المحركات

المحرك الرئيسي لمركبة ناسا مايتي إيجل

ينتج صاروخ ناسا مايتي إيجل قوة الدفع عن طريق التحلل العنيف لبيروكسيد الهيدروجين (H2O2 ) باستخدام الفضة كمحفز. [ 17 ]

صفيحة محفز تحلل البيروكسيد في المحرك الرئيسي

الاختبار

قبل اختبارات الطيران، تم اختبار كل نظام فرعي على حدة بما في ذلك نظام الدفع. [ 11 ]

اختبارات الطيران في عام 2011

  • يناير 2011 - نجح مهندسو ناسا في دمج واختبار نظام مركبة هبوط آلية جديدة في منشأة شركة تيليداين براون للهندسة في هانتسفيل. تضمن جزء من الاختبار وضع النموذج الأولي لمركبة الهبوط الآلية على ألواح تزلج معدلة ونظام مسار مصمم خصيصًا. وقد ساهم هذا الحل منخفض التكلفة في التحكم بحركة المركبة خلال الاختبار النهائي لأجهزة الاستشعار والحاسوب الداخلي والمحركات النفاثة. [ 18 ] [ 19 ]
  • 13 يونيو 2011 - طيران حر (غير مقيد) داخلي إلى ارتفاع 7 أقدام لمدة 27 ثانية. [ 20 ]
  • ١٦ يونيو ٢٠١١ - رحلة حرة ثانية تضمنت تحليقًا على ارتفاع ٦ أقدام مع هبوط مُتحكم به. استُخدمت وحدة القياس بالقصور الذاتي ومقياس الارتفاع الراداري للتحكم في الرحلة. [ ٢١ ]
  • 23 أغسطس 2011 - نفذت مناورة تحويلية (أي تحركت جانباً) لتنفيذ هبوط آمن ومتحكم به على بعد 13 قدماً من منصة الإطلاق. [ 22 ]
  • أكتوبر - نوفمبر 2011 - أجرى مشروع تطوير المركبة الهابطة الروبوتية التابع لمركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هانتسفيل سلسلة من الاختبارات المعقدة على النموذج الأولي للمركبة الهابطة. في منشأة اختبار الدفع التابعة لمركز ريدستون للاختبارات في ترسانة ريدستون التابعة للجيش الأمريكي في هانتسفيل، ألاباما، حلقت المركبة إلى ارتفاع ثلاثة أقدام، ثم إلى 30 قدمًا، وأخيرًا إلى رقم قياسي بلغ 100 قدم في اختبار الطيران. استغرقت الرحلة 30 ثانية. [ 23 ]

اختبارات صيف 2012

"توفر اختبارات الهبوط هذه البيانات اللازمة لتوسيع قدراتنا للوصول إلى وجهات أخرى". [ 1 ]

  • 8 أغسطس 2012 - حلّق النسر الجبار على ارتفاع 100 قدم (30 متراً) وهبط بسلام. [ 1 ] 
  • في 28 أغسطس 2012، حلّق المسبار إلى ارتفاع 30 مترًا (100 قدم) . وخلال رحلة استغرقت 35 ثانية، حدّد المسبار تلقائيًا وجهته التي تبعد 10 أمتار، وحلّق إليها وهبط بسلام. [ 10 ] 
  • في 5 سبتمبر 2012، حلّقت الطائرة على ارتفاع 30 مترًا (100 قدم) ، واستخدمت كاميرا مثبتة عليها لتحديد هدف أرضي، ثم هبطت ذاتيًا في الموقع المحدد. وقد حملت هذه المرة عمدًا 103 كيلوغرامات فقط من الوقود. [ 24 ]  
  • 19 أكتوبر 2012 - اختبار WGTA المقيد لتغييرات البرمجيات. [ 25 ]
  • 25 أكتوبر 2012 - حلقت على ارتفاع 50 متراً (160 قدماً) ، فوق قمم الأشجار. [ 26 ] 

اختبارات عام 2013

يجري تجهيز منطقة اختبار ميدانية للمخاطر تحاكي سطح القمر، بما في ذلك الصخور. [ 27 ] ومن بين تعديلات برامج وأجهزة الاختبار، تم شراء طائرة رباعية المراوح مزودة بكاميرا واي فاي قادرة على التصوير أثناء الطيران. [ 28 ]

  • 10 أبريل 2013 - رحلة تجريبية لخفض الارتفاع إلى ثلاثة أقدام باستخدام أرجل أخف وزنًا. كانت أرجل المركبة الثلاث مثبتة بالأرض. [ 4 ] [ 5 ] [ 29 ]
  • 19 أبريل 2013 - اختبار طيران حر بحضور مئات الطلاب المتفرجين. تم تصوير الرحلة باستخدام طائرة رباعية المراوح. [ 15 ] [ 30 ]
  • 30 أغسطس 2013 - رحلة تجريبية مربوطة بكاميرا ثلاثية الأبعاد في غلافها الجديد القابل للتوجيه. [ 31 ]
  • ١٦ سبتمبر ٢٠١٣ - HAZ02: رحلة حرة فوق منطقة الخطر.  تم تحميل ١١٠.٠٢ كجم من الوقود المضغوط إلى ٧٦٠ رطل لكل بوصة مربعة. كانت الرحلة ناجحة، وعلى الرغم من تطاير الغبار، تمكنت المركبة من التقاط صورة استطلاعية لمنطقة الخطر. أُجريت تعديلات على المركبة لأن بيانات الاختبار من الرحلة التجريبية في ٤ سبتمبر ٢٠١٣ أظهرت عدم كفاية الطاقة للكاميرا، وأن محرك الخانق في وحدة التحكم الإلكترونية لا يفتح بالكامل بشكل متقطع. [ ١٤ ] يمكن مشاهدة الرحلة في هذا الفيديو الملتقط من طائرة رباعية المراوح. [ ٣٢ ]
  • 20 سبتمبر 2013، HAZ03 - رحلة حرة فوق حقل المخاطر. تم ري الحقل للحد من الغبار. كما تم حمل برنامج توجيه من Moon Express لاختباره والتأكد من تطابق مخرجاته مع مخرجات برنامج التوجيه التابع لناسا. [ 14 ] : 20 سبتمبر 2013 [ 33 ]
  • في 26 سبتمبر 2013، أُعيد عرض الحلقة HAZ02. حلّقت طائرة مايتي إيجل على ارتفاع 20 مترًا، وبلغت سرعتها 45 مترًا. [ 14 ] : في 26 سبتمبر 2013 ، يمكن مشاهدة لقطات متحركة للرحلة في هذا الفيلم الوثائقي. [ 34 ]
  • في 24 أكتوبر 2013، تم تنفيذ التسلسل التجريبي HAZ05. حاكى هذا التسلسل هبوطًا حقيقيًا لطائرة ناسا مايتي إيجل، حيث صعدت إلى ارتفاع 30 مترًا ثم هبطت إلى 20 مترًا مع تحريكها والتقاط صور مجسمة عبر الحقل.  تم تحميل 100 كيلوغرام فقط من الوقود. [ 35 ] : في 24 أكتوبر 2013 ، يمكن مشاهدة الرحلة في هذا الفيديو، بما في ذلك سحابة البخار/الضباب الناتجة عن البرد. [ 36 ]
  • في 25 نوفمبر 2013، أجرت المركبة الاختبار MEG02، حيث حلقت إلى ارتفاع ثلاثة أمتار بسرعة رأسية قدرها 0.5  متر/ثانية، ثم حلّقت لمدة 12 ثانية، وانتهت بالهبوط بسرعة -1  متر/ثانية تحت سيطرة برنامج Moon Express. [ 39 ]

يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل حول الاختبارات والأجهزة في مقال "النسر الجبار: تطوير واختبار الطيران لمنصة اختبار هبوط روبوتية ذاتية التشغيل" المنشور في مجلة جونز هوبكنز إيه بي إل التقنية. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ "مركبة الهبوط الروبوتية "مايتي إيجل" التابعة لناسا تحلق مجدداً في مركز مارشال" . ناسا. مؤرشفة من الأصل بتاريخ ١٦ سبتمبر ٢٠١٢. تم الاطلاع عليها بتاريخ ١٤ أغسطس ٢٠١٢ .
  2. "محطات الاختبار التاريخية التابعة لناسا تفسح المجال أمام مركبة الهبوط الروبوتية الجديدة القابلة لإعادة الاستخدام نيبر" . ناسا. مؤرشف من الأصل في 25 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 14 أغسطس 2012 .
  3. ١ ٢ ٣ باربرا أ. كوهين (٦ فبراير ٢٠١٢). "حديث عن مركبة الهبوط على سطح القمر" (ملف PDF) . مشروع ناسا لتطوير مركبة الهبوط الروبوتية على سطح القمر . ناسا . تم الاطلاع عليه في ٦ مارس ٢٠١٣ .
  4. ١ ٢ ٣ "ما الجديد يا صاحب العيون الثلاث؟ إليك الجانب العملي لكاميرتنا المجسمة (مع كاميرا ثالثة اختيارية)" . ناسا وتويتر. ٢٠ فبراير ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه في ٢ أبريل ٢٠١٣ .
  5. ١ ٢ "مركبة هبوط قديمة، أرجل جديدة، مع توفير في الوزن يبلغ حوالي ٦.٨ كجم (١٥ رطلاً)!" . ناسا وتويتر. ٢ أبريل ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه في ٢ أبريل ٢٠١٣ .
  6. "الرياضيات المحاكاة" . تويتر . ناسا . تم الاطلاع عليه في 16 يوليو 2013 .
  7. "منشورات ناسا عن مركبة مايتي إيجل في أغسطس 2013" . فيسبوك . ناسا . تم الاطلاع عليه في 2 سبتمبر 2013 .
  8. «بهذه الصورة (المنحنية)، اكتمل تنظيم وتخزين معدات مايتي إيجل! الآن ننتظر...» تويتر . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مايو 2014 .
  9. "مراجع المحفز القمري" . موقع ناسا الإلكتروني . ناسا. مؤرشف من الأصل في 3 مايو 2014. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2014 .
  10. 1 2 لي موهون، جينيفر ستانفيلد. "مركبة الهبوط الروبوتية "مايتي إيجل" التابعة لناسا تُحلّق لمسافة 100 قدم" . ناسا. مؤرشفة من الأصل في 30 أغسطس 2012. تم الاطلاع عليها في 31 أغسطس 2012 .
  11. 1 2 "اختبار دافع ناسا يساعد مركبة الهبوط الروبوتية المستقبلية على الهبوط بأمان" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  12. 1 2 تيموثي ج. ماكجي؛ ديفيد أ. أرتيس؛ تيموثي ج. كول؛ دوغلاس أ. إنج؛ شيريل ل. ب. ريد؛ مايكل ر. هانان؛ د. جريج تشافرز؛ لوجان د. كينيدي؛ جوشوا م. مور؛ سينثيا د. ستيمبل (2013). "النسر الجبار: تطوير واختبار طيران منصة اختبار هبوط روبوتية ذاتية التشغيل" (ملف PDF) . ملخص جونز هوبكنز التقني لمختبر الفيزياء التطبيقية . 32 (3): 619-635 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 30 ديسمبر 2013. تم الاسترجاع في 29 ديسمبر 2013 .
  13. "تغريدة بتاريخ 10 أبريل 2013 الساعة 16:17 بتوقيت بريطانيا الصيفي" . مايتي إيجل . ناسا وتويتر . تم الاطلاع عليها في 16 أبريل 2013 .
  14. ١ ٢ ٣ ٤ "منشورات مايتي إيجل على فيسبوك في سبتمبر ٢٠١٣" . فيسبوك . ناسا . تم الاطلاع عليه في ١٦ سبتمبر ٢٠١٣ .
  15. 1 2 "النسر الجبار يحصل على رؤية جديدة" . ناسا. 29 مايو 2013. تم الاطلاع عليه في 6 يونيو 2013 .
  16. 1 2 "مهمة القمر - الروبوتية" . ناسا. مؤرشف من الأصل في 27 ديسمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 14 أغسطس 2012 .
  17. "هذا هو محركنا الأساسي لإلغاء جاذبية الأرض، وقد أُزيل درعه الحراري للفحص" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 6 يونيو 2013 .
  18. "نموذج أولي لمركبة هبوط آلية" . ناسا. 26 يناير 2011. مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  19. "نموذج أولي لمركبة هبوط آلية" . ناسا. مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  20. "مركبة الهبوط الروبوتية التابعة لناسا تنطلق" . ناسا. 16 يونيو 2011. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  21. "مركبة الهبوط الروبوتية التابعة لناسا تُجري اختبار الطيران الحر الثاني" . ناسا. 21 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  22. "مركبة الهبوط الروبوتية من الجيل التالي التابعة لناسا تنحرف جانبًا أثناء الاختبار" . ناسا. 23 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  23. "وكالة ناسا تُحلّق بنموذج أولي لمركبة هبوط آلية إلى آفاق جديدة" . ناسا. 21 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  24. آدم مان (7 سبتمبر 2012). "أحدث مركبة هبوط ذاتية القيادة تابعة لناسا تجتاز اختبار الطيران" . وايرد . Wired.com . تاريخ الاسترجاع: 24 أكتوبر 2012 .
  25. @NASAMightyEagle، ARC01A. "مُقيد اليوم، ولكن ليس لفترة طويلة!" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2012 .{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط )
  26. @NASAMightyEagle. "مايتي إيجل يهز قمم الأشجار!" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أكتوبر 2012 .
  27. "فريق مايتي إيجل يعقد اجتماعًا ميدانيًا لتقييم المخاطر مع مكتب المرافق. المخاريط البرتقالية تمثل منطقة العمل المستقبلية" . ناسا وتويتر. ١٣ مارس ٢٠١٣. تاريخ الاطلاع: ١٥ مارس ٢٠١٣ .
  28. "وقت التجميع: كيف يُمكننا تحسين جودة فيديو يوم الاختبار؟ تعاونوا مع طائرة رباعية المراوح واجعلوها تُصوّر فيديو أثناء الطيران!" . ناسا وتويتر. 2 أبريل 2013. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2013 .
  29. "بداية رائعة لعام 2013 لفريق مايتي إيجل!" . ناسا وتويتر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2013 .
  30. آدم كيمبرلين. "فيديو رحلة تجريبية لطائرة ناسا مايتي إيجل من طائرة بدون طيار" . ناسا ويوتيوب . تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2013 .
  31. «كان الاختبار ناجحًا. عمل رائع يا فريق مركز مارشال لرحلات الفضاء! لقد حلّق النسر العظيم وهبط بنجاح!» . تويتر . ناسا . تم الاطلاع عليه في 2 سبتمبر 2013 .
  32. "رحلة تجنب المخاطر لطائرة مايتي إيجل" . يوتيوب . ناسا. 16 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 16 سبتمبر 2013 .
  33. "في الجو بدون غبار. كان ينبغي التقاط صور متعددة بكاميرا ستيريو لمنطقة الخطر" . تويتر - NASAMIGHTYEAGLE . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 سبتمبر 2013 .
  34. "ثلاثة مقيمين جدد في محطة الفضاء الدولية هذا الأسبوع @NASA ..." يوتيوب - NASAtelevision . ناسا . تم الاطلاع عليه في 1 أكتوبر 2013 .
  35. "منشورات مايتي إيجل على فيسبوك في أكتوبر 2013" . فيسبوك . ناسا . تم الاطلاع عليه في 24 أكتوبر 2013 .
  36. "رحلة النسر الجبار - فيديو مُثبّت بواسطة طائرة رباعية المراوح - 24/10/2013" . يوتيوب - فريق إيرو-إم . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2013 .
  37. «في خبر أكثر إثارة للاهتمام، سنحمل حمولة ثانوية من فريق نانولانش على متن هذه الرحلة (المربع الرمادي في الصورة)» . تويتر . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 نوفمبر 2013 .
  38. "منشورات مايتي إيجل على فيسبوك في نوفمبر 2013" . فيسبوك . ناسا . تم الاطلاع عليه في 15 نوفمبر 2013 .
  39. "تم الوصول إلى ارتفاع 3 أمتار" . تويتر - ناسا مايتي إيجل . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 نوفمبر 2013 .