نحو عمالقة الجليد: كيف يمكن لمركبة «ستارشيب» تقليص زمن الرحلة إلى أورانوس إلى النصف؟

مقدمة: أورانوس.. الهدف ذو الأولوية القصوى في العقد القادم

يعد كوكب أورانوس، سابع كواكب المجموعة الشمسية، أحد أكثر الأهداف إثارة للحيرة والاهتمام في الأوساط العلمية. وقد أكد «المسح العشري للعلوم الكوكبية والبيولوجيا الفلكية» لعام 2022 الصادر عن الأكاديميات الوطنية للعلوم، أن إرسال مهمة إلى أورانوس يمثل الأولوية القصوى للعقد القادم. ورغم هذا التأييد العلمي القوي، إلا أن التحديات التقنية واللوجستية، وعلى رأسها المسافة الشاسعة والزمن الطويل للرحلة، لا تزال تعيق بلورة مهمة جاهزة للإطلاق في نافذة الثلاثينيات المتوقعة.

ومع ذلك، فإن هذا التأخير قد يفتح آفاقاً جديدة بفضل التطور المتسارع في أنظمة الإطلاق الفضائية. تسلط دراسة حديثة أجراها باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، وقُدمت في مؤتمر «IEEE Aerospace»، الضوء على كيف يمكن لنظام «ستارشيب» (Starship) التابع لشركة «سبيس إكس» أن يعيد صياغة مفهوم المهمة المقترحة «أورانوس أوربيتر آند بروب» (UOP)، محولاً إياها من حلم بعيد المدى إلى واقع قريب.

منهجية الدراسة: ابتكارات تقنية لكسر حاجز المسافة

تتمثل العقبة الرئيسية في الوصول إلى أورانوس في بعده الشاسع، حيث يدور حول الشمس بمسافة تبلغ 19 ضعف مسافة الأرض. تاريخياً، استغرقت مركبة «فوييجر 2» أكثر من تسع سنوات ونصف لمجرد المرور بجانب الكوكب دون الدخول في مداره. أما الخطط الحالية التي تعتمد على صواريخ «فالكون هيفي» والمناورات الجاذبية، فتقدر زمن الرحلة بأكثر من 13 عاماً.

تقترح دراسة معهد MIT استراتيجية ثورية تعتمد على ميزتين أساسيتين لمركبة «ستارشيب»:

• التزود بالوقود في المدار (In-Orbit Refueling): تتيح هذه التقنية للمركبة الانطلاق من مدار الأرض وهي محملة بالوقود الكامل، مما يمنحها طاقة دفع هائلة تمكنها من السفر بسرعات تتجاوز بكثير ما يمكن للأنظمة التقليدية تحقيقه.
• الكبح الجوي العملاق (Aerobraking): بدلاً من انفصال المركبة بعد الإطلاق، تقترح الدراسة بقاء «ستارشيب» مع المسبار طوال الرحلة. وبفضل درعها الحراري المتطور، يمكن استخدام جسم المركبة الضخم ككابح هوائي عند دخول الغلاف الجوي لأورانوس، مما يقلل من سرعة المركبة بشكل كافٍ للاستقرار في المدار دون الحاجة لكميات هائلة من وقود الكبح التقليدي.

الأهمية العلمية: لماذا نصرّ على العودة إلى أورانوس؟

يُصنف أورانوس كـ «عملاق جليدي»، وهو نوع من الكواكب يبدو شائعاً جداً في مجرتنا بناءً على اكتشافات الكواكب الخارجية. فهم أورانوس يعني فهم شريحة واسعة من كواكب الكون. يتميز الكوكب بخصائص فريدة تحير العلماء؛ فهو يدور على جانبه (ميل محوري شديد)، ويمتلك مجالاً مغناطيسياً غير منتظم، ويحيط به نظام من الأقمار التي قد تحتوي على محيطات مياه سائلة تحت قشورها الجليدية، مما يجعلها أهدافاً محتملة للبحث عن حياة.

إن تقليص زمن الرحلة إلى 6.5 سنوات (أي نصف المدة المتوقعة سابقاً) يقلل بشكل كبير من المخاطر التشغيلية، ويخفض التكاليف الإجمالية المرتبطة بالموارد البشرية والتمويل طويل الأمد، كما يضمن استمرارية الفريق العلمي المشرف على المهمة من مرحلة الإطلاق حتى وصول البيانات الأولى.

الآفاق المستقبلية والتحديات التقنية

رغم التفاؤل الذي تثيره دراسة MIT، لا تزال هناك عقبات تقنية كبيرة. تقنية «الكبح الجوي» باستخدام مركبة بحجم «ستارشيب» في غلاف جوي غير مكتشف بدقة كغلاف أورانوس هي عملية معقدة للغاية ولم تُختبر من قبل في مثل هذه الظروف. كما أن المهمة لم تحظَ بعد بالتمويل الرسمي من وكالة «ناسا» وسط التحديات المالية الحالية.

إذا لم يتم استغلال نافذة الإطلاق في الثلاثينيات، فقد تضطر البشرية للانتظار حتى منتصف الأربعينيات للحصول على فرصة أخرى مواتية، ما يعني فجوة زمنية تصل إلى 70 عاماً منذ آخر زيارة لأورانوس. إن دمج قدرات «ستارشيب» مع طموحات «ناسا» قد يكون المفتاح الوحيد لفتح أسرار هذا العالم الجليدي الغامض في وقت أقرب مما كنا نتخيل.