تحليل حالة تشغيل الأقمار الصناعية بعد نفاد الوقود وعملية التقاعد

قد يؤدي نفاد الوقود إلى عدم قدرة السيارات على السير، لكن الأقمار الصناعية يمكن أن تستمر في العمل. حتى عندما تكون خزان الوقود فارغًا، يمكن للأقمار الصناعية مواصلة الدوران حول الأرض بعد انتهاء مهمتها المفيدة. يساعد الوقود الأقمار الصناعية على تعديل مداراتها، والحفاظ على مواقعها، وتجنب الاصطدامات المحتملة. بمجرد نفاد الوقود، قد تظل المركبة الفضائية تحتوي على طاقة وأجهزة تعمل، لكنها ستفقد القدرة على إجراء هذه العمليات. تعتمد الحالة التالية إلى حد كبير على الارتفاع وما إذا كان المشغل قد استعد لعملية التقاعد. بعض الأقمار الصناعية ستعود تدريجياً إلى الأرض، بينما ستبقى أخرى في الفضاء لفترة طويلة بعد توقفها عن العمل.

يستخدم الوقود لإجراء المناورات. لا تحتاج الأقمار الصناعية إلى تشغيل المحركات باستمرار للحفاظ على مدارها. حركتها الأمامية تجعلها تدور حول الأرض، بينما تسحبها الجاذبية نحو الأرض. تسقط الأقمار الصناعية باستمرار، لكن السرعة الأفقية كافية لمنعها من الاتصال بالأرض. يساعد الدافع على تغيير هذه الحركة. يمكن للدافعات رفع أو خفض المدار، وتصحيح موقع القمر الصناعي، أو إبعاده عن الاصطدام المتوقع. إذا لم يكن هناك دافع متاح، ستختفي هذه الخيارات، ما لم تكن هناك أنظمة دفع أو خدمات أخرى يمكن أن تقدم المساعدة. ومع ذلك، فإن خزان الوقود الفارغ لا يغلق الأجهزة الإلكترونية تلقائيًا.

تحصل معظم الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض على الطاقة من الألواح الشمسية، بينما توفر البطاريات الطاقة خلال الفترات التي لا تتلقى فيها ضوء الشمس. يمكن لبعض الأقمار الصناعية أيضًا استخدام العجلات التفاعلية الكهربائية أو الأجهزة المغناطيسية للتحكم في اتجاهها. يعتمد ما إذا كانت ستواصل إجراء العمليات المفيدة على تصميم المركبة الفضائية ومتطلبات المهمة.

تأثير المدار المنخفض للأرض

يحدد المدار ما سيحدث بعد ذلك. في المدار المنخفض للأرض، تتعرض الأقمار الصناعية لمكونات الغلاف الجوي الدقيقة. ينتج عن ذلك مقاومة، مما يستهلك طاقة المدار تدريجياً ويخفض ارتفاعها. إذا لم يكن هناك دافع لتعويض هذه المقاومة، فقد تنخفض المركبة الفضائية في النهاية إلى طبقة الغلاف الجوي الأكثر كثافة. ستؤدي الحرارة والضغط الديناميكي إلى تفككها. لا توجد جدول زمني ثابت لهذه العملية. يؤثر الارتفاع، وشكل المركبة الفضائية، والكتلة، وظروف الغلاف الجوي على الوقت المطلوب. يمكن أن تزيد الأنشطة الشمسية من توسيع الغلاف الجوي العلوي، مما يزيد من المقاومة. قد تحترق معظم أجزاء القمر الصناعي خلال عملية إعادة الدخول، على الرغم من أن الأجزاء المقاومة للحرارة يمكن أن تبقى وتصل إلى الأرض.

تعمل الأقمار الصناعية الثابتة على ارتفاع أكبر، حوالي 35,786 كيلومتر (22,236 ميل) فوق خط الاستواء. هناك، تكون مقاومة الغلاف الجوي غير ملحوظة، لذا فإن فقدان الوقود لن يعيدها بسرعة إلى الأرض. بدلاً من ذلك، يمكن أن ت漂浮 في الفضاء، بعيدًا عن موقعها المحدد.

أهمية عملية التقاعد

تبدأ عملية التقاعد قبل نفاد الوقود. الانتظار حتى يصبح خزان الوقود فارغًا قد يمنع المشغل من التخلص الآمن من القمر الصناعي. بالنسبة للمركبات الفضائية الأقرب إلى الأرض، يمكن للمشغلين استخدام الوقود المتبقي لتخفيض المدار وتسريع عملية إعادة الدخول. يمكن لبعض المهام استهداف مناطق بعيدة في المحيط من خلال التحكم في الهبوط بدقة. عادةً ما يتم رفع الأقمار الصناعية الثابتة إلى مدار مقبرة فوق منطقة التشغيل. يتطلب ذلك أيضًا وقودًا، ويجب الاحتفاظ به قبل نفاد الإمدادات في العمليات العادية. بعد ذلك، يقوم المشغلون بعملية تُعرف باسم "التفعيل السلبي" لتأمين الطاقة المخزنة. قد يتضمن ذلك إطلاق الوقود المتبقي، وتخفيف الضغط، وتفريغ أو فصل توصيل البطاريات، لتقليل خطر الانفجارات العرضية.

إذا فقد القمر الصناعي قدرته على المناورة قبل التقاعد، فقد يصبح خطرًا مستمرًا للاصطدام. قد تكون مهمته قد انتهت، لكن المركبات الفضائية الأخرى لا تزال بحاجة إلى مشاركة الفضاء معه.