بلياردو كونية

(أو كيفية تغيير سرعة واتجاه المركبة الفضائية)

من أوائل ما يُدرَّس في الهندسة أن أقصر مسافة بين نقطتين هي خط مستقيم. ولكن في حالة مهمة غاليليو إلى المشتري، فإن المسار الأكثر فعالية هو رحلة مدتها ست سنوات، متجهة في البداية نحو الزهرة بدلاً من المشتري. تضمن مسار رحلة غاليليو تحليقًا قريبًا من الزهرة وتحليقين قريبين من الأرض.

سمح كلٌّ من هذين التحليقين للمركبة الفضائية باستخدام جاذبية الكوكب لتسريع غاليليو إلى سرعات هائلة، أشبه بالمقلاع. يعتمد مسار الرحلة الدقيق على مدى اقتراب غاليليو من الكوكب، لذا يعمل مهندسو الملاحة كلاعبي بلياردو محترفين، يُحسِّنون بدقة كل مناورة ولقاء حتى يصل غاليليو إلى الهدف تمامًا. لولا الدفعة التي وفرتها هذه التحليقات، لاحتاج غاليليو إلى 10,900 كيلوغرام إضافية من الوقود – أي ما يعادل حوالي 12 ضعفًا مما كان على متن المركبة عند الإطلاق.

وصلت مركبة غاليليو إلى كوكب المشتري في 7 ديسمبر 1995. وخلال رحلتها، رصدت كويكبين، موفرةً بذلك أول صور مقربة لهذه البقايا القديمة من النظام الشمسي البدائي.

استُخدمت أيضًا عمليات التحليق القريبة وتقنيات مساعدة الجاذبية لتمكين غاليليو من القيام بجولة معقدة في مهمة المشتري، وتوسيع نطاق المشروع إلى ما بعد نهايته المتوقعة عام 1997. كانت هناك حاجة إلى 3600 كيلوغرام إضافية من الوقود (حوالي أربعة أضعاف الكمية الإجمالية للوقود على متن المركبة الفضائية عند الإطلاق) للقيام بجولتها بدون تقنية مساعدة الجاذبية الشبيهة بلعبة البلياردو.

ما نوع الوقود الصاروخي الذي يستخدمه غاليليو؟ لم يكن من الممكن ملء خزانات وقود غاليليو في محطة الوقود المحلية، حيث استخدمت المحركات مونوميثيل هيدرازين كوقود. يجب أكسدة الوقود (حرقه) ليشتعل. لا داعي للقلق بشأن هذا على الأرض حيث يحيط بنا غلاف جوي يحتوي على الأكسجين، لكن مركبة فضائية بين كوكبية مثل غاليليو يجب أن تحمل مؤكسدها الخاص (استخدم غاليليو رباعي أكسيد النيتروجين). بدلًا من المضخات، استخدمت المركبة خزانين منفصلين من الهيليوم المضغوط، مما دفع الوقود والمؤكسد معًا إلى غرفة الاحتراق. يُخزن هذان السائلان في درجة حرارة الغرفة تقريبًا على متن المركبة. من خصائصهما القيّمة احتراقهما عند تلامسهما، مما يُغني عن أنظمة الإشعال المعقدة (مثل شمعات الاحتراق؛ فلم يكن لدى غاليليو فني صيانة دورية!).

(NASA)