المزيد عن المسبار الياباني

في اليوم الآخر ، في 7 ديسمبر 2015 ، دخل مسبار أكاتسوكي الياباني بطول إلى مدار الزهرة بعد الحادث قبل خمس سنوات. لقد كتبت بالفعل ملاحظات حول هذا الموضوع . أود أن أكمل القصة بإخبارنا عن الحادث في المهمة الأصلية.



مع كتلة متواضعة للغاية تبلغ حوالي 500 كجم عند الإطلاق (على سبيل المثال ، كان كتلة "فينوس" السوفيتية من واحد إلى خمسة أطنان) ، يحمل مسبار أكاتسوكي 6 أدوات علمية. من أجل احتواء عبء العمل العلمي بأكمله وترك مساحة لأنظمة الدفع بالوقود ، تم تطبيق الحلول التقنية الماكرة. وبالطبع - هذا هو الياباني - استخدموا تقنيات مبتكرة مع القوة والرئيسية.

أحد الحلول البناءة لتوفير الكتلة هو مزيج جزئي من أنظمة الدفع والتحول (الفكرة نفسها ليست جديدة - تم استخدام خزانات الوقود المدمجة لأنظمة التوجيه والمناورات الأساسية في سفن Soyuz منذ عام 1986 - ولكن ليس على جميع المركبات). في معظم المركبات الفضائية ، تعمل محركات التوجيه بشكل منفصل عن محركات السير. في هذه الحالة ، تعمل محركات التوجيه عادة على وقود أحادي المكون - إما غاز مضغوط (غالبًا ما يستخدم النيتروجين المضغوط في برنامج الفضاء السوفياتي) ، أو مادة غير مستقرة كيميائيًا جدًا تتحلل مع إطلاق الحرارة على المحفز (غالبًا ما يتم استخدام بيروكسيد الهيدروجين أو مشتقات الهيدرازين). في محركات السير ، عادة ما يتم استخدام خليط مؤكسد الوقود ، لأن الكفاءة (الدافع المحدد) لمثل هذا الخليط أعلى ،من الوقود أحادي المكون. عادة ما يتم شحن مخاليط مشتقات الهيدرازين مع رباعي أكسيد النيتروجين N في المركبة الفضائية بين الكواكب.₂ س ₄ . يمكن تخزين كل من هذه المواد لفترة طويلة في حالة سائلة عند درجات حرارة عالية ، ويشعل خليطها تلقائيًا. وبالتالي ، يتم التخلص من مشكلتين في وقت واحد - مكونات الوقود لا تغلي أثناء السفر بين الكواكب حتى بدون عزل حراري خطير ، ولا داعي للقلق بشأن نظام إشعال معقد وغير موثوق به يعمل في فراغ. قرر مصممو "Akatsuki" استخدام نفس الوقود - هيدرازين - من نفس الخزان في نظام توجيه أحادي الوقود ، وفي محرك مسير باستخدام وقود ثنائي المكون. جعل هذا القرار من الممكن حفظ الجهاز.

كانت التكنولوجيا المبتكرة هي تصنيع فوهة المحرك باستخدام السيراميك المقاوم للحرارة - نيتريد السيليكون Si ₃ N ₄بدلاً من خلائط الأرض النادرة النادرة. يتعرض المحرك لأحمال حرارية عالية أثناء التشغيل ، لتبريد خليط الوقود يتم تزويده بالوقود ، يتم حقن الوقود "الزائد" على طول الجدران ، ويبرد الجدران إلى حد ما ، ويتبخر ، وتمنعها طبقة البخار الناتجة من التسخين (انظر الشكل)



FC هو " تبريد الفيلم "، تبريد الفيلم.

يتم توفير الوقود والمؤكسد للمحرك من خلال تعزيز الخزانات. هذا يعني أن خزانًا مساعدًا بالغاز المضغوط (في هذه الحالة ، الهيليوم) متصل بالخزانات من خلال صمامات خاصة ، يؤدي ضغطها إلى تدفق السوائل في المحرك ويمنع التدفق العكسي (الذي يحدث بسبب الضغط العالي أثناء الاحتراق). يتم التحكم في درجة فتح الصمامات بواسطة الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة بحيث يتم الحفاظ على تدفق الوقود والأكسدة ثابتًا أثناء تشغيل المحرك.

لذا ، في 7 كانون الأول (ديسمبر) 2010 ، كان من المفترض تشغيل محرك المسبار ذي الفوهة الخزفية الفريدة والعمل لمدة 12 دقيقة لدخول مدار فينوس. لذا ، فقد المسبار الاتصال بالأرض (تمامًا كما هو مخطط ، تم جدولة المناورة في الوقت الذي تم فيه إغلاق الجهاز بواسطة فينوس) وتشغيل المحرك. عندما لم يتصل بالأرض في الوقت المحدد ، شعروا بالقلق في مركز عملائي. عندما كان من الممكن إعادة الاتصال وتلقي القياس عن بُعد ، سرعان ما أصبحت أسباب الرفض واضحة.



فيما يلي رسم بياني لتسريع الجهاز أثناء تشغيل المحرك. شيء واحد واضح على الفور: مع الدفع المستمر ، يجب أن يزيد التسارع ، لأن تنخفض كتلة الجهاز مع احتراق الوقود. أدركوا بسرعة أن تدفق أحد مكونات الوقود قد تعطل ، مما تسبب في انخفاض الجر.

وبالتحديد ، بدأ تدفق الوقود في الانخفاض. ويرجع ذلك إلى التآكل في صمام التعزيز من بخار الهيدرازين. منع سدادة الملح الصمام من الفتح تمامًا ، مما أدى إلى انخفاض الضغط في خزان الوقود مع خروج الوقود منه. لذلك ، تدفق الوقود أيضًا إلى غرفة الاحتراق ببطء أكثر وأكثر ، مما تسبب في انخفاض المسودة. لكن الانخفاض في الجر ليس مخيفًا في حد ذاته ، على أي حال ، تتم برمجة الأتمتة لإيقاف المحرك فقط بعد تلقي زيادة سرعة معينة. عند الدفع المنخفض ، تستغرق المناورة وقتًا أطول فقط. كانت المشكلة أن المزيج القابل للاحتراق توقف عن إثراء الوقود ، مما يعني أن تبريد الجدران بهيدرازين غير محترق توقف عن العمل. بعد 152 ثانية ، حدث شيء للمحرك الذي خفض الدفع إلى النصف.

أظهر القياس عن بعد من مستشعرات السرعة الزاوية أنه في تلك اللحظة بالضبط بدأ الجهاز في الالتواء ، مما يشير إلى عدم تناسق الجر. لذلك ، يسقط الدفع ويظهر فيه مكون جانبي. ما الذي يمكن انا يحدث؟ من الواضح أن جزءًا من التيار النفاث يضرب على الجانب. إذا كانت الفوهة معدنية ، فمن المرجح أن يحدث احتراق - سيتم إخراج جزء من التيار النفاث إلى الجانب من خلال فتحة صغيرة محترقة. لكنه كان سيراميك عالي التقنية ، والذي انكسر على الفور في قطعة كبيرة.



على اليسار يوجد فوهة شخص سليم في الجهاز ، على اليمين فوهة متكسرة.

عندما وصلت سرعة الدوران إلى قيمة حرجة تبلغ 12 درجة في الثانية ، أدركت الأتمتة الموجودة على متن الطائرة أخيرًا أن "هناك خطأ ما" وأوقف المحرك ، ونتيجة لذلك ، ذهب المسبار في مسار التحليق حول كوكب الزهرة بدلاً من دخول المدار.

في الاختبارات الأرضية ، كان من الممكن إعادة إنتاج كل من انخفاض الدفع عند قطع إمدادات الغاز إلى التعزيز ، وتم تسخين الفوهة وكسرها عند العمل مع استنفاد الوقود. ولم يتضح بعد حجم الضرر. إذا انقطعت قطعة صغيرة ، فعندئذٍ كان من الممكن في مدار الساعة الدخول إلى المدار في بضع محركات قصيرة تبدأ ، بعد كل منها تناوب دوران محركات التوجيه (تذكر "Strugatsky's Way to the Amalthea"). لسوء الحظ ، أظهر التشغيل التجريبي للمحرك دفعًا بنسبة 10 ٪ فقط من القيمة الاسمية ، مما يعني شيئًا واحدًا فقط - سقط الفوهة تمامًا. ومع ذلك ، تمكنت المقذوفات من إيجاد مخرج - من خلال توجيه الجهاز في الاتجاه الصحيح وتصريف المؤكسد ، الذي أصبح الصابورة ، تم الحصول على زيادة في السرعة ، ثم تم إنهاء المناورة بمحركات التوجيه. سمح هذا لخمس سنوات للاقتراب مرة أخرى من الهدف.ثم تم استخدام hydrazine المتبقي كوقود أحادي المكون لمحركات التوجيه ، ودخل Akatsuki المدار بنجاح ، على الرغم من أنه لم يكن بالضبط المخطط الذي تم التخطيط له في الأصل.

ونتيجة لذلك ، من دواعي السرور بشكل لا يصدق أن يصبح المزيد من الخلاص المعجزة للمركبة الفضائية أكثر ، ونتعلم المزيد عن الكون. هذه المرة ، لحسن الحظ ، سيكون المسبار قادرًا على تنفيذ البرنامج الذي تم تصميمه في الأصل بالكامل تقريبًا ، وهناك أيضًا فرصة لاستكشاف كوكب الزهرة باستخدام كاميرات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية الجديدة ، ليس فقط من مسافة قريبة ، ولكن أيضًا من مسافة بعيدة - وهذا يمكن أن يعطي نتائج غير متوقعة. دعونا نأمل ألا تفشل التكنولوجيا العلمية ، وفريق "Akatsuki" ينتظر العديد من الاكتشافات الجديدة.

المواد والصور المأخوذة من المقال http://www.thespacereview.com/article/2822/1 .
أشكر Shubinpavel من كل قلبي على كتاب رائع ، تعلمت منه خطة "المحاولة الثانية" قبله بيومين.

Source: https://habr.com/ru/post/ar387739/