كيف تتزود المركبات الفضائية بالطاقة؟

إجابة مختصرة

تحصل المركبة الفضائية على الطاقة اللازمة لعملها من أحد مصادر ثلاثة: الشمس أو المدخرات أو الذرات غير المستقرة. ويأخذ العلماء المكان الذي تقصده المركبة وما المخطط لها تنفيذه وكم المدة التي ستعمل بها لاختيار أفضل أنواع التزويد بالطاقة.

تملك المركبات أجهزة تمكنها من التقاط الصور وجمع المعلومات في الفضاء. ولكنها تحتاج الكهرباء بالطبع لتزويد هذه الأجهزة بالطاقة وإرسال المعلومات إلى الأرض. فمن أين تتزود المركبات الفضائية بالطاقة؟

والإجابة تعتمد على المهمة بالطبع. فلكي يختار العلماء أفضل نظام للتزويد بالطاقة، عليهم التفكير بعدة أمور. ومن بين العوامل التي يأخذونها بعين الاعتبار: إلى أين تتوجه المركبة، وما المخطط لها لفعله، وكم تبلغ المدة التي يجب أن تعمل خلالها.

مصدر طاقة من الشمس

الطاقة الشمسية هي الطاقة القادمة من الشمس. فالمركبات التي تدور حول الأرض، والتي تسمى توابع اصطناعية قريبة كفاية من الشمس بحيث يمكنها استغلال طاقتها الشمسية. إذ أن هذه المركبات تحوي وحدات أو ألواح شمسية تحول طاقة الشمس إلى كهرباء تزود المركبة بالطاقة.

تشحن الطاقة الناتجة عن الألواح الشمسية المدخرات التي تحويها المركبة. وهذه المدخرات تزود المركبة بالطاقة حتى عندما تبتعد عن ضوء الشمس المباشر.

وقد استخدمت الطاقة الشمسية إضافة إلى ذلك بتزويد مركبات المريخ بالطاقة. فمركبات استكشاف المريخ الجوالة سبيريت وأوبيرتيونيتي، ومركبة الهبوط المريخية فونكس، جميعها استخدمت الطاقة الناتجة عن الألواح الشمسية وكذلك فعلت مركبة الهبوط إنسايت.

وبالطبع تملك المركبات التي تسافر بعيداً جداً عن الشمس ألواحاً شمسية ضخمة لكي تحصل على الكهرباء التي تحتاجها. فمركبة جونو التابعة لناسا على سبيل المثال تستخدم الطاقة الشمسية طوال الطريق إلى  المشتري. حيث تدور عندها حول الكوكب. وكل لوح من ألواحها الشمسية يبلغ طوله ٩ أمتار.

وبأي حال لا تنفع الطاقة الشمسية مع كل المركبات الفضائية. وأحد أسباب ذلك أن المركبة كلما ابتعدت عن الشمس قلت كفاءة الطاقة الشمسية. كما يمكن أن يحد من قدرة مركبات الاستشكاف طقس الكوكب وفصوله والإشعاع القوي. وقد لا تتمكن من استكشاف البيئات المظلمة والغبارية كالكهوف على القمر.

وعندما لا تنفع الطاقة الشمسية، لا بد أن تحصل المركبة على الطاقة من مصدر آخر. لذا طور العلماء طرقاّ أخرى. وأحدها استخدام المدخرات.

الطاقة من المدخرات

تصمم أحياناً بعض المهمات لتدوم فترة قصيرة. فمثلاً مسبار هيوجينز الذي حط على تيتان أكبر أقمار زحل، كان من المقدر له أن يعمل لساعات فحسب. لذا زودته المدخرات بالطاقة الكافية لأدائه عمله.

وتصمم مدخرات المركبات الفضائية قوية. فيجب أن تعمل في بيئات قاسية في الفضاء وعلى سطوح الكواكب الأخرى. كما يجب أن تشحن المدخرات عدة مرات. وتمكن علماء ناسا مع الوقت من تطوير البطاريات. ويمكنها الآن تخزين المزيد من الطاقة في أحجام أصغر ولمدة أطول.

الطاقة من الذرات

الذرة وحدة بناء صغرى من المادة. وكل شيء في الكون تقريباً يتكون من الذرات. ولا بد للذرات أن تخزن الكثير من الطاقة لتتماسك مع بعضها البعض. ولكن بعض الذرات التي تسمى نظائر مشعة غير مستقرة تبدأ بالتفكك. وأثناء تفككها تطلق طاقة وحرارة.

يستعمل نظام الطاقة بالنظائر المشعة فرق الحرارة بين الذرات غير المستقرة وبرودة الفضاء لإنتاج الكهرباء. وقد استخدمت ناسا هذا النظام في عدة مهمات لتزويدها بالطاقة. فقد زودت مهمات إلى زحل على سبيل المثال بهذه الطريقة، وإلى بلوتو بل وإلى الفضاء بين النجمي. وزود هذا النظام مركبة كوريوسيتي المريخية بالطاقة أيضاً.

ويذكر أن نظام الطاقة بالنظائر المشعة ينتج طاقة لفترة طويلة حتى في البيئات القاسية. وفي الحقيقة فإن مركبتي فوياجر التابعتين لناسا تستخدمان هذا النظام للتزود بالطاقة. وقد سافرتا أبعد من أي جهاز صنعه الإنسان، وما تزالان ترسلان المعلومات إلى الأرض بعد أكثر من ٤٠ عاماً في الفضاء.

ملخص المقال

قد نتساءل كيف تتزود المركبات الفضائية بالطاقة؟
تحصل المركبة الفضائية على الطاقة اللازمة لعملها من أحد مصادر ثلاثة: الشمس أو المدخرات أو الذرات غير المستقرة أي النظائر المشعة.

ويعتمد اختيارها على المكان الذي تقصده المركبة وما المخطط لها تنفيذه وكم المدة التي ستعمل بها.

المصدر

هنا