Kreios Space تعاونت مع Kongsberg NanoAvionics لإطلاق قمر اصطناعي ميكروي بوزن 200 كجم مجهز بنظام دفع كهربائي جوي في المدار الأرضي المنخفض للغاية (VLEO)، وهو النطاق الذي يتراوح بين 150 و300 كم حيث تتحلل مدارات معظم الأقمار الاصطناعية في غضون أشهر. إذا أثبت الاختبار صحة هذا المفهوم، فقد تتمكن الأقمار الاصطناعية من استخدام الهواء الرقيق الذي تقاومه حالياً للبقاء في الأعلى، مما يقلل الحاجة إلى الوقود الكيميائي الثقيل والمكلف.

لماذا يمثل المدار الأرضي المنخفض للغاية (VLEO) مشكلة

عند ارتفاعات VLEO، تخلق جزيئات الأكسجين والنيتروجين المتبقية سحباً ملموساً. يستنزف هذا السحب السرعة المدارية، وفي غضون أسابيع إلى أشهر، يهبط القمر الاصطناعي الذي لا يملك نظام دفع نحو الأرض في مسار لولبي. كما تعمل الجزيئات نفسها على تآكل الأسطح المكشوفة، مما يقصر من عمر المهمة. تعالج المحركات التقليدية مشكلة السحب عن طريق حمل الوقود، لكن الكتلة الإضافية تقلل من سعة الحمولة وتؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإطلاق.

كيف يعمل مفهوم "الهواء كوقود"

يعمل نظام Kreios مثل مكنسة كهربائية مصغرة ومحرك دفع كهربائي في آن واحد. يقوم ملقط سحب (intake scoop) بجمع جزيئات O₂ و N₂ المحيطة. ثم يقوم مصدر طاقة على متن القمر بتأيين الغاز، محولاً إياه إلى بلازما — وهي غاز مشحون. بعد ذلك، يتم طرد البلازما عبر فوهة كهربائية، مما ينتج دفعاً يعاكس قوة السحب. في الواقع، يصبح الغلاف الجوي الذي يبطئ القمر الاصطناعي هو المادة الدافعة التي تدفعه للأمام.

يعد هذا النهج بفائدتين مباشرتين:

  • توفير الكتلة – لا حاجة لخزانات وقود مخصصة أو محركات كيميائية كبيرة، مما يوفر كيلوغرامات إضافية للمستشعرات أو معدات الاتصالات.
  • تمديد مدة المهمة – يمكن للدفع المستمر أن يبقي القمر الاصطناعي في مدار VLEO لسنوات بدلاً من أشهر، مما يتيح تصويراً عالي الدقة واتصالات ذات زمن انتقال منخفض، وهو ما لا يمكن توفيره إلا في الأجزاء الأكثر كثافة من الغلاف الجوي.

الرهانات في الصناعة

إذا نجح اختبار Kreios، فقد يتمكن مشغلو كوكبات مراقبة الأرض والاتصالات وإنترنت الأشياء (IoT) من خفض تكاليف الإطلاق وتحسين جودة البيانات. تأتي الصور الأكثر وضوحاً من القرب من الأرض؛ وينخفض زمن الانتقال لخدمات النطاق العريض التي تعتمد على أجهزة الترحيل في المدار المنخفض. الشركات التي تعتمد على بيانات الأقمار الاصطناعية — مثل شركات اللوجستيات، ومديري الإنشاءات، ومزودي الزراعة الدقيقة — ستستفيد من الحصول على معلومات أسرع وأكثر تفصيلاً.

تفرض هذه التكنولوجيا أيضاً مخاطر جديدة. فتوليد البلازما في بيئة قاسية يتطلب طاقة موثوقة؛ إذ يجب أن يسحب النظام ما يكفي من الكهرباء من الألواح الشمسية دون المساس بالحمولات الأخرى. مستويات الدفع متواضعة، لذا فإن الحفاظ الدقيق على المدار سيتطلب برامج تحكم متطورة. كما أن التعرض الطويل للعادم المتأين قد يسرع من تآكل أسطح المركبة الفضائية، وهو عامل لم يتم قياسه بعد في الرحلات طويلة الأمد.

ما الخطوة التالية

تخطط Kreios لإطلاق مركبة الاختبار في وقت لاحق من هذا العام، مستهدفة مداراً دائرياً بارتفاع 150 كم لزيادة كثافة الغلاف الجوي إلى أقصى حد. ستراقب المهمة أداء الدفع، واستهلاك الطاقة، وتدهور المواد على مدار عدة أشهر. قد يؤدي النجاح إلى تقديم خدمة تجارية توفر مجموعات دفع "تعمل بالهواء" للأقمار الاصطناعية الميكروية، وقد يحفز الشركات الناشئة الأخرى على استكشاف مفاهيم مماثلة.

الخلاصة

إن تحويل السحب الجوي إلى دفع قد يعيد صياغة اقتصاديات مهام VLEO. ومن خلال استغلال الجزيئات ذاتها التي تهدد بسحب الأقمار الاصطناعية للأسفل، تهدف Kreios Space إلى إبقائها في الأعلى لفترة أطول، وبتكلفة أقل، وبأداء أعلى. وسيكشف الرحلة القادمة عما إذا كانت الفكرة قادرة على الانتقال من فيزياء المختبرات إلى العمليات الفضائية اليومية.