يتجه تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي التابع لوكالة ناسا نحو محطته البعيدة للمراقبة بمسار دقيق للغاية لدرجة أن المهندسين يقدرون أن كمية وقود المركبة الفضائية ستدوم ضعف توقعاتهم الأولية، وفقاً لما أكدته وكالة الفضاء يوم الاثنين.

خطط مصممو المرصد الذي تبلغ تكلفته 4.3 مليار دولار في الأصل لتحميل وقود كافٍ في خزانات رومان الأربعة لعمر افتراضي لا يقل عن خمس سنوات، بالإضافة إلى تمديد محتمل للمهمة لمدة خمس سنوات أخرى. وكان هذا تقديراً متحفظاً.

كان مسؤولو ناسا يعلمون أن الإطلاق الدقيق والتنفيذ المثالي لمناورة تصحيح المسار الأولى للمرصد بعد الإطلاق سيتركان لدى رومان احتياطياً وافراً من الوقود. وقال جيمي دون، مدير مركز غودارد للرحلات الفضائية التابع لناسا، في بيان صحفي: "نتيجة للتخطيط الرائع من قبل فريق الديناميكا المدارية لدينا، والتنفيذ البارع من فريق العمليات، والإطلاق الدقيق من سبيس إكس، يمتلك رومان وقوداً لعمليات علمية محتملة لمدة 22 عاماً على الأقل".

تلقى تلسكوب جيمس ويب الفضائي دفعة عمرية مماثلة بعد إطلاق مثالي على متن صاروخ أريان 5 الأوروبي في عام 2021. وانطلق تلسكوب رومان في 30 أغسطس من مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في فلوريدا على متن صاروخ فالكون هيفي من إنتاج سبيس إكس، ليطلق مهمة لتوسيع رؤيتنا للكون.

ستوفر أدوات رومان التلسكوبية والعلمية علماء الفلك بصور للسماء بنفس دقة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا، ولكن بمجال رؤية أكبر بـ 100 مرة. وسيستغرق هابل قرناً من الزمن لمراقبة ما سيراه رومان في شهر واحد.

يأمل علماء الفلك أن تكشف رؤية رومان الواسعة عن رؤى حول أكبر الهياكل في الكون. وستنتج أداة المجال الواسع التابعة لرومان، والمجهزة بـ 18 كاشفاً للأشعة تحت الحمراء القريبة، صوراً تعادل تلك الخاصة بكاميرا بدقة 300 ميجابكسل.

ستسمح منطقة رؤيته الواسعة لرومان برسم خريطة العناقيد المجرية، إلى جانب خيوط المادة والمادة المظلمة التي تنتشر عبر الكون. ويمكن أن يساعد رسم خريطة واسعة للسماء علماء الفلك في دراسة طبيعة الطاقة المظلمة، وهو اسم العلماء للقوة المراوغة التي تدفع تسارع الكون.

أطلق صاروخ فالكون هيفي رومان في مسار سيأخذه على مسافة مليون ميل من الأرض، حيث ستدخل المركبة الفضائية في مدار "شبه هالة" حول نقطة لاغرانج إل 2 الواقعة بين الشمس والأرض، وهي نقطة توازن بين الجذب الجاذبي للأرض والشمس.

سيستغرق رومان حوالي ثلاثة أشهر للوصول إلى النقطة إل 2. وكان الإطلاق دقيقاً لدرجة أن عملية الاحتراق الكبيرة الأولى باستخدام دافعات التحكم التابعة لرومان، والتي تم تنفيذها بعد يوم واحد من المهمة، استهلكت 40 رطلاً (18 كيلوغراماً) فقط من وقود الهيدرازين، انخفاضاً من التخصيص قبل الرحلة البالغ 441 رطلاً (200 كيلوغرام)، وفقاً لناسا.

وقال أميت كشاتريجا، مساعد مدير ناسا، خلال حديث يوم الثلاثاء في سيمپوزيوم تكنولوجيا الفضاء التابع للجمعية الفلكية الأمريكية: "أشكر شركة سبيس إكس على وضعنا في المنتصف تماماً. سيساعدنا ذلك من حيث الأداء طويل الأجل، ومدة بقائنا في النقطة إل 2، فضلاً عن قدرتنا على تحديد الموقع".

انطلق رومان قبل تسعة أشهر من الجدول الزمني الذي وضعته ناسا أثناء مراجعة تأكيد المهمة في عام 2020. كما انطلق بوزن أخف من المخطط له، وهما أمران غير معتادين إلى حد ما في سجلات مهام ناسا العلمية.

بلغ وزن المرصد الفعلي عند الانتهاء 17,760 رطلاً (8,056 كيلوغراماً)، أي أقل بنحو طنين من أقصى وزن مسموح به. وأتاح ذلك لطواقم الأرض في مركز كينيدي للفضاء تحميل 290 جالوناً من الهيدرازين في خزانات وقود رومان، وهو أكثر مما توقع المهندسون في وقت مبكر من مرحلة تصميم المهمة.

يغذي الهيدرازين 24 دافعاً متثبتاً حول الجزء الخارجي من المرصد. وعند الإطلاق، بلغ وزن مرصد رومان المزود بالكامل بالوقود 20,224 رطلاً (9,173.5 كيلوغراماً)، أي أنه لا يزال أقل بنصف طن من حد الوزن الخاص به، حسبما صرح متحدث باسم ناسا لـ أرس.

بالإضافة إلى الوقود الإضافي، تعني الكتلة الأقل لرومان أن دافعاته لم تضطر إلى الإشعال لفترة طويلة لمناورة تصحيح المسار في اليوم التالي للإطلاق. وقالت أليسون راو، مسؤولة الدفع لرومان في مركز غودارد التابع لناسا: "تتغير كتلة المركبة الفضائية طوال عملية التصميم والبناء، لذلك نبني ميزانية الوقود على قيمة قصوى محددة حتى لا نقع في نقص".

وأضافت: "نتتبع أيضاً الوقود المطلوب بناءً على الكتلة الفعلية طوال فترة التكامل والاختبار للتأكد من أن لدينا مساحة كافية للمناورة. وبما أن كتلة رومان كانت أقل مما خصصناه، فقد تمكنا من ملء خزانات الوقود بسعتها بدلاً من ملئها بالقدر الذي نحتاجه فقط لمتطلبات العشر سنوات".

ستمنح مناورة تصحيح مسار ثانية تخطط لها الوكالة لاحقاً هذا الشهر رومان الدفعة الصغيرة الأخيرة للوصول إلى موقع مناورة أخرى في أوائل ديسمبر للانزلاق إلىداره النهائي عند النقطة إل 2.

وقالت ناسا: "وفقاً للتوقعات الحالية، ستستهلك كلتا المناورتين وقوداً أقل من المخطط له، مما قد يوفر المزيد للعلوم المستقبلية". وسوف تقوم دافعات رومان بعمليات حرق إضافية للحفاظ على المحطة كل 28 يوماً تقريباً.

ستستخدم المركبة الفضائية نظام الدفع الخاص بها دورياً للتخلص من الزخم من عجلات رد الفعل الست التابعة لها، والتي تتحكم عادةً في توجيه رومان.

تقلل وفورات الوقود الاستثنائية للمهمة من احتمالية اضطرار ناسا لإرسال مهمة إعادة تزويد بالوقود إلى رومان في أي وقت قريب. ومن المرجح أن يكون المورد المحدد لعمر المرصد هو الوقود الدافع، وقد وضعت ناسا متطلبات في وقت مبكر من تطوير رومان بأن تكون المركبة الفضائية قابلة لإعادة التزويد بالوقود.

سبق لناسا أن قامت بصيانة تلسكوب فضائي من قبل. وقد زار رواد الفضاء في خمس رحلات لمكوك الفضاء تلسكوب هابل لتنفيذ مجموعة من المهام، بما في ذلك إصلاح الرؤية الشاذة للتلسكوب، وأعمال الصيانة، وتركيب أدوات علمية أكثر قوة.

لا يمتلك هابل نظام دفع، لذلك قامت مكاكين الفضاء الزائرة أيضاً بتعزيز مدار المرصد حول الأرض. وقد جهز المسؤولون رومان لتلقي مهمة خدمة محتملة غير مأهولة.

أرفقت ناسا تجهيزات تثبيت في الجزء السفلي من رومان تشبه تلك التي تستخدمها الأذرع الآلية على محطة الفضاء الدولية ومكوك الفضاء. ويمتلك رومان أيضاً مساعدات ملاحة -عاكس رجعي ونقاط مرجعية خارجية- للمساعدة في توجيه مهمة خدمة عند الاقتراب النهائي.

وقال جاكي تاونسند، مدير مشروع رومان في ناسا غودارد: "في حين أن رومان ليس قابلاً للخدمة مثل تلسكوب هابل الفضائي، إلا أننا نملك كل ما هو ضروري لتمكين الالتقاط والالتحام مع جهاز خدمة افتراضي؛ وهذا هو الغرض من تركيب التثبيت".

وأضافت تاونسند لـ أرس: "ثم في عام 2020، عندما وضعنا خط الأساس، قيل لنا إننا سنركز على إعادة التزويد بالوقود. لذلك تم تصميم الغطاء حول منفذ التوقود خصيصاً بحيث يسهل على الروبوت الدخول إليه إذا احتجنا إلى إعادة التزويد بالوقود". كما أن الغطاء المحيط بمنفذ التوقود يحتوي على قفل مغناطيسي لتبسيط عملية الفتح وإعادة الإغلاق بواسطة جهاز خدمة روبوتي.

لا توجد حالياً مركبات فضائية للخدمة متاحة يمكنها السفر إلى موقع رومان على مسافة مليون ميل من الأرض. وتقوم عدة شركات أمريكية بتطوير أقمار صناعية لإعادة التزويد بالوقود للاستخدام في مدار الأرض المنخفض والمدار الجوستيشنري، وذلك أساساً لصالح قوة الفضاء الأمريكية.

وقد التحمت مركبتان فضائيتان صينيتان العام الماضي لإجراء أول عملية إعادة تزويد بالوقود بين الأقمار الصناعية في المدار الجوستيشنري.

كل شيء آخر على متن رومان يعمل بشكل جيد لأكثر من أسبوعين منذ الإطلاق، وفقاً لكشاتريجا، أعلى موظف مدني في ناسا. وقد فتح التلسكوب غطاء فتحته في الأول من سبتمبر، مما سمح لضوء النجوم بالسقوط على مرآته الأساسية للمرة الأولى.

وقال كشاتريجا: "جميع الفحوصات الأولية جيدة. في الواقع، حصلنا على بعض البيانات من أداة المجال الواسع قبل يومين فقط. جميع المرايا، وجميع أجهزة اقتران الشحنة تبرد بالطريقة الصحيحة".

وأضاف: "نقوم بإجراء اختبارات تيار خاطئة للتأكد من حصولنا على الاتصال الصحيح، وما إلى ذلك. وكل ذلك يظهر باللون الأخضر عبر جميع الكاشفات الـ 18، وهو أمر رائع".

كما أدت أداة رومان الأخرى، وهي جهاز كوروناغراف مصمم للتصوير المباشر للكواكب الخارجية، بشكل جيد أثناء الفحوصات الأولية. وقال كشاتريجا: "عندما نحصل على الضوء الأول، سيكون حفلاً كبيراً".