خارطة طريق لمنظومة الأقمار الصناعية للعلوم والاستكشاف

تنفذ مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية خارطة طريق لمنظومة الأقمار الصناعية الصغيرة الموزعة للعلوم والاستكشاف في المستقبل (إم دي إس إس) على مراحل تدريجية لتطوير التقنية، وذلك بالشراكة مع مراكز بحث وجامعات عالمية تشمل جامعة ستانفورد وإدارة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) ضمن خطة استراتيجية تمتد حتى العام 2022م.
وتتمثل هذه المنظومة بعدد من التجارب العلمية التي يتم إطلاقها على متن الأقمار السعودية، حيث تم تنفيذ وإطلاق أول تجربة وهي تجربة الصمام الثنائي الباعث للأشعة فوق البنفسجية «يو في ليد» 2014م، التي تم إطلاقها وتشغيلها بنجاح على متن القمر سعودي سات 4 وتعد تجربة رائدة للتحكم في تكوين وتشكيل الشحنة على حساس مرجعية الجاذبية (جي آر إس) باستخدام تردد الأشعة البنفسجية منخفضة الجهد (اللدات)، وأدى نجاح هذا التعاون إلى اعتماد استخدام منصة القمر (سعودي سات 4) في جميع المهام المستقبلية للمنظومة.
وتشمل الخطط المستقبلية لتنفيذ المنظومة تجارب أخرى كتجربة القمر الصناعي للسحب الحر (إم جي آر إس) - 2019م، وهي تجربة فلكيات جوية يتم القيام بها على متن قمر صغير ثلاثي المحور لحساس مرجعية الجاذبية (جي آر إس)، وتتطلب هذه التجربة تحكما دقيقا في السحب الحر وتحديدا عالي الدقة للمسار، وهذه التقنية حاليا قيد التطوير كجزء من التعاون العلمي والتقني بين المدينة وجامعة ستانفورد وإدارة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا)، وسيتم دمج التجربة بمثابة حمولة متكاملة على متن القمر سعودي سات 4 القابل لإعادة التشكيل والتهيئة.
وستطلق المدينة تجربة إم ستار 2021م على متن واحد من منظومة أقمار سعودي سات 4 المزود بنظام تحكم حراري دقيق، وهي تجربة كينيدي - ثورندايك للنسبية الخاصة في قمر صناعي صغير لحساس مرجعية الجاذبية (جي آر إس)، وتقارن التجربة بين طول قضيب يقاس بشعاع الليزر إلى معدل ساعة موقوتة، وهذه التجربة هي تعاون علمي وتقني بين المدينة وجامعة ستانفورد ومركز أبحاث الفضاء الألماني (دي إل آر).
كما ستطلق المدينة في العام 2027م تجربة إم جريس 2023م التي تعد تجربة مصغرة لاستعادة الجاذبية والمناخ، وهي تجربة جيوديسية تتعلق بشكل ومساحة الأرض أو أجزاء كبيرة منها باستخدام قمرين صناعيين صغيرين، كل منهما مزود بتلسكوب ومقياس تداخل يعمل بالليزر والتلسكوب ومقياس التداخل موجهان إلى التلسكوب ومقياس التداخل على القمر الآخر المقابل.
وستطلق المدينة ضمن منظومة الأقمار الصناعية الصغيرة الموزعة للعلوم والاستكشاف في المستقبل تجربة إم دويس 2025م، وهي تجربة نظام مصغر موزع للدوران حول الأرض وتتكون من 3 أو أكثر من الأقمار الصغيرة الموزعة للدوران في المدار الأرضي المنخفض، وكذلك ستطلق تجربة إم ليسا 2027م، وهي (تجربة الهوائي الفضائي لقياس التداخل بالليزر) وتعد نسخة من تجربة ليسا الأصلية للدوران حول الأرض باستخدام 3 أقمار جي آر إس يفصل بين كل منها مليون كيلومتر في زوايا مثلث متساوي الأضلاع وكل من الأقمار الصناعية مزود بزوج (اثنين) من التلسكوبات واثنين من مقاييس التداخل بالليزر - واحد مركز على القمر الذي أمامه والآخر مركز على القمر الموجود بالخلف.
وتأتي هذه الخطط استكمالا لعمل المدينة مع شركائها العالميين، حيث أنهى فريق من باحثي المدينة أيضا العمل في مشروع مسبار الجاذبية ب(جي بي بي) المخصص لقياس اثنين من الفرضيات الرئيسة لنظرية النسبية العامة لآينشتاين من خلال رصد توجهات الجيروسكوبات فائقة الحساسية بالنسبة إلى نجم دليل بعيد، والفرضيتان الرئيسيتان هما: التأثير الجيوديسي - الكمية التي تلف بها الأرض المحيط الزماني - المكاني الذي تعيش فيه، وتأثير سحب الإطار - وهو ما يقصد به الكمية التي تسحب بها الأرض أثناء دورانها الوقت الفضائي المحلي معها أثناء الدوران.
وفي إطار هذا المشروع شارك فريق من مدينة الملك عبدالعزيز في أحدث مرحلة من مراحل تحليل البيانات مع مساهمات سرعت من التحقق من النمذجة، وبوجه خاص، شارك فريق المدينة في نمذجة الحقيقة، والنمذجة الحرارية، والمعالجة المتوازية، ودمج البيانات والتخيل، وجاءت النتائج التجريبية متفقة مع توقعات آينشتاين النظرية للتأثير الجيوديسي مع هامش خطأ 0.28% وتأثير سحب الإطار مع هامش 19%.