جمع البيانات

تنطلق نيو هورايزونز في رحلة ذهاب من غير عودة إلى حزام كايبر وما بعده. وعلى خلاف المهمات التي تعود إلى الأرض، فإن مهمة نيو هورايزونز تُرسل جميع بياناتها إلى الأرض باستخدام جهاز إرسال لا سلكي ذو هوائي يبلغ قطره 83 إنش (2.1 متر)، فهي بهذه الطريقة تستقبل الأوامر كما ترسل كلاً من البيانات والمعلومات العلمية حول درجة حرارة المركبة وطاقتها.

 

• إرسال الأوامر إلى المركبة

يجب على كافة الأوامر المرسلة إلى المركبة نيو هورايزونز أن تمر أولاً على عملية تعديل ومراجعة صارمة للتأكد من سلامة المركبة، وسوف يعمل فريق العلوم عن كثب مع كل من فريق عمليات المهمة وفريق المركبة من أجل تحسين الأوامر التي تحرك مهمة نيو هورايزونز العلمية، وبعد تفحص واختبار سلسلة الأوامر يتم إرسالها من قبل مركز عمليات مهمة نيو هورايزونز في مختبر الفيزياء التطبيقية في جامعة جون هوبكبينز التي تقع في لوريل-ميريلاند إلى شبكة الفضاء العميق التابعة لناسا، والتي تتم إدارتها وتشغيلها من قبل مختبر الدفع النفاث في باسادينا-كاليفورنيا.

 

• توجيه المركبة

عادةً ما يجب توجيه نيو هورايزونز إلى اتجاه محدد من أجل تسجيل البيانات بواسطة أدواتها العلمية، فمثلاً يجب توجيه تلسكوباتها بدقة إلى هدف محدد (مثل موقع على سطح كوكب بلوتو)، ولذلك فإن نيو هورايزونز تمتلك نظام توجيه وتحكم متطور (G&C) لتحديد الاتجاه، كما وتعمل وحدة قياس القصور الذاتي (IMU)، وهي أداة تحديد اتجاه معقدة، على توفير معلومات مكانية أولية نسبياً كما تعمل على استقرار المركبة. هذا وتعمل آلات تصوير متعقبة للنجوم تستخدم أجهزة اقتران الشحنة (CCDs) بالتقاط الصور للسماء، حيث يتم استخدام مواقع النجوم التي تم رصدها لتحديد الاتجاه الذي تسير فيه المركبة بدقة، وبعد ذلك تقوم آلة التصوير المتعقبة للنجوم بإرسال المعلومات حول موقع النجوم إلى الحاسوب الخاص بنظام التوجيه والتحكم، الذي يقارن بدوره بين المواقع التي تم رصدها والمواقع التي تم توجيه المركبة إليها، وإذا كان هنالك فرق خارج النطاق المسموح به والمحدد مسبقاً يتم إطلاق صواريخ هايدرازاين صغيرة لإعادة توجيه المركبة إلى موقعها المنشود.

 

تعد الصواريخ الآلية الوحيدة المخصصة للمناورة في مركبة نيو هورايزونز، كما تتم مراقبة كمية وقود الهايدرازاين الذي يتم وضعه في الصواريخ بدقة لضمان تحقيق أهداف المهمة العلمية، وإلى جانب الصواريخ الصغيرة التي تستخدم لتعديل مسار المركبة يتم استخدام صواريخ أقوى بخمس مرات تقريباً أثناء مناورات تصحيح المسار التي تبقي مركبة نيو هورايزونز في مسارها الصحيح نحو أهدافها.

 

• الأدوات العلمية

يوجد على متن مركبة نيو هورايزونز سبع أدوات علمية تعمل على جمع أنواع متعددة من البيانات (وقد تم ذكر أسماء هذه الأدوات ووظائفها الرئيسية في قسم الحمولة العلمية)، وعندما ترصد الأداة ملاحظاتها، يتم نقل البيانات إلى أداة تسجيل صلبة (تشبه الذاكرة الوميضية flash memory card في الكاميرا الرقمية)، حيث يتم ضغطها عند الضرورة وإعادة تنسيقها وإرسالها إلى الأرض بواسطة نظام الاتصالات اللاسلكي التابع للمركبة.

يُشكل معدل البيانات ومعدل الاتصال مع الأرض المنخفض نسبياً والذي يتم من خلاله إرسال البيانات إلى الأرض، تحدياً رئيسياً لمهمة نيو هورايزونز، وذلك خصوصاً عندما نقارنه بمعدلات شائعة في يومنا هذا لمتصفحات إنترنت عالية السرعة.

 

لقد قامت نيو هورايزونز أثناء تحليقها بالقرب من المشتري في فبراير/شباط من عام 2007 بإرسال بيانات إلى الأرض بسرعة تصل إلى 38 كيلوبت في الثانية، وهي سرعة تقل عن سرعة الإرسال في معظم أجهزة المودم الخاصة بالحواسيب، كما سيصل معدل الاتصال مع الأرض بعد مرور مركبة نيو هورايزونز من كوكب بلوتو (وإرسالها لحزمة البيانات التي جمعتها إلى الأرض) إلى 2000 بت في الثانية، وهو معدل تصل إليه المركبة عند اتصالها مع جهازي الإرسال الخاصين بها بواسطة أضخم الهوائيات التي تمتلكها ناسا، وحتى عند ذلك فيجب أن ننتظر حتى أواخر عام 2016 لاستقبال كافة البيانات التي تم جمعها وتخزينها في آلات التسجيل الخاصة بالمركبة.

 

ولأن شبكة الفضاء العميق التابعة لناسا مسؤولة عن تعقب مهمات أخرى إلى جانب نيو هورايزونز، فإن الفريق يخطط لإنتاج مجموعة بيانات تصفح منقوصة الضغط يمكن إرسالها إلى الأرض بسرعة أكبر، حيث سيتم ربط مجموعة بيانات التصفح قبل نهاية عام 2015، وسيتم ربط مجموعة البيانات كاملة بعد بيانات التصفح.

 

• مركز عمليات مهمة نيو هورايزونز
  تكبير الصورة صورة لمركز نظام جمع البيانات الكوكبية. حقوق الصورة: ناسا

سيتم إرسال البيانات التي يتم استقبالها بواسطة شبكة الفضاء العميق إلى مركز عمليات مهمة نيو هورايزونز في مختبر الفيزياء التطبيقية، حيث سيتم فك حزم البيانات وتخزينها، هذا وسيبحث كل من فريق عمليات المهمة وفريق الأدوات عن البيانات الهندسية للمعلومات حول مسار الأداء، بينما سيتم إرسال نسخ من البيانات العلمية إلى مركز عمليات العلوم في معهد البحوث الجنوبي الغربي في بولدر-كولورادو، حيث ستمر البيانات في مركز عمليات العلوم في برمجيات أنبوبية تعمل على ضم البيانات القادمة من وحدات الأدوات إلى الوحدات العلمية، وذلك استناداً إلى بيانات معيارية موجودة لدى كل أداة، وبعد ذلك سيتم تنسيق ملفات كلا البيانات الأولية والمعيارية وإرسالها إلى أعضاء فريق العلوم في نيو هورايزونز من أجل تحليلها.

 

وفي الختام ستتم أرشفة ملفات كلا البيانات الأولية والمعيارية جنباً إلى جنب مع ملفات إضافية متعددة (مثل الوثائق التي تصف المعالجة الأنبوبية أو الأدوات العلمية) في العُقَد الصغيرة في نظام بيانات الكواكب في ناسا.

نيو هورايزنز

---

ترجمة: آلاء حيمور