أذهل العالم إطلاق روسيا للقمر الاصطناعي سبوتنك (1) في عام 1957م الذي كان بحجم كرة السلة. كانت تلك بداية عصر الفضاء. لكن سبوتنك كان ضخماً مقارنة بالقمرين الصغيرين اللذين بعثا أولى الإشارات إلى الأرض في 8 فبراير 2000م.

كان كل منهما أصغر من حزمة ورق اللعب، ويزن أقل من نصف رطل. ومع ذلك فإن الإشارات من سفينتي الفضاء الصغيرتين اللتين سميتا (بيكوساتي) قد تبشران بعصر جديد آخر في الاتصالات وأبحاث الفضاء.

* أسلاك ذهبية

صنعت شركة (ايروسبيس) في كاليفورنيا سفينة الفضاء التجريبية، وهي أصغر سفينة فضاء على الإطلاق توضع في المدار، قامت بتمويله وكالة الدفاع لمشاريع الأبحاث المتقدمة (داربا)، حيث ربطت السفينتان بخيط رقيق لمنعهما من الابتعاد عن بعضهما. تحدث القمران إلى بعضهما لمدة أسبوع، وإلى ثالث على الأرض مركب في قلب هوائي في كاليفورنيا. من ثم نفدت بطاريات إيه إيه مصدر الطاقة الوحيد. وتم تجهيز الراديوهات قليلة الطاقة من هواتف عادية بلا أسلاك. لذلك فإن الإشارات يمكن أن تلتقط فقط عندما يتم تصويب الطبق مباشرة إلى القمرين. وللمساعدة في تتبع هذا الزوج فإن الحبل الذي يربطهما يحتوي على أسلاك ذهبية ترجع صدى الرادار القوي.

استمر كل شيء سلساً لدرجة أن الأقمار الاصطناعية الحالية الضخمة التي تكلف عدة مليارات من الدولارات يمكن أن تصرف الكثير من الشركات في المستقبل القريب. يتصور مسؤولو ايروسبيس وآخرون مجموعة من سفن فضاء غير مكلفة، تنتج بكميات كبيرة وتنثر من سفن رئيسة عند الطلب، وتسبح في الفضاء العميق. فهي البشير والرائد للأنواع المصغرة من الأقمار الاصطناعية كافة.

* تقنية متقدمة

لقد بدأ تصنيف الأقمار حسب الوزن. ورجحت كفة أقمار (بيكوساتس) بوزنها الأقل من كيلوجرام واحد.

حزم القمران في قمر اصطناعي آخر ودفع بهما إلى الفضاء معزز بأربع مراحل وحقق التوأم أفضل أهداف (ناسا) في بناء سفينة فضاء أصغر وأخف وأرخص، وهما أقرب شيء إلى قمر اصطناعي على شريحة حاسوب رقيقة.

يعتمد (بيكوساتس) على تقنية متقدمة تعرف بإم إي إم إس (HEMS) لنظام ميكانيكي كهربائي دقيق جداً. تكامل هذه الأنظمة دوائر كهربائية شبه موصلة وأجهزة ميكانيكية صغيرة جداً مصنوعة من رقائق سيلكونية.

ومن المعروف أن الهدف الرئيس للمهمة الحالية هو اختبار أجهزة (إم إي إم إس) المختلفة والمصممة لتفتح وتغلق عن بعد، من خلال أوامر الراديو من الأرض أو القمر الرئيس. هذه خطوة أساسية لبيان أن رقائق (إم إي إم إس) يمكن الاعتماد عليها بدرجة كافية لتستبدل صناديق الإلكترونيات الضخمة المستخدمة الآن في الأقمار الاصطناعية للملاحة والسيطرة المدارية. وفي يوليو 2000م حمل مكوك الفضاء كولمبيا إلى المدار، حزمة من حوالي 30 مكوناً من أقمار (إم إي إم إس) بالإضافة إلى أجهزة تحكم جيروسكوبية. وتمت مراقبة الأجهزة الدقيقة بعناية وكان أداؤها يقارن بأداء أجهزة المكوك. لقد نجحت نجاحاً باهراً وأدت إلى التجربة الحالية.

* صواريخ على رقيقة حاسوب!

كانت مهمة المكوك في السنة الماضية أيضاً أول اختبار في الفضاء لنظام دفع جديد صمم ليسمح للأقمار الاصطناعية الصغيرة بالمناورة في المدار. بلغت تكلفة تطوير الجهاز 3.5 مليون دولار بعقد من (داربا). وقد وضعت آلاف من الصواريخ الصغيرة على رقيقة حاسوب. كل دافع هو علبة سيلكونية بحجم رأس الدبوس، وعند تلقيها الأمر تشعل عناصر التسخين الدقيقة جداً جهاز الدفع وينفجر وقود الاحتراق عبر الوجه الخارجي الصغير للعلبة مزوداً بجهاز دفع صغير يشبه الصاروخ. وبالرغم من أن كل صاروخ (إم إي إم إس) يمكن أن يستخدم مرة واحدة فقط، إلا أن أعداداً من آلاف أجهزة الدفع قد تبقي قمراً صغيراً في مداره لعدة سنوات. ويقدر المهندسون بأن حوالي مليون جهاز دفع يمكن حزمها في مساحة 16 بوصة مربعة فقط.

ويتوقع العلماء أن يتم استخدام أجهزة الدفع أيضاً لإخراج الأقمار الاصطناعية الصغيرة عند مدارها في نهاية حياتها حتى لا تضاف إلى الحزم الفضائية القديمة الموجودة في المدار، والتي يمكن أن تعرض الأجهزة لخطر الاصطدام بها.

* استخبارات واستخدامات أخرى

وعندما يتم فحص وإعادة فحص مكونات (إم إي إم إس) كافة، ويحكم عليها أخيراً (بالأحقية الفضائية)، يدمجها المهندسون في أقمار صناعية أكبر نسبياً. ستكون هذه (الطيور) والتي هي بحجم الأقمار الصغيرة (نانوساتس) كبيرة بدرجة كافية لتؤدي عملاً مفيداً في الفضاء دون الحاجة إلى أجهزة ضخمة مكلفة بحجم السيارات. وسيعمل هذا الجهاز الصغير القوي بخلايا شمسية ولديه مهارات ملاحية للدوران حول الفضاء بحرية أكثر.

ويتوقع المخططون العسكريون في وزارة الدفاع الأمريكية ورؤساء الاستخبارات أن هناك إمكانية كبيرة في تحويل الأقمار الاصطناعية الصغيرة للعمل الاستخباري. وأن الأقمار الأصلية التي تضم أنواعاً مختلفة من الأقمار الصغيرة لأغراض خاصة يمكن أن توقف في المدى القريب، أو قد يكون من الممكن إطلاق (نانوساتس) في مدار أرضي منخفض من مدفع أو من طائرات نفاثة تحلق عالياً. بأي من الطريقتين سوف يتمكن البنتاجون سريعاً من وضع مجموعة كبيرة من الأقمار الاصطناعية فوق كوسوفو متفادياً العد التنازلي المطلوب لإطلاق صاروخ كبير.

ومن المتوقع أن يكون هناك استخدامات أخرى محتملة لتلك الأقمار، إذ أن أقماراً صغيرة قليلة يمكن أن تلتقط رسائل عند مرورها فوق نقطة ما على الكرة الأرضية، وتخزنها في أجهزة استقبال في مواقع أخرى. أو يمكن أن تكون مقلدة لفكرة (التيليدسيك) الخاصة بمجموعة دائرة حول الكرة الأرضية، مع واحد على الأقل ثابت دائماً فوقنا. إن الأقمار الصناعية الصغيرة (نانوساتس) على عكس الهوائيات الأرضية بقطر 10 أمتار يمكن أن تعالج بيانات بمعدل 1 ميجابيت في الثانية. ويقول بعض الخبراء سنرى يوماً ما مجموعات أقمار اصطناعية صغيرة مستخدمة لتطبيقات الإنترنت في السماء.

* تفاعلات المجال المعناطيسي

أما بالنسبة للتطبيقات العلمية، فإن منظومة من الأقمار الصغيرة يمكن أن تشكل تلسكوب راديو عملاق في الفضاء يقزم هذه الموجودة على الأرض. مع أن ناسوساتس ستكون محدودة لحمل أنظمة بصرية بعدسات قطرها لا يتجاوز 10 سم، وبإمكانها المراقبة المستمرة للموارد الزراعية والمعادن والمياه.

وتخطط (ناسا) من جانبها لاستخدام (نانوساتس) لدراسة تفاعل المجال المغناطيسي للأرض بجزئيات مشحونة من الشمس. إضافة إلى ذلك، فإن مسابر الكواكب المستقبلية قد توجد مرحلاً سريعاً وصغيراً للأرض بإسقاط مجموعة من (نانوساتس) وهي تدخل الفضاء. سيقلل ذلك من الطاقة المحمولة المطلوبة للمسابر البعيدة لإرسال تقارير إلى الأرض، محررة الفضاء الأعلى لأدوات علمية إضافية. يتوقع العلماء أن تنطلق أول أقمار عسكرية وتجارية صغيرة جاهزة عبر الفضاء خلال 8 إلى 10 سنوات. وقد يحدث في وقت أقرب.

لذلك فإن إنشاء محطة فضاء دولية ضخمة سيستمر، ومازالت ترسم الخطط لقواعد بشرية على القمر والمريخ. لكن الجزء الأكبر من المستقبل قد يكون مع الأشياء الخفيفة الوزن كسفن فضاء صغيرة تناسب جيوب رجال الفضاء.