پنتاگون و دارپا به دنبال راه‌حلی نوآورانه برایتغییر مدار ماهواره‌ها با جو زمینهستند تا امکان مانورهای سریع و وسیع‌تر را در فضا بدون اتکا به سوخت زیاد فراهم آورند.

آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده، معروف بهدارپااخیراً از برنامه‌ای بلندپروازانه به نامآنزیو(Anzio) رونمایی کرده است. هدف اصلی این طرح، توسعه فناوری‌هایی است که به فضاپیماها امکان می‌دهد تا برای جابجایی‌های گسترده و سریع مداری خود، به جای مصرف سوخت‌های گران‌قیمت، از جو فوقانی زمین بهره ببرند. این رویکرد می‌تواند محدودیت‌های فعلی ماهواره‌ها در تغییر موقعیت مداری را تا حد زیادی کاهش دهد و انعطاف‌پذیری عملیاتی آن‌ها را افزایش دهد.

هدف برنامه آنزیو؛ مانورهای سریع با حداقل سوخت

آژانس دارپا در تاریخ٩ نوامبراز برنامه‌ای تحت عنوانآنزیوخبر داد. این برنامه که توسط دفتر فناوری‌های تاکتیکی دارپا مدیریت می‌شود، با هدف توسعه فناوری‌هایی آغاز شده که به فضاپیماها امکان می‌دهد تا برای تغییرات بزرگ و سریع مداری خود، به جای اتکا به سوخت‌های موشکی، از جو فوقانی زمین استفاده کنند. این رویکرد انقلابی، نیاز به پیشرانه‌ها را به شکل قابل توجهی کاهش خواهد داد.

هدف نهایی برنامه آنزیو، توسعه فناوری‌های نوآورانه«آیروبازدید»برای فضاپیماهاست که امکان انتقال مداری بزرگ، سریع و دقیق را با کاهش چشمگیر نیاز به سوخت فراهم می‌کند. دارپا چهار حوزه فناوری کلیدی را برای این پروژه مد نظر قرار داده است: سیستم‌های حفاظت حرارتی، سیستم‌ها و الگوریتم‌های کنترل، سنجش اتمسفری و پوسته‌های سبک آیرودینامیک. این برنامه بر سخت‌افزار و نرم‌افزاری متمرکز است که ماهواره‌ها برای بقا و هدایت در جو و بازگشت به مداری متفاوت به آن نیاز دارند.

• نسخه اختصاصی هوش مصنوعی ChatGPT و Grok در اختیار پنتاگون قرار گرفت
• هوش مصنوعی Accrete پنتاگون؛ سیستمی که دشمنان آمریکا را در شبکه‌های اجتماعی رصد می‌کند
• دارپا خودروهای خودران را برای کشف اهداف دشمن آزمایش کرد
• دارپا به دنبال موشک فراصوت انقلابی؛ تسلیحات هوایی آمریکا کهنه شد

چگونه جو زمین به کمک ماهواره‌ها می‌آید؟

فناوری آیروبازدید، شامل روش‌هایی است که در آن‌ها نیروی کشش یا برآی جوی جایگزین مصرف سوخت می‌شود. این تکنیک‌ها امکان مانورهای مداری را با کارایی بسیار بالاتری فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، در روش «آیروبرکینگ»، فضاپیما با عبورهای مکرر از جو فوقانی و رقیق، به تدریج ارتفاع مدار خود را کاهش می‌دهد. تاکید دارپا بر انتقال‌های«سریع»مداری و توسعه پوسته‌های آیرودینامیک و سیستم‌های حفاظت حرارتی، نشان می‌دهد که این برنامه فراتر از آیروبرکینگ کُند و چند هفته‌ای مأموریت‌های گذشته خواهد بود.

سوخت، مهم‌ترین عامل محدودکننده برای مانورهای ماهواره‌ها در مدار است. حتی برای تغییر یک درجه‌ای شیب مدار یک فضاپیما در مدار پایین زمین، نیاز به تغییر سرعتی در حدود١٣٥ متر بر ثانیهاست. تغییرات شیب مداری بزرگ‌تر می‌تواند سوختی بیشتر از کل سوخت مورد نیاز ماهواره برای طول عمرش را مصرف کند. بنابراین، استفاده از جو برای انجام بخشی از این کار، می‌تواند به ماهواره‌ها اجازه دهد تا بیشتر تغییر موقعیت دهند یا سوخت کمتری برای همان مأموریت حمل کنند.

تجربه‌های پیشین: از مگلان تا هواپیمای فضایی X-37B

مفهوم آیروبرکینگ بیش ازسه دههپیش توسط ناسا در سیارات دیگر به اثبات رسید. فضاپیمایمگلان(Magellan) ناسا در تاریخ٢٥ مه ١٩٩٣طی بیش از٧٥ روزبارها از جو فوقانی سیاره زهره عبور کرد و مدار بیضوی٣ ساعت و ١٥ دقیقه‌ایخود را به مداری تقریباً دایره‌ای با زمان٩٤ دقیقهتغییر داد. این مأموریت، اولین مورد استفاده از کشش جوی برای تغییر مدار یک فضاپیمای سیاره‌ای بود و بعدها ماهواره‌های مدارگرد مریخ نیز از این تکنیک برای صرفه‌جویی در مصرف سوخت بهره بردند.

ارتش ایالات متحده نیز آیروبرکینگ را در اطراف زمین آزمایش کرده است. هواپیمای فضاییX-37Bنیروی فضایی آمریکا، که در هفتمین مأموریت خود با موشکفالکون هوی اسپیس‌ایکس(SpaceX Falcon Heavy) به مدار بیضوی بسیار بلند پرتاب شد، از کشش جوی در عبورهای متعدد برای تغییر مدار با حداقل سوخت استفاده کرد. این هواپیما پس از بیش از٤٣٤ روزدر فضا، در تاریخ٧ مارس ٢٠٢٥در پایگاه نیروی فضایی وندنبرگ در کالیفرنیا فرود آمد. ستوان بلین استوارت، مدیر برنامه X-37B، این مانور آیروبرکینگ نوآورانه را یکی از دستاوردهای اصلی مأموریت دانست.

X-37Bیک وسیله نقلیه بالدار است که برای تحمل گرمای ورود مجدد به جو طراحی شده است. اما علاقه دارپا به پوسته‌های سبک آیرودینامیک و حفاظت حرارتی نشان می‌دهد که برنامه آنزیو قصد دارد قابلیتی مشابه را برای فضاپیماهایی که طراحی هواپیمای فضایی ندارند، فراهم کند و به این ترتیب، افق‌های جدیدی را درتغییر مدار ماهواره‌ها با جو زمینبگشاید.

فناوری‌های کلیدی و چالش‌های امنیتی

این برنامه با تدابیر امنیتی شدید مدیریت خواهد شد. روز صنعت (industry day) که برای شرکت‌ها درآرلینگتون، ویرجینیادر تاریخ١٦ و ١٧ دسامبربرگزار می‌شود، در سطح اطلاعات طبقه‌بندی‌نشده کنترل‌شده (CUI) قرار دارد و شامل اطلاعاتی خواهد بود که تحت مقررات بین‌المللی ترافیک اسلحه (ITAR) محدود شده‌اند. به همین دلیل، حضور در آن فقط به شهروندان و ساکنان دائم ایالات متحده که نماینده شرکت‌های آمریکایی هستند، محدود می‌شود و ورود تلفن یا دستگاه‌های الکترونیکی به اتاق ممنوع است.

پیش‌نویس فراخوان برنامه نیز حاوی اطلاعات کنترل‌شده خواهد بود و پیشنهاددهندگان باید گواهینامه سطح٢مدل بلوغ امنیت سایبری (CMMC Level 2) را داشته باشند که شامل١١٠الزامات امنیتی در نشریه ویژه٨٠٠-١٧١انستیتوی ملی استانداردها و فناوری (NIST) است. این تدابیر نشان‌دهنده اهمیت استراتژیک و حساسیت بالای این پروژه برای پنتاگون است.