مكونات ومبدأ عمل “المكوك الفضائي”

2016 العصر الحديث حتى الحاضر

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

قصة مكوك الفضاء واحدة من قصص النجاح الباهر والمآسي المفجعة في آن واحد. حققت برامج مكوك برامج الفضاء التابعة لناسا عدداً من النجاحات، كما ارتبطت أيضاً بكارثتين من أسوأ الكوارث.

يعود تاريخ التخطيط لتشييد مكوك فضائي، الذي يدعى رسمياً نظام النقل الفضائي (STS)، إلى عام ١٩٧٢. خططت وكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) لتشييد صاروخ نقل يمكن إطلاقه في الفضاء ليقوم بالمهام المحددة له ومن ثم العودة إلى القاعدة الأرضية.

وبذلك يمكن إعادة استخدام الصاروخ مرة تلو الأخرى بدلاً من الصواريخ باهظة التكاليف التي تستخدم مرة واحدة فقط. ساد الاعتقاد بين المخططين بإمكانية استخدام المكوك لخمسين رحلة سنوياً، لكن التطبيق العملي نتج عنه قيام المكوك الواحد بحوالي ثماني رحلات سنوياً فقط كحدٍ أقصى.

يتكون المكوك عند الإطلاق من أجزاء ثلاثة. المركبة المدارية التي تشبه الطائرة ويبلغ طولها ١٢٢ قدما (٣٧.٢ م)، وتحتوي على ثلاثة محركات وقودها الهيدروجين والأكسجين المسالين وخزان وقود خارجي يحتوي وقوداً إضافياً، وصاروخا دفع بطول ١٤٨ قدما (٤٥ م) لكلٍ منهما مثبتين في طرفي المركبة المدارية ويعملان بالوقود الصلب.

 

يحتوي سطح المكوك على قُمرة تتسع لسبعة ملاحين، كما يضم السطح في منتصف المركبة (تحت مستوى قُمرة الطيران) غرف نوم ومطبخاً وصالة ألعاب رياضية بالإضافة إلى دورة مياه. يمكن حمل ٢٧.٦ طناً (٢٥ طناً مترياً) في الفجوة المخصصة للشحن ويبلغ طولها ٥٩ قدماً (١٨ م).

تحتوي الفجوة أيضا على ذراع آلية (روبوت) يُسمى نظام المناورة عن بُعد. تقوم الذراع بتوزيع الحمولة واستعادتها، كما تستخدم «سلماً» لسير الرواد في الفضاء.

عند بدء عملية الإطلاق تشغل الصواريخ الخمسة كلها (ثلاثة محمولة على المركبة المدارية وصاروخا دفع خارجيان).

يسقط صاروخا الدفع بعد دقيقتين من عملية الإطلاق ويهبطان بالباراشوت على سطح البحر لتتم استعادتهما وإعادة استخدامها لما يقارب ٢٠ مرة.

عند بلوغ المركبة المدارية مدارها حول الأرض بعد ست دقائق يقوم الملاحون بفصل الخزان الخارجي للوقود ليسقط ويحترق عند دخوله الغلاف الجوي.

 

وفي نهاية المهمة يوجه الملاحون صواريخ المناورة ويطلقونها باتجاه يؤدي إلى إنقاص السرعة خلال رحلة العودة. يدخل المكوك الغلاف الجوي للأرض على ارتفاع يقارب ٧٥ ميلاً (١٢٠ كم) ومسافة ٥,٠٠٠ ميل (٨,٠٠٠ كم) من الموقع المحدد للهبوط، مركز كندي للفضاء عادة.

يبدأ المكوك سقوطه الحر، مثل الطائرة الشراعية، بدءاً من سرعة تبلغ حوالي ٢٥ ماخ (٢٥ ضعف سرعة الصوت في الهواء) وتتوهج قطع التكسية على السطح الخارجي للقُمرة الرئيسة والأجنحة عند دخول المكوك الغلاف الجوي بفعل الحرارة الناتجة عن الاحتكاك بجزيئات الهواء.

تبطؤ سرعة المكوك خلال عملية الهبوط، وعندما يحط المكوك على سطح الأرض بسرعة تقارب ٢٠٠ ميل في الساعة (٣٢٠ كم / ساعة) تنفتح مظلة تعمل على تخفيف سرعته.

شيدت ناسا ستة مكوكات فضائية. استخدم المكوك الأول، إنتربرايز عام ١٩٧٧ لتجربة عملية الهبوط الحر خلال الغلاف الجوي، لكنه لم يُطلق قط.

 

أصبح المكوك كولومبيا عام ١٩٨١ أول مكوك يوضع في مدار حول الأرض تبعه المكوك تشالنجر عام ١٩٨٣، وديسكفري عام ١٩٤٨ وأتلانتس عام ١٩٨٥. انفجر مكوك تشالنجر، في رحلته الخامسة والعشرين، بُعيد إطلاقه مباشرة عام ١٩٨٦ وقتل ملاحوه السبعة.

وجد أن سبب الانفجار يعود إلى تسرب من أحد صاروخي الدفع أدى إلى اشتعال الوقود في الخزان الخارجي. وعلى إثر ذلك شيدت ناسا مكوكاً بديلاً إنديفر قام بباكورة رحلاته عام ١٩٩٢. وفي عام ٢٠٠٣ وقع ثاني الحوادث الكارثية عندما تفتت المكوك كولومبيا قبل ١٦ دقيقة من موعد هبوطه.

 

وتبين أن سبب الحادث ارتطام جزء من الرغوة بجناح المكوك بعد وقت قصير من عملية الإطلاق. ومات في هذه الحاثة جميع ملاحي المكوك أيضا. وبعد إدخال تحسينات رئيسة أطلق المكوك ديسكفري في يوليو عام ٢٠٠٥ ليبدأ برنامج المكوك الفضائي من جديد.

وخلال هذه الرحلة التحم المكوك بمحطة الفضاء الدولية (الذي وضع في مداره عام ١٩٩٨)، وقام الملاحون بفحص الدمار الذي أصاب قطع التكسية نتيجة فقدان قطعة من رغوة العزل على الخزان الخارجي خلال عملية الإطلاق.

عاد ديسكفري بسلام إلى الأرض بعد ١٤ يوماً وحول مساره ليحط في قاعدة إدواردز الجوية بسبب سوء الأحوال الجوية في مركز كندي للفضاء. أوقفت ناسا اسطول المكوك الفضائي لأمد غير محدد لفحص المشاكل المتعلقة بألواح التكسية.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]