صناعة

كيفية هبوط مكوك الفضاء

كيفية هبوط مكوك الفضاء



[الصورة بإذن من ناسا]

التاريخ

مكوك الفضاء ، المسمى رسميًا بـنظام النقل الفضائي(STS) ربما تكون أعظم أعجوبة هندسية خلقتها البشرية على الإطلاق. تم إطلاق البرنامج بعد وقت قصير من إعلان الرئيس نيكسون عن خطة ناسا لتطوير مكوك فضائي قابل لإعادة الاستخدام أو نظام نقل فضائي (STS). دفعت الخطة إلى إجراء إصلاح شامل لبرنامج Apollo لتطوير تقنية قادرة على مقاومة الحرارة الشديدة وتجربة الإجهاد للطائرات أثناء عودتها إلى الغلاف الجوي للأرض مع الحفاظ على المركبة لاستخدامها عدة مرات. مكوك الفضاء هو الطليعة الرائدة في التكنولوجيا وأعجوبة الهندسة البشرية. تم استخدامه لتوسيع القوانين والقيود الأساسية التي تمنع البشرية حاليًا من استكشاف الفضاء السحيق. سيصبح صعودها للمعرفة أحد أهم الإنجازات التي حققتها البشرية على الإطلاق.

ومع ذلك ، فإن بناء مكوك الفضاء تحدى المهندسين في جميع أنحاء العالم. على الورق ، بدا أنه من غير المعقول إنشاء مركبة فضائية مرنة بما يكفي لتحمل إعادة الدخول وتكون في حالة صالحة للعمل بعد ذلك. على الرغم من عدم التأثر بالتحدي ، طور المهندسون في ناسا سريعًا مكوك الفضاء كولومبيا ، وهو أول مكوك فضائي كان يحمل 11 رائد فضاء و 27000 كجم في الفضاء فوق أ 56 متراصاروخ. بينما تم تصميم كل مركبة مدارية لاستخدامها100 رحلة، انفجر صاروخ كولومبيا بشكل سيئ السمعة1 فبراير 2003، عندما انهار أثناء إعادة الدخول ، مما أسفر عن مقتل جميع رواد الفضاء السبعة الموجودين على متنه.

الصعوبات في العودة

إن أصعب وأخطر أجزاء رحلة الفضاء هو إعادة الدخول. يواجه مهندسو المركبات الفضائية تحديًا لتطوير مركبة قادرة على تحمل الحرارة الهائلة وإجبار المركبة المدارية على تحملها. يجب أن يتباطأ المسبار عن سرعته الأولية 28000 كيلومتر في الساعة (9 مرات أسرعمن رصاصة بندقية متوسطة!) إلى أبطأ بكثير 300 كم / ساعة فوق عمودي 4oo كيلومتر مسافة. أثناء إعادة الدخول ، يكون التسارع مهمًا جدًا لدرجة أنه يخضع له بقدر 7 مرات تشكل قوة الجاذبية ضغطًا لا يصدق على الطائرة. مع استمرار سقوط الطائرة عبر الغلاف الجوي للأرض ، تتسبب كمية هائلة من السحب في ارتفاع درجة حرارة الأجزاء الخارجية للمركبة إلى ما يصل إلى1648 درجة مئوية.

يتطلب منع الطائرة من الانغماس في اللهب عدة أشكال من البلاط التي يتم وضعها حسب المتطلبات الحرارية للمنطقة. غطى البلاط العازل عالي الحرارة القابل لإعادة الاستخدام الجانب السفلي ببلاط منخفض الحرارة على بقية المركبة. يتم تعزيز الحواف الأمامية للسيارة بطبقة من الكربون والكربون لمنع المركبة من التفكك. الفرق الرئيسي بين الطلاء هو الطبقة الخارجية من الجلد. تتميز المناطق الداكنة بمعدل نقل حرارة مرتفع بينما تتفوق الأسطح البيضاء في عكس الحرارة.

[الصورة بإذن من ناسا]

على الرغم من امتلاكها لمركبة يمكنها تحمل الحرارة الشديدة ، فقد طُلب من الطائرة أيضًا أن تنزلق بأمان إلى الأرض بدون قوة خارجية. بالطبع ، لم يكن صنع مثل هذه السيارة مهمة سهلة. ومع ذلك ، توفر أجنحة دلتا المزدوجة رفعًا كافيًا لتمكين المركبة من الانزلاق ، على الرغم من الإشارة إليها غالبًا باسمالطوب الطائر.

قد يبدو من البديهي استخدام سطح أملس لإنشاء حد أدنى من السحب ، ومع ذلك ، لجأ مهندسو ناسا إلى مادة بها فجوات صغيرة تزيد من التدفق المضطرب لإنشاء حاجز هواء ثانوي لمقاومة الحرارة. ومع ذلك ، فإن المقاومة تؤثر بشكل كبير على الديناميكا الهوائية للمكوك ، مما يتسبب في هبوطه بنفس سرعة الإنسان تقريبًا بالسرعة النهائية - حوالي 200 كم / ساعة على ارتفاع حوالي 3 كيلومترات. في المقابل ، سيكون معادلاً لطيار طيران يبدأ هبوطًا يأخذ فقط 2 دقيقةلتصل إلى الأرض.

المعدل الهائل للهبوط مفيد بشكل مدهش لإعادة الدخول إلى الغلاف الجوي. تُظهر الأجنحة الخلفية الكبيرة المنجرفة قدرًا كبيرًا من الرفع الذي قد يتسبب في تخطي المكوك للغلاف الجوي إذا زادت كثافته - على غرار تخطي صخرة من البركة. لمواجهة القوة ، يبدأ تسلسل توجيه الكمبيوتر درجة 60 درجة لتسبب في هبوط المكوك في الغلاف الجوي.

تتباطأ المركبة باستمرار ، ومع ذلك ، فإن الرفع من الأجنحة يجعل الطائرة تحافظ على سرعة كبيرة ، أسرع بكثير إذا كان المكوك سيهبط من خلال اقتراب مباشر. يجب مقاومة قوة الرفع لتحقيق مستوى آمن من السرعة ، وبالتالي ، فإن المكوك يميل إلى جانبه مما يتسبب في أن يكون اتجاه الرفع عموديًا على الأرض. بالطبع ، يتم إرجاء مكوك الفضاء عن مساره مما يتطلب تدويره 180 درجة لتوجيه القوة في الاتجاه المعاكس. تقوم الطائرة بالمناورة بشكل مستمر حتى تستقيم 20 كم من المدرج مما يسمح للقائد بأداء الاقتراب النهائي.

يصطف القائد الوحدة ويسقط التروس في آخر لحظة ممكنة. بدون أي دفع ، هناك محاولة واحدة فقط للهبوط. يؤدي فتح التروس في وقت مبكر جدًا إلى حدوث قدر كبير من السحب الذي قد يتسبب في توقف المكوك وهبوطه إلى الأرض. بسرعة كبيرة وسوف تنهار التروس ، مما يؤدي بالمثل إلى فشل كارثي.

يشرح بريت كوبلاند كذلك تعقيدات هبوط مكوك الفضاء.

مكوك الفضاء هو المنارة التي أدت إلى أعظم إنجاز للبشرية ، بتركيب محطة فضائية دائمة ستظل مشغولة لما يقرب منعشرون عاما. لقد أدى المشروع إلى تطورات كبيرة في المعرفة والتقنيات ، وربما بناء الأسس التي ستدفع المهمة التالية إلى عوالم أخرى. ومع ذلك ، فإن كل ذلك يكمن في التقنيات والعبقرية التي دخلت في هندسة مركبة فضائية لا يمكنها فقط إحضار رواد الفضاء إلى الفضاء ولكن العودة بأمان إلى الوطن في نفس المكوك الذي كان من المقرر استخدامه مرات عديدة.

على الرغم من أن الكثيرين قد فقدوا حياتهم أثناء مغامرتهم خارج حدود الأرض ، إلا أن برنامج مكوك الفضاء أطلق بنجاح أكثر من 130 صاروخا وأكثر 350 شخصا إلى الفضاء على متن الطائرة الأكثر تقدمًا ، ولكن الأسوأ في العالم: الطائرة الطائرة من خلال شجاعتهم الجريئة ستستمر في دفع صدارة الفضاء لكشف أسرار الكون.

انظر أيضًا: SpaceX تطلق Falcon 9 Rocket بنجاح

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: Space Shuttle, Best view of shuttle landing Ive ever seen!