مكوك الفضاء ديسكفري هو واحد من المركبات المدارية الثلاثة التي تعمل في الوقت الحالي مما تبقى من اسطول مكوكات فضاء وكالة الفضاء الأمريكية ناسا.
كان طيرانه الأول عام 1984 ، و أصبح ديسكفري ثالث مركبة مدارية ، والآن يعتبر أقدم مركبة مدارية في الخدمة. والمكوك ديسكفري مقبل الآن على آخر رحلة فضائية سيقوم بها ، بعدها سيتم إحالة هذا المشروع الفضائي الضخم إلى التقاعد نهائياً ، وسيتبعه بعد ذلك باقي المركبات الفضائية الأميركية المماثلة .
ماهية قصة المركبة ديسكفري و مثيلاتها من المركبات الفضائية الأميركية ؟
منذ اوائل عهود الطيران الصاروخي, ايام القفزات الاولى والمحركات الاشبه بالاسهم النارية , حَلُمَ العلماء ببناء طائرات صاروخية تحمل الركاب والبضائع الى الفضاء. ولقد وضع العلماء الالمان دراسات اولية جدية لفكرة المكوك الفضائي, فبشر اشهرهم وهو - فرونر فون براون - باستعماله كصله مع المحطة الفضائية المدارية و رآه -ابرث وسانغر- وسيلة فعالة لجعل ريادة الفضاء في متناول الانسان بعد الحرب العالمية الثانية حمل العلماء الالمان في هذا المجال احلامهم وحقائبهم الى الولايات المتحدة حيث بداوا يرسمون خطوات امريكا الاولى في ابحاث الصواريخ ، ولهم يعود الفضل في اطلاق قمرها
الاصطناعي الاول - اكسبلورر- 1 الى المدار في 31يناير1958 لكن فكرة المكوك الناقل للرواد والبضائع كانت تراود بدورها الامريكيين قبل ذلك بسنوات.
ففي 2ديسمبر1963 تقدم ثلاثة مهندسين من شركة " غودير " باقتراح لبناء طائرة فضائية لوضع الرواد والاقمار الاصطناعية في المدار . في 18ماي1963 اعلنت شركة جنرال الكتريك انها تطور نموذجا للطيران لدراسة التحام المكوك بالمحطات المدارية .
لقد كان الحافز الاساسي لدى الامريكيين الى بناء نظام التنقل الفضائي او المكوك الذي يعاد استخدامه . كان ولا شك حافزا ماديا بحتا ، فالولايات المتحدة رغم امكاناتها الهائلة ناءت بالنفقات الضخمة التى ترتبت عليها من مشروع ابولوا للهبوط على سطح القمر. ويكفي هنا التذكير بان مقصورة القيادة الصغيرة التي تحمل الرواد هي كل ما تبقى من الصاروخ ساتورن ذو الثلاثة طوابق . الامر نفسه - وان كان بشكل اصغر - ينطبق على كل الصواريخ الاخرى التي استعملت لاطلاق اقمار الى المدار, فكان الامل الوحيد بناء مركبة يمكن اعادة استخدامها مرارا وتكرارا.
في اواخر الستينات بدا شكل المكوك الامريكي يتبلور عبر دراسات نظرية دقيقة وعبر نمادج اولية جرت تجربتها واعتمدت في تصميمها على الخبرة المكتسبة من مشاريع المركبات الرافعة و اكس-15 أولى هذه التجارب جرت في 28مايو 1970 . حيث القي نموذج للمكوك مصغر بنسبة 1/10من الحجم الطبيعي بواسطة طوافة من طراز CH-54 من على ارتفاع 4000 متر ، وقد تبعها تجارب مماثلة جرت في كاليفورنيا و تكساس و نيومكسيكو .
في هذا الوقت بدأت كبريات شركات صناعة الطائرات الامريكية برسم تصاميم أولية و اعداد دراسات مفصّلة للمكوك قد يقع عليها الاختيار لبنائها , كما جرت عدة اختبارات على نماذج مصغرة في انفاقها الهوائية وبواسطة الحواسيب في اوائل السبعينات كان نظام المكوك الفضائي يعتمد طائرة حاملة كبيرة تحمل طائرة اصغر الى ارتفاع 40-50 كلم وتطلقها الى المدار فيما تعود الى الارض وجعل لكل من الطائرتين طاقم من اثنين لكن هذا النظام للنقل الفضائي كان سيكلف اكثر من عشرة مليارات دولار ، فيما رصدت الادارة الامريكية مبلغ 5,5 مليار دولار كحد اقصى! ، فاضطر الخبراء في الناسا الى اعادة رسم تصاميمهم واقترحوا ان يحمل وقود المكوك خزان منفصل عن الطائرة المدارية, يمكنها قذفه قبيل بلوغ المدار بحيث تتحرر من عبء حمل خزان فارغ يحد من وزن وحجم الحمولة النافعة الممكن اطلاقها ، غير ان كلفة هذا النظام الجديد حددت ب 8,2- مليار دولار اي اكثر من المبلغ المرصود فتقرر تعديله مجددا.
و ازاء الحدود المالية المفروضة كان الحل الوحيد الممكن هو ابدال الطائرة الحاملة بخزان وقود ضخم وصاروخين يعملان بالوقود الصلب ويمكن استعادتهما بالمضلات بعد اداء دورهما لاستعمالهما تكرارا . وهنا ولدت تلك القطعة البديعة التي نعرفها بالمكوك الفضائي الامريكي والتي منها المكوك الفضائي المزمع إحالته للتقاعد : ديسكفري .
نماذج للمكوك مع الصواريخ الحاملة والخرزان الرئيسي
وفي 15مارس 1972 تبنت الولايات المتحدة رسميا - مشروع المكوك الفضائي - و في 26يوليو 1972 نالت شركة نورث اميريكان روكول north american rockwell عقدا بقيمة 2,6مليار دولار لبناء المكوك والعتاد اللازم لتكامله ، مع نظام الاطلاق المؤلف من خزان وقود ضخم وصاروخين دافعين.
و أدّت اعتبارات تتعلق بالكلفة والوزن ، الى صرف النظر عن تزويد المكوك بمحركات نفاثة وما تتطلبه من وقود . فاصبح مجرد طائرة شراعية عملاقة تعود من اعالي الجو بشكل انسيابي.
وقد سمح التقدم المطرد في الحواسيب برفع هامش الامان والمناورة اثناء الطيران الانسيابي للمكوك, بشكل يمكّن طاقمه من الاستفادة من التيارات الهوائية الحاملة وحركة جنيحات ومرافع المكوك للتحليق لفترات كافية, بالاعتماد فقط على الرفع الجوي لتوجيهه واختيار مكان هبوطه . علما ان عملية الاطلاق والعودة يتولاها الحاسوب في غالب الاحيان ، ودور الطاقم اشبه بالاحتياط فيما يخص القيادة طبعا ، وليس مهمة الطاقم الفضائية.
في يونيو 1975 بدات التجارب الاولى للمحركات الدافعة , وفي 17سبتمبر 1976 وفي احتفال مهيب تم الانتهاء من صنع النموذج الاول - انتربرايز - المخصص فقط للاختبارات الاولية في جو الارض .
وقد حلق للمرة الاولى في 15و 16 نوفمبر 1976 حين نقلته طائرة جامبو قدمت خاصة من قاعدة ادواردز في كاليفورنيا الى مركز مارشال الفضائي في الاباما.
لقطات من عملية نقل المكوك من مدينة الى اخرى حيث انه غير قادر على الطيران بذاته لكونه لا يملك اي محركات كما سبقت الاشارة ، علما ان طيرانه هذا ليس للتجارب او ما شابه بل هو مجرد نقل للمكوك من مكان لاخر .
القطعة البيضاء ذات الشكل المخروطي في مؤخرة المكوك تضاف اليه في مثل هذه الرحلات وهي اساسية لطيرانه فوق البوينغ ، وهي لتامين انسيابية متوازنة عبر
الهواء تماما ، مثلما هي مؤخرة الطائرة الحاملة او غيرها من الطائرات.
ملاحظة : كما يبدو من ثوثيق الصور فان التواريخ مختلفة والترتيب هنا لايعني طبعا ان الصور لعملية نقل واحدة بل هذا الترتيب مجرد اجتهاد من قبلي .
اطلاق المكوك
لقطات من عملية وصول المكوك بالقطع الثلاث الاخرى - الخزان الضخم ( STS) و صاروخي الوقود الصلب (SRB)- نقلها مجتمعة الى منصة الاطلاق على متن ناقلة مجنزرة عملاقة
1 - ينطلق مكوك الفضاء من قاعدته بالولايات المتحدة الأمريكية بواسطة محركاته الثلاثه بالإضافه إلى محركات الصواريخ المساعدة ذات الوقود الجاف .
يبدأ المكوك إقلاعه بشكل عمودي كالصاروخ التقليدي ، الحمولة القصوى قد تصل إلى 32 طن من الأقمار الاصطناعية والبشر والمعدات والمؤونة.
عند الاطلاق ، يتم تشغيل محركات المكوك الفضائي الرئيسية الثلاثة التي تعتمد على وقود الهيدروجين السائل و الأكسجين السائل المؤكسد،
عندما تم التحقق من أن المحركات تعمل على مستوى الاتجاه الصحيح ( محركات المكوك )، يتم إرسال إشارة لاشعال الصاروخين الحاملين (SRB). في نسبة الدفع إلى الوزن المناسب . تطلق المبادرين (متفجرات صغيرة) في ثمانية مسامير عقد للأسفل على الصاروخين الحاملين لاطلاق سراح مكوك الفضاء للاقلاع. كل هذا يستغرق سوى بضع ثوان.
تتحرر المركبة من سطح قاعدة الاطلاق و يتم التوصل إلى الحد الأقصى لقوة الدفع في وقت مبكر من الصعود ، يصل مداه بعد حوالي 60 ثانية من الرفع
2- بعد حوالي ثلاث دقائق من بداية مرحلة الصعود،وعند إرتفاع 43 كم فوق سطح الأرض تكون صاروخي الوقود الصلب (SRB) الاثنين قد استهلكا مخزونهما ، ويتم التخلي عنهما من خزان الوقود الخارجي.
ويتم تشغيل هذا بواسطة إشارة الانفصال عن المركبة المدارية. بواسطة محركات صغيرة تفصل المعززين بتوقيت متزامن بدقة عالية عن الخزان الكبير (STS-132) وحملها بعيدا عن المكوك الفضائي.
ويستمر المعززين بمواصلة الصعود لفترة وجيزة ، ثم تبدأ بالانحدار ، وعلى ارتفاع محدد مسبقا، يتم نّشر المظلات الثلاث لكل صاروخ معزز لتخفيف سرعة الانحدار والسقوط حتى تنزل في البحر آمنة ( المحيط. الاطلسي ) . وهذا يحدث على بعد ما يقرب من 141 ميلا بحريا ( 162 كيلومترا النظام الأساسي ) من موقع الاطلاق . ويتم استرداد الصاروخين المعززين حيث تلتقطهما سفن الإنقاذ وذلك لإعادة إستخدامها ثانياً فى الرحلات القادمة.
وتتولى بعدها محركات المكوك الفضائي الرئيسية الثلاثة مهمة الدفع.
3 - يستمر مكوك الفضاء فى الصعود وقبل أن يصل إلى مداره فى الفضاء الخارجى يتم فصل خزان الوقود السائل (STS-132) ويهبط ليحترق أثناء إختراق الغلاف الجوي ، حيث يتحلل ويتفكك ليسقط في المحيط الهندي.
وتصل المركبة الطائرة وحدها إلى الفضاء الخارجي، وذلك بعدما تكتسب سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية وتقدر ب 11.93كم/ث.
4 - يستمر مكوك الفضاء فى الطيران بواسطة محركين صغيرين ليصل إلى مداره فى الفضاء الخارجى على إرتفاع 185 كم إلى ويمكن لمكوك الفضاء الدوارن حول الأرض لمدة تتراوح من 7 إلى 30 يوم بسرعة تصل إلى 28.300 كم / ساعة.
بعد وصول المكوك لمداره تفتح الأبواب الخارجيه لجسم مكوك الفضاء ويتم نقل و رفع الأقمار الصناعيه المراد وضعها فى الفضاء لتتخذ مسارها للدوارن حول الأرض بواسطة الذراع الألى لمكوك الفضاء كما يتجه للالتحام بمحطة الفصاء الدولية وتزويدها بالمؤونة والاليات وكذلك اجراء الصيانة او تركيب اجزاء جديدة في المحطة .
5 - بعد الإنتهاء من أى عمليات أخرى تبدأ رحلة مكوك الفضاء عائداً للأرض ، يستخدم آخر كمية وقود مخزونة داخله لتوجيهه إلى مسار عودته إلى الأرض. بإستخدام محركات صاروخيه صغيرة لتحرير مكوك الفضاء من مداره فى الفضاء.
ومعلوم ان مكوك الفضاء يستخدم الية الدفع الصاروخي للتحكم بوضعه وحركته في الفضاء الخارجي ، حيث انه مزود بمحركات صاروخية صغيرة عند مقدمته ، وعلى جانبيه من الجهة الامامية والخلفية ، ويمكن مشاهدتها بوضوح على الصورة التالية .
وبعد أن يتم المكوك مهمته في مدار حول الأرض، يستخدم آخر كمية وقود مخزونة داخله لتوجيهه إلى مسار عودة إلى الأرض. هنا تبدأ أهم مراحل التحليق : الهبوط الاوتوماتيكي ، فيتم تشغيل الوسائل اللاسلكية ومقاييس المسافه ومنظومة التوجية والنزول وقيادة التحليق في الجو .
قبل المباشرة بالنزول يتم توجيه المكوك بحيث يصطدم بطنه بطبقة الجو الكثيف لحماية نوافذ مقصورة القيادة .
ويدخل المكوك هذه الطبقة بزاوية معينه بدقة كبيرة ، ولو انه يدخل بزاوية اكبر لتضاعفت حرارة الاحتكاك الجوي إلى حد لا يمكنه احتمالة ( زاوية دخول حاد جداً ) فيحترق المكوك تماما لأنه يخلق درجة حرارة سطح أعلى من مواصفات التصميم.
أما لو دخل بزاوية اقل ( زاوية دخول ضحلة جدا ) فسيقذف مجددا إلى الفضاء بشكل عشوائي .
تهبط المركبة المحلقة هبوطا حرا كالطائرة الشراعية بدون أى دفع إضافى بزاوية صغيرة محاولة التخفيف من قوة الجاذبية الناتجة عن السقوط الحر والتخفيف من احتكاكها بالهواء ، بحيث يكون ارتفاع درجة حرارتها الناتجة عن احتكاكها بالهواء في الحدود التي تتحملها إلى أن تصل إلى الأرض حوالي ( 2200 درجة مئوية ) .
وأثناء هذا الإختراق للغلاف الجوى تتلون بعض أجزاء المكوك باللون الأحمر لإرتفاع درجة حرارتها نتيجة للإحتكاك بهواء الغلاف الجوى ، ولذلك يعتبر الغطاء ( القشرة ) على جسم مكوك الفضاء من اهم مكوناته ، وهي مواد شديدة المقاومة للحرارة ( خزف صناعي والياف كاربون ) . وفي خلال حوالي 30 دقيقة يستطيع المكوك تخفيض سرعته من 26000كلم بالساعة حتى 340 كلم فقط بالساعة ، وهي سرعة هبوط الطائرات المقاتلة المعروفة
وتهبط مثل الطائرات العادية على المدرج ويتم كبحها بعد التصاق العجل بالأرض عن طريق مظلات تفتح لتقليل مسافة التوقف.
يهبط مكوك الفضاء على أرض المدرج ليقطع مسافة 401 كم على الأرض قبل توقفه ويتم بعد ذلك إجراء عمليات صيانة بالغة الدقة لمكوك الفضاء إستعداداً للرحلة القادمة.
المكوكات الامريكية :
Atlantis
Discovery
Challenger آخر رحلة في 28 يناير 1986 انفجر بعد ثوان من اقلاعه.
Columbia آخر رحلة في 2 فبراير 2003 تحطم عند عودته
Endeavour
- كاب كانافيرال Cape Canaveral
رأس كانافيرال (من الإسبانية: Cañaveral كانيافيرال) (كاب كانافيرال Cape Canaveral) جزء في مقاطعةِ بريفارد في فلوريدا، الولايات المتّحدة الأميريكية ، منذ عام 1950 وهي المركز الرئيسي للأنشطة الفضائية للولايات المتحدة.
وقاعدة القوات الجوية بكيب كنافيرال تُطلق جميع المركبات الفضائية المأهولة الأمريكية من هذه المنطقة . و هي شرق جزيرة ميريت المطلّة على المحيط الأطلسي . يفصل بين القاعدتين نهرِ الموز , من وجهة نظر جغرافية هو شناخ ضيق يقع على المحيط الأطلسي ، قبالة ساحل ولاية فلوريدا.
في عام 1964 أطلق على المنطقة بأكملها كيب كينيدي تشريفا للرئيس الأميركي جون ف. كينيدي الذي بدأ برنامج أبولو بغرض إنزال رائد فضاء أمريكي على سطح القمر وعودته سالما إلى الأرض قبيل نهاية عقد الستينيات من القرن الماضى. اغتيل بعدها جون كينيدي ، ولكن بعد عشر سنوات ، وبعد العديد من الاحتجاجات .
بدأ يشار إليه مرة أخرى بكاب كانافيرال وبقي اسم كنيدي فقط اسما ل مركز كينيدي للفضاء تحت إدارة وكالة ناسا الفضائية.
المصادر
الموسوعة العربية العالمية
منتدى العربي للدفاع والتسليح
ويكيبيديا
spaceflightnasa