غـــزو الفضــاء

 

 

    لا يمكن الصعود إلى الفضاء على ارتفاعات تزيد عن مدى الطائرات الحديثة إلا باستخدام الصواريخ القوية التى تمكن من التغلب على جاذبية كوكب الأرض والانطلاق الحر إلى مستويات أعلى فى الفراغ المحيط بالأرض والفراغ ما بين الكواكب ولا يُعرف بالتحديد من الذى اخترع الصاروخ ومن الأرجح أن يعود الفضل الأول إلى الصينيين ، ويقال أنهم أطلقوا " الأسهم النارية " على الغزاة المغول عام 1232 فى معركة كاى – فونج – فو . وعلى مدى القرون الخمسة التالية استخدمت الصواريخ بصورة أساسية كألعاب نارية ،  وإن كانت قد استخدمت فى بعض الأحيان كسلاح .

 

     وفى حوالى عام 1800 صنع وليام كونجريف صاروخا متطورا يعمل بالوقود الجاف ، كما قام نيكولاى كيبا لتشبش ( الثائر الروسى ) الذى حكم عليه القيصر بالإعدام فى عام 1881بوضع تخطيطات تصميم منصة طائرة تندفع بقوة مستودع بارود يغذى غرفة صاروخية بصفة دائمة ، إلا أن الفكرة لم تحل إلا فى القرن العشرين عندما أقترح الروسي "كونستنتين  تسيولكوفسكى "استخدام وقود الدفع السائل ويعتبر تسيولكوفسكى أول من وضع نظريات عملية وأدرك قدرات الصاروخ التى يمكن إستغلالها ، وكان ذلك عام 1883 ، حيث تمكن من الإلمام بأهمية السرعة المتزايدة للعادم وأهمية النسبة الكتلية (نسبة وزن المقذوف إلى وزن الوقود المحترق فى المحرك) وعلاقة كلا منهما بزيادة سرعة المركبة . وقادتة تلك المعلومات إلى الدخول فى دراسات مكثفة عن الأساليب المختلفة للتقنيات المتعددة وكانت جهوده الخلاقة فى هذا الشأن بمثابة الطريق الصحيح وسبباً فى إعطائه لقب "أبو علم غزو الفضاء".

الأسد


      وفى عام 1927 تكونت " جمعية السفر عبر الفضاء " من مجموعة من المهندسين الشبان وعلى رأسهم رائد الصواريخ الألمانى " هيرمان أوبرث"  و هو عالم له
نظرياته الخاصة ومفاهيمه التى كان أساسها دفع الصواريخ بالوقود السائل . وقام هؤلاء الشبان بتجارب عملية عديدة حتى تفوقت ألمانيا إلى حد كبير فى صناعة الصواريخ .

       وبحلول عام 1945 كانت أمريكا غير واعية بعملية غزو الفضاء ثم أدركت بعد ذلك أهمية حرب الصواريخ فظهرت الصواريخ القذفية . وساعد سقوط حكم النازية فى ألمانيا على أن تضع كل من  روسيا والولايات المتحدة الأمريكية يدها على تكنولوجيا  صناعة الصواريخ الضاربة . وكان ذلك سببا فى فتح الطريق والأبواب على مصراعيها نحو تطوير صناعة الصواريخ الهائلة ، حتى انتهى هذا  التطوير بأن وضع أول إنسان قدمية على سطح القمر.

        يستخدم مصطلح صاروخ ، بوجه عام ، للدلالة على كل محرك نفاث لا يعتمد فى عمله على إدخال هواء إليه . والمركبة التى يدفعها هذا المحرك تعرف بالصواريخ الصغيرة التى تحمل أجهزة علمية صغيرة تنطلق بها فى رحلات قصيرة فقط إلى حافة الغلاف الجوى المحيط بالأرض ، وذلك عبر مسار على شكل قطع مكافئ تعرف باسم صواريخ استطلاع الفضاء . و يطلق اسم المركبات الحاملة على المحركات الإضافية لمعاونة المحركات الأصلية ، حيث تعرف الوحدات الدافعة لهذه المركبات باسم " المحركات الصاروخية " إذا كانت تعمل بالوقود السائل أو " الموتور الصاروخي" إذا كانت تعمل بالوقود الصلب.

أعلى الصفحة

 

        مازالت الأبحاث فى مجال الصواريخ تركز إلى حد بعيد على المحرك الكيميائى . ولقد تم التوصل إلى مواد دافعة ذات أداء أفضل ، والتحدى الأساسى هنا فى المواد المطلوبة التى تتمشى مع درجات الحرارة العالية والضغط المتزايد أثناء تشغيل الصاروخ ليصل إلى المرونة وخفة الوزن ودرجة النقاوة والتوصيل الحرارى . ولكى يعمل الصاروخ بالطريقة الصحيحة تستخدم سبائك النحاس لتبطين غرف الاحتراق  وسبائك الألومنيوم ... كعناصر إنشائية والألياف الزجاجية فى المحركات الصغيرة . وتقوم الشركات الكبرى لصناعة الطائرات عادة ببناء الصاروخ من حيث الهياكل اللازمة ومستودعات الوقود وأجهزة التحكم وتركيب المحركات . ويتم بناء مراحل مختلفة فى هيئات تكنولوجية مختلفة متفرقة فى الدولة وبعد ذلك يتم نقلها بوسيلة أو أخرى إلى مكان إطلاق الصاروخ .

العقرب


       ويُحمل الصاروخ على منصة الاطلاق ويبدأ العد التنازلي قبل الإطلاق بأيام حتى يمكن تحميل المواد المعقدة كالوقود و مراجعة الأجهزة والمعدات ومواجهة كافة الاحتمالات الطارئة قبل الإطلاق. و يتم الاشتعال عادة خلال 3 دقائق تقريباً ويتحقق بطريقة
كهربائية أو باستخدام مواد متفجرة أو استعمال مواد كيميائية تشتعل عند التلامس . وهناك أذرع تمسك بالصاروخ لمدة 3 – 4 ثواني قبل تولد قوة الدفع الكامل . ويبلغ الصاروخ الارتفاع المعتاد وهو 322 كيلو متر بسرعة تصل إلى 28.160 كم/ ساعة لكى يصل الصاروخ إلى مداره خلال 12 – 13 دقيقة بعد اطلاقه من سطح الأرض .

أعلى الصفحة

        يعد قانون نيوتن الثالث للحركة والذى ينص على أن " لكل فعل رد فعل مساوي له فى المقدار ومضاد له فى الاتجاه" بمثابة القاعدة الأساسية الذى يعمل الدفع الصاروخي على أساسها ، إذ أنه يمكن دفع الصاروخ إلى الأمام إذا ما تم دفع أى كتلة مادية من الصاروخ إلى الخلف . وتزداد سرعة الصاروخ إذا زاد الوزن المدفوع للخلف ، أو إذا زادت سرعة دفعه ، أو إذا زاد الاثنان معا وهو الأفضل طبعا . كذلك يؤدى خروج غازات الاحتراق المندفعة ، حيث يمكن زيادة سرعتها عن طريق تمريرها خلال أنابيب ضيقة الأمر الذى يؤدى إلى زيادة دفع المحرك الصاروخي فى الاتجاه المعاكس . و تعنى كلمة أنظمة الصواريخ بمثابة الطرق المختلفة والمتنوعة المستخدمة لتوليد العادم الصاروخى ، حيث يعتبر قانون نيوتن الثالث هو العامل المشترك فى ذلك . ويقدر نظام الدفع أو المادة الدافعة " بدفعها  النوعى" أو بمعنى آخر عدد وحدات الدفع المتاحة فى الثانية من كل وحدة وزن من المادة الدافعة المستهلكة . ويقاس الدفع النوعى بالثوان ويتناسب طرديا مع سرعة العادم ، فكلما أرتفع الدفع النوعي للمادة كلما انخفضت كتلة الوقود اللازم لمنسوب الدفع .

أعلى الصفحة

ومن هذه الأنواع : -

أ – الصواريخ الكيميائية : -

      تستخدم فيها نوعان من الوقود : -

الصلب والوقود السائل ، وينتج العادم فيهما نتيجة لعملية الأشتعال.  ويجب أن تحمل هذه الصواريخ ما يكفى من الأكسجين ، ويكون الوقود الصلب أساسا على هيئة متفجرات مسحوقة ومادة كيميائية صلبة غنية بالأكسجين (مثال ذلك البولى ايزوبيوتان وفوق كلورات الأمونيوم) حيث يعتمد معدل الاحتراق فى هذه الحالة على شكل مسحوق حبيبات المادة الدلفعة .

أما بالنسبة لمحركات الوقود السائل فيعتمد معدل الاحتراق على معدل ضخ كل من الوقود مثل الهيدرازين أو الهيدروجين السائل والمادة المؤكسدة مثل الأكسجين السائل على إنفراد إلى داخل غرفة اشتعال صغيرة ذلك باستعمال مضخات توربينية. ويمكن إيقاف الضخ واعادته و التحكم فى كميته أيضا تبعا للحاجة . وتستخدم الصواريخ الكيميائية الصغيرة لتوجيه المراصد الفضائية والأقمار الصناعية عند تغيير مدارها أو الخروج من هذه المدارات .

 

أعلى الصفحة

ب- الصواريخ النووية :

        يعتبر الدفع بالقدرة النووية أفضل أنظمة الدفع المتوقعة مستقبلا ولقد تم بالفعل اختبار النبائط ذات القلب الصلب التى تتحمل الحرارة الناتجة من تفاعلات الأنشطار النووية على الأرض (دون إنطلاق) فى الإتحاد السوفيتى والولايات المتحدة ، أما بالنسبة لاستخدام الإندماج النووى فما زالت الأبحاث تجرى فى الوقت الحاضر . وهناك اهتمامات حالية بفكرة تسريب قنابل نووية صغيرة خلف حجاب دافع حيث يتم توجيهها بواسطة مجال مغناطيسى وتفجيرها بأشعة الليزر وسوف يساعد ذلك فى الدخول والخروج من المدارات بسرعة كبيرة ولكن المشكلة الوحيدة فى هذه الحالة هو ما ينجم من تلوث نووى خطير.

ومن سوء الحظ ان أنظمة الدفع النووى المرتفع تحت الظروف التكنولوجية الحالية تعطى دفعا لحظيا أو قصيرا بالنسبة لوزن المحرك لذلك تكون عملية فقط حينما تكون قوة القصور الذاتى هى القوة المعاكسة الوحيدة .

أعلى الصفحة

ج- الصواريخ الأيونية :

      يعتبر الصاروخ الكهروستاتيكى أو الأيونى الذى تم إختباره فعلا هو أفضل الصواريخ مستقبلا ويعمل بعزل أيونات الزئبق أو السيزيوم ثم تعجيلها لانتاج العادم المطلوب . وبإستعمال شحنة الوقود المدمج ومع الإستعانة بمولد نووى يمكن للمركبة الفضائية أن تستمد قدرتها من الأيوانات لمدة شهور أو سنين ، ويمكن أن تصل إلى سرعات خيالية كبيرة ، ويمكن إستعمالها فى الرحلات الفضائية للأعماق الكونية البعيدة . ومن المتوقع خلال فترة قصيرة أن تزود الأقمار الصناعية بمحركات أيونية لضبط مدارها والتحكم فى وضعها .

د- صواريخ البلازما :

 وهناك صاروخ البلازما أو الصاروخ الكهرومغناطيسى وفيه يتم تحويل وقود مثل الهيدروجين إلى بلازما متعادلة أو حالة الغاز الموصل بواسطة قوس كهربى ، ثم تعجيلة بواسطة مجال مغناطيسى . ولا يزال الانشطار النووى محل دراسة فى هذا المجال على صورة صاروخ له قلب غازى حيث يمر الوقود خلال مفاعل غازى مغلق داخل الحجرة بواسطة مجالات مغناطيسية . والمشكلة هنا هى كيفية التحكم لضبط المواقع .

أعلى الصفحة

تم فى ألمانيا خلال الثلاثينات والأربعينات ذلك التقدم الكبير الذى جعل الفضاء ممكناً فبعد أن قامت جمعية سفر الفضاء بتجاربها على صواريخ الوقود السائل فى العشرينات حمل شاب متحمس يدعى فرنرفون براون أفكاره وفى خلال سنوات قليلة كانت تنطلق الصواريخ بشكل سرى من جزيرة فالدرأوى وهى جزيرة على الشاطىء البلطيقى لألمانيا وقاد هذا إلى إنشاء محطة أبحاث الصواريخ الكبيرة فى بييمنوند حيث أمكن تطوير السلاح ف ـ 2 . وفى 16 مارس 1926حلق روبرت هـ ـ جودار فى أول صاروخ بوقود سائل فى العالم فى أوبورن بماساسوسيتش بالولايات المتحدة الأمريكية لمسافة 6 كم . و كان أول إطلاق ناجح للصاروخ ف ـ 2 فى بينمبوند فى 3 أكتوبر 1942 وقد قطع 190 كم .

 

وهزت روسيا العالم فى الرابع من أكتوبر 1957 عندما أطلقت قمرها الصناعى الأول ( سبوتنيك 1 ) .

وأطلق الروس ( سبوتنك 2 ) ثانى قمر صناعى فى العالم فى 3 نوفمبر 1957 وكانت الكلبة لايكا أول كائن حى يسبح فى مدار حول الأرض داخل سبوتنك 2 .

 

 

وفى 12 إبريل 1961 أطلق أول رائد فضاء روسى وهو يورى جاجارين .  

 

 

وفى 2 فبراير 1962 كان جون جليين أول رائد فضاء أمريكى يطير فى مدار حول الأرض فى سفينة الفضاء فريند شيب 7 .

وفى 16 يونيو 1963 أصبحت السوفيتية فالينينا تريشكوفا أول أمراة تصل إلى المدار فى فوستوك 6 .

وفى 18 مارس 1965 قام رائد الفضاء الروسى أليكس ليونون بأول سير فى الفضاء حيث أمضى 20 دقيقة خارج المركبة فسخود 2 .

وفى 27 يناير 1967 مات فيرجيل جريوم وإدوارد وايت وروجرتشافى فى حريق بمنصة الإطلاق فى مركز كيندى للفضاء وأصبحوا أول ضحايا برنامج الفضاء الأمريكى .

وفى 24 ابريل 1967 كان فلاديمير كوماروف أول رائد فضاء روسى يموت فى مهمة فضائية عندما تشابكت مظلة الهبوط فى سيوز 1 .

وفى 20 يوليو 1969 كان نيل ارمسترونج وأدوين الدرين رائدا فضاء أبوللو أول شخصين يهبطان على القمر .

وفى 19 إبريل 1971 أطلق الروس ساليوت1التى تزن 5 , 18 طنا كأول محطة فضاء محملة بشرا فى 19 إبريل 1971 .

أعلى الصفحة

      يكون القمر الصناعى فى مداره متزناً بين قوتى جذب فى اتجاهين متضادين : إحداهما قوة جذب الأرض التى تجذبة إلى أسفل والأخرى تدفعه بعيداً نحو الفضاء و تسمى قوة الطرد المركزية ، ومقدار هذه القوة يتوقف على السرعة التى يندفع بها القمر الصناعى . ولأن هاتان القوتان تكونان متوازنتين فإن أى تغيير فى أى منهما سيدفع القمر الصناعى بعيدا عن مداره الا إذا تغيرت القوى الأخرى فى نفس الوقت وبنفس المقدار .

 

     ويكون تأثير قوة الجاذبية الأرضية أشد كلما كان القمر الصناعى أقرب إلى الأرض ، وهذا يعنى أن القمر الصناعى القريب من الأرض عليه أن يدور فى مداره بسرعة أكبر حتى تكون قوته الطاردة المركزية كافية للتعادل مع قوة جذب الأرض والعكس صحيح أى تقل سرعة القمر الصناعى فى مداره كلما زاد بعده عن الأرض أى كلما اتسع مداره حول الأرض .

أعلى الصفحة

  • سرعـات الأقمـار الصناعيـة :

 

البعد عن الأرض ( بالكيلو متر )

   السرعة فى المدار ( كم / ساعة )

160 27950
800 26650
1600 15050
35880 11070

      

  عند هذا البعد يبدو القمر الصناعى ثابتاً فوق نقطة إطلاقه ويعرف بالقمر الصناعى الثابتGeostationary  وتستخدم هذه الأقمار والبث الإذاعى والتليفزيونى مثل القمر Arab sat , Nile sat  ....إلخ .  

 

  • استخدامـات الأقمـار الصناعيـة :

1 – تستخدم الأقمار الصناعية فى مراقبة تقلبات الطقس والعواصف وكذلك الكشف عن مخبوءات الأرض من  المعادن والبترول والغاز الطبيعى.

2 – تشكل شبكة الإتصالات العالمية لنقل برامج التليفزيون حول العالم .

3 – ترصد الموارد الطبيعية وترصد آثار التلوث و تعطى إنذاراً لحالات الجفاف والفيضانات وحرائق الغابات0

4 – تستخدم فى ربط السفن بالمحطات الأرضية 0

5 – تربط العالم بعضه ببعض تليفونيا وتلغرافيا وتليفزيونياً 0

 

أعلى الصفحة

 

عودة إلى الفهرس