مكوك الفضاء: أول مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام

الرحلة التجريبية النهائية: ناسا

انطلقت المركبة المدارية كولومبيا التابعة لناسا باتجاه السماء في 12 أبريل 1981 في أول رحلة مكوكية لناسا على الإطلاق ، STS-1. قاد المهمة التي استغرقت 54 ساعة رائد الفضاء المخضرم جون يونغ مع الطيار المبتدئ آنذاك روبرت كريبن كطيار. (رصيد الصورة: وكالة ناسا).



كان مكوك الفضاء التابع لناسا أول مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام في العالم. انطلقت مثل صاروخ وعادت إلى الأرض مثل طائرة شراعية ، وهبطت مثل طائرة على مدرج خرساني طويل. تم تصميمه لنقل حمولات كبيرة - مثل الأقمار الصناعية - إلى المدار وإعادتها ، إذا لزم الأمر ، للإصلاح.



بعد رحلات تجريبية باستخدام مكوك إنتربرايز (الذي لم يذهب إلى الفضاء) ، أطلقت أول مهمة مكوك فضاء ، STS-1 ، في 12 أبريل 1981 ، على متن المركبة المدارية كولومبيا. كان آخر مكوك طار هو أتلانتس في مهمة STS-135 في يوليو 2011. عانى مكوك الفضاء من كارثتين كبيرتين - في 28 يناير 1986 (تشالنجر) و 1 فبراير 2003 (كولومبيا) ؛ توفي 14 رائد فضاء في المهمتين.

كانت أكبر مساهمة لمكوك الفضاء هي بناء محطة الفضاء الدولية ، التي لا تزال في مدار اليوم لإجراء مئات التجارب العلمية سنويًا حول صحة الإنسان والهندسة ومسائل أخرى. يُذكر البرنامج أيضًا لإطلاقه وخدمة تلسكوب هابل الفضائي ، وزيارة محطة الفضاء الروسية مير ، وإطلاق العديد من الأقمار الصناعية والتحقيقات ، وإجراء آلاف وآلاف الساعات من التجارب العلمية الأساسية.



يُنظر إلى مكوك الفضاء أتلانتس من خلال نافذة طائرة تدريب المكوك (STA) أثناء إطلاقها من منصة الإطلاق 39A في ناسا

يُنظر إلى مكوك الفضاء أتلانتس من خلال نافذة طائرة تدريب المكوك (STA) أثناء إطلاقها من منصة الإطلاق 39A في مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في مهمة STS-135 ، 8 يوليو 2011 في كيب كانافيرال ، فلوريدا ، على المكوك النهائي بعثة.(رصيد الصورة: ناسا / ديك كلارك)

عناصر مكوك الفضاء والإطلاق

مكوك الفضاء ، المسمى رسميًا نظام النقل الفضائي ، يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية [ إنفوجرافيك: مكوك الفضاء التابع لناسا - من أعلى إلى أسفل ]:



  • اثنان من معززات الصواريخ الصلبة ، والتي وفرت معظم قوة الدفع للمكوك أثناء الإطلاق
  • الخزان الخارجي الضخم بلون الصدأ والذي يغذي المحركات الثلاثة الرئيسية بالوقود أثناء الإطلاق
  • المركبة المدارية ، والتي تضم مقصورة الطاقم ، وحجرة الحمولة ، وثلاثة محركات رئيسية.

تعمل معززات الصواريخ الصلبة (SRBs) خلال أول دقيقتين من الرحلة لتوفير قوة دفع إضافية مطلوبة لإيصال المكوك إلى المدار. على بعد حوالي 24 ميلاً (45 كيلومترًا) ، انفصلت المعززات عن الخزان الخارجي ونزلت على المظلات في المحيط الأطلسي. استعادتها السفن ، وتم تجديدها لإعادة استخدامها.

يحتوي كل محرك معزز على محرك يعمل بالوقود الصلب - وهو أكبر محرك تم تطويره على الإطلاق للرحلات الفضائية. احتوى كل محرك على أكثر من مليون رطل. (450.000 كيلوجرام) من مادة دافعة ، خليط صلب من فوق كلورات الأمونيوم والألمنيوم ، بالإضافة إلى محفز أكسيد الحديد للمساعدة في تفاعل الاحتراق ومادة 'رابطة' لتثبيت جميع المكونات معًا ، وفقًا لمجلس الكيمياء الأمريكي. الخليط بأكمله له قوام ممحاة قلم رصاص. كما يستخدم الجيش الأمريكي فوق كلورات الأمونيوم في الصواريخ والمتفجرات والشعلات النارية والذخيرة.

كان الخزان الخارجي المكون من 15 طابقًا بلون الصدأ هو المكون الوحيد للمكوك الذي لم يتم إعادة استخدامه. لقد غذت أكثر من 500000 جالون من الوقود - الأكسجين السائل والهيدروجين السائل - للمحركات الرئيسية للمكوك أثناء الإطلاق. كان الخزان أيضًا 'العمود الفقري' لهيكل مكوك الفضاء. وقدمت الدعم لمعززات الصواريخ والمركبة المدارية.



كان الخزان الخارجي هو الجزء الوحيد من مكوك الفضاء الذي لم يُعاد استخدامه من الإطلاق إلى الإطلاق. كان بمثابة

كان الخزان الخارجي هو الجزء الوحيد من مكوك الفضاء الذي لم يُعاد استخدامه من الإطلاق إلى الإطلاق. كان بمثابة 'خزان الغاز' لمكوك الفضاء عند الإطلاق. بمجرد أن أصبح فارغًا ، انفصل هذا الخزان البرتقالي الضخم عن بقية الجهاز وسقط على الأرض.(رصيد الصورة: ناسا)

بعد فصل المعززات الصاروخية الصلبة ، حملت المركبة المدارية الخزان الخارجي إلى حوالي 70 ميلاً (113 كم) فوق الأرض. مع استنفاد الوقود ، انفصل الخزان وسقط على طول المسار المخطط. احترق معظمها في الغلاف الجوي ، وسقط الباقي في المحيط.

المدار هو المكون الذي يعتقده معظم الناس على أنه 'المكوك'. لقد كان قلب وعقول النظام والسفينة الفعلية هي التي أخذت الناس إلى الفضاء وأعادتهم. كانت المركبة المدارية بنفس حجم طائرة دي سي -9. كان طوله 122 قدمًا (37 مترًا) وكان جناحيه 78 قدمًا (23 مترًا). كانت مقصورة الطاقم ، الموجودة في جسم الطائرة الأمامي ، تحمل عادةً أطقمًا مكونة من سبعة رواد فضاء ، ولكنها كانت تحمل في بعض الأحيان عددًا أقل من الأشخاص. كان أكبر حجم لطاقم مهمة مكوك ثمانية رواد فضاء.

كان منتصف جسم الطائرة يضم خليج حمولة 60 قدمًا (18 مترًا) وذراعًا آليًا. يمكن أن يحتوي الخليج على أقمار صناعية ووحدات تحتوي على مختبرات كاملة ومواد بناء لمحطة الفضاء الدولية. يحمل جسم الطائرة الخلفي نظام المناورة المداري والمحركات الرئيسية والذيل العمودي. تم استخدام الدفاعات الأصغر الموجودة في مقدمة المكوك وجسم الطائرة الخلفي لإجراء تعديلات صغيرة على الرحلة.

تاريخ تطور موجز

نشأ مكوك الفضاء من عدة جهود لتطوير مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام. اختبر برنامج X-15 في الخمسينيات فكرة قيادة طائرة فضائية. كما أجرى سلاح الجو الأمريكي دراسات على المركبات الفضائية شبه القابلة لإعادة الاستخدام في الستينيات. بدأت ناسا العمل على مركبة الإطلاق والعودة المتكاملة (ILRV) في عام 1968 ، وبحلول عام 1969 ، حصل تطوير مكوك الفضاء على موافقة من الرئيس آنذاك ريتشارد نيكسون.

كانت الرؤية الأصلية لبرنامج مكوك الفضاء هي تطوير مركبة تنطلق إلى الفضاء بشكل متكرر (عدة مرات في الشهر) لنشر الأقمار الصناعية وإصلاحها حسب الحاجة. كان الجيش أيضًا مشاركًا نشطًا في التطوير ، وتم توسيع غرفة حمولة المكوك (التي كانت تحمل المعدات إلى الأقمار الصناعية إلى الفضاء) في مرحلة التصميم لاستيعاب الأقمار الصناعية العسكرية الأكبر.

على وجه التحديد ، طلب مكتب الاستطلاع الوطني أن يتم توسيع غرفة الحمولة وأن يقوم المكوك في النهاية بتشغيل مهمات قطبية ، وهي مناسبة للأقمار الصناعية لرؤية سطح الأرض بالكامل أدناه. شيد سلاح الجو منصة إطلاق في فاندنبرغ ، كاليفورنيا ، للمهام التي تدور حول القطبين ، ولكن تم التخلي عن الفكرة بعد كارثة تشالنجر عام 1986. على الرغم من تنفيذ العديد من المهام العسكرية المكوكية في الثمانينيات ، إلا أن هذه الممارسة تضاءلت وتوقفت بعد انفجار تشالنجر .

متعلق ب: بعثات المكوك المصنفة: أسرار في الفضاء

أنشطة مكوك الفضاء

في الأيام الأولى لبرنامج مكوك الفضاء ، تضمنت مهام المهمة تنشئة المدنيين لإدارة التجارب ونشر الأقمار الصناعية - المدنية والعسكرية على حد سواء. اختبر رواد الفضاء معدات جريئة مثل وحدة المناورة المأهولة ، وهي نوع من حقيبة الظهر النفاثة التي تسمح لأفراد الطاقم بترك المكوك دون ربط والتقاط الأقمار الصناعية لإصلاحها. تم التقاط و / أو نشر أقمار صناعية أخرى باستخدام ذراع آلية Canadarm.

تقلصت هذه الأنشطة بشكل كبير (ثم توقفت) بعد انفجار مكوك الفضاء تشالنجر عام 1986 ، عندما أصبح من الواضح أن المكوكات الفضائية لا يمكن إطلاقها إلا بضع مرات في السنة بدلاً من العديد. كان هناك قلق من قيام رواد الفضاء بعمليات سير في الفضاء محفوفة بالمخاطر. بالإضافة إلى ذلك ، تم نقل الأقمار الصناعية العسكرية تدريجياً إلى الصواريخ أحادية الاستخدام ، مما يوفر فرص إطلاق أكثر تواتراً بتكلفة أقل.

لكن ما لم يتغير في مهمات مكوك الفضاء هو إجراء التجارب. على مدى 30 عامًا من برنامج مكوك الفضاء ، استخدم حوالي 355 رائد فضاء ورائد فضاء مكوك الفضاء للإطلاق أو الهبوط أو كليهما .. لقد وضعوا بشكل جماعي الآلاف والآلاف من ساعات العمل في الفضاء للتحقيق في جميع أنواع العلوم ، بدءًا من العلوم البشرية من الصحة إلى الهندسة إلى علم الفلك إلى الدراسات الحيوانية.

متعلق ب: مكوك الفضاء التابع لناسا بالأرقام: 30 عامًا من أيقونة رحلات الفضاء

طار مكوك الفضاء 11 مرة إلى محطة الفضاء الروسية مير بين عامي 1994 و 1998 ، مع سبعة رواد فضاء أمريكيين أقاموا فترات طويلة في المحطة الفضائية. كان هذا أول تعاون كبير في الفضاء بين روسيا والولايات المتحدة منذ مهمة أبولو سويوز عام 1975 ، عندما رست أمريكيون ورواد فضاء من الاتحاد السوفيتي لبضعة أيام قصيرة في الفضاء. بعد انهيار الاتحاد السوفيتي في عام 1991 ، وافقت وكالة ناسا على التعاون مع الروس الذي بدأ مع مكوك مير واستمر مع برنامج محطة الفضاء الدولية.

ربما كانت أشهر مهمة قام بها المكوك هي إحضار رواد الفضاء وقطعهم ومعداتهم لبناء محطة الفضاء الدولية. استغرق إكمال المحطة الفضائية 13 عامًا وعشرات المهمات المكوكية ؛ كان إجمالي عدد مهام المكوك التي رست في المحطة 37 ، أو أكثر من ثلث العدد الإجمالي للمكوك البالغ 135 مهمة.

محطة الفضاء الدولية ، كما رأينا من مكوك الفضاء أتلانتس في يوليو 2011 ، في الرحلة الأخيرة لبرنامج المكوك.

محطة الفضاء الدولية ، كما رأينا من مكوك الفضاء أتلانتس في يوليو 2011 ، في الرحلة الأخيرة لبرنامج المكوك.(رصيد الصورة: ناسا)

إلى جانب مئات الساعات من السير في الفضاء لرواد الفضاء ، تضمنت بعض المكونات الرئيسية التي ساهم بها مكوك الفضاء نفسه مختبر كولومبوس الأوروبي ، وعقدة هارموني ، وعقدة الهدوء ، ومختبر كيبو الياباني ، والألواح الشمسية ، وغلق معادلة الضغط ، والذراع الآلي Canadarm2 المستخدم في المركبات الفضائية مرسى. كما حمل مكوك الفضاء أيضًا المعدات الحيوية اللازمة للداخل ، مع بعض الأمثلة بما في ذلك معدات التمرين ، ورفوف العلوم ، والمراحيض ، وبالطبع الطعام الطازج.

يُعرف مكوك الفضاء أيضًا بخدماته الناجحة المتكررة لتلسكوب هابل الفضائي. تم نشر التلسكوب في 25 أبريل 1990 ، خلال مهمة مكوك الفضاء ديسكفري STS-31. لسوء الحظ ، تم اكتشاف عيب في مرآة التلسكوب ، مما أضعف بشكل كبير قدرته على القيام بالرصدات الفلكية. نشرت وكالة ناسا مهمة خدمة متابعة ، STS-61 ، في ديسمبر 1993. قام رواد الفضاء بتركيب العديد من الأدوات - بما في ذلك نظام تصحيح التركيز - لإكمال النجاح ، واكتسب شهرة عالمية بعد الإحراج من إطلاق هابل الأولي.

قامت وكالة ناسا في وقت لاحق بخدمة البعثات في عام 1997 (STS-82) و 1999 (STS-103) و 2002 (STS-109). تم إلغاء مهمة الخدمة الأخيرة في البداية في عام 2003 بعد مخاوف بشأن سلامة رواد الفضاء بعد كارثة كولومبيا ؛ نظرًا لأن هابل موجود في مدار مختلف عن محطة الفضاء الدولية ، فلا يمكن للطاقم أن يحتمي في المحطة في حالة تلف المكوك.

كان علماء الفلك قلقين من وجود فجوة كبيرة جدًا بين نهاية عمر هابل وبداية عمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي كان من المفترض إطلاقه في البداية في 2010-11 ولكن من المتوقع إطلاقه في عام 2021. بعد فترة صرخة من العلماء والجمهور والكونغرس ، قال مدير ناسا شون أوكيف في عام 2004 أنه سيراجع القرار. وصل المدير الجديد ، مايكل جريفين ، في عام 2005 وأذن بمهمة صيانة لعام 2008. تأخرت مهمة الصيانة حتى عام 2009 (STS-125) لإضافة وحدة معالجة البيانات ، لتحل محل الوحدة التي فشلت في المدار. تم تنفيذ المهمة بنجاح كبير واهتمام دولي ، ولا يزال هابل بصحة جيدة اعتبارًا من عام 2018.

مكوكات الفضاء

كان برنامج المكوك يحتوي على خمس مكوكات فضائية ، بالإضافة إلى المركبة المدارية التجريبية إنتربرايز. فيما يلي بعض الحقائق البارزة حول كل واحد.

في حين أن برنامج المكوك كان يتم في الغالب في الفضاء ، مشروع تم إنشاؤه لاختبارات السقوط والهبوط في عام 1977 ، مما يعزز العمل السابق لوكالة ناسا والعمل العسكري على المركبات الفضائية ذات الأجنحة الطائرة. نجحت Enterprise في إجراء سلسلة من الاختبارات الصارمة ، بدءًا من العمل في سيارات الأجرة وانتهاءً بالعديد من الرحلات الجوية والهبوط المجاني .. تم نشر Enterprise في جولات حسن النية إلى العديد من البلدان ، ثم أصبحت ملكًا لمؤسسة سميثسونيان. تم عرضه مؤقتًا في ملحق مطار ستيفن إف أودفار-هازي في متحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء في فيرفاكس ، فيرجينيا ، ثم انتقل بشكل دائم في عام 2012 إلى متحف باسل البحر والجو والفضاء في مدينة نيويورك.

كولومبيا (1981-2003):كان هذا أول مكوك فضائي يطير في الفضاء. أجرت عدة رحلات تجريبية تناولت المشاكل المبكرة للدرع الحراري وأنظمة الهبوط الأوتوماتيكي. بدأت المهمات التشغيلية في عام 1982. وشملت بعض أنشطتها الرئيسية معمل الفضاء ، ونشر مرصد شاندرا للأشعة السينية وخدمة تلسكوب هابل الفضائي. انتهت المهمة الأخيرة ، STS-107 ، بشكل كارثي في ​​1 فبراير 2003 ، أثناء الهبوط عندما تحطم المكوك في الغلاف الجوي ، مما أسفر عن مقتل طاقمه المكون من سبعة أشخاص. تم إرجاع السبب إلى سقوط قطعة من الفوم من الخزان الخارجي أثناء الإقلاع وتحطيم الجناح ، مما تسبب في حدوث ثقب. تم إجراء العديد من التغييرات في التصميم على برنامج مكوك الفضاء بعد زوال كولومبيا ، وتم وضع إجراءات تفتيش جديدة للنظر في البلاط بعد الإطلاق (بينما كان رواد الفضاء في الفضاء).

تشالنجر (1983-1986):تم بناء تشالنجر في الأصل كمركبة اختبار ثم تمت ترقيتها لرحلات الفضاء. تضمنت معالم مهمتها الرئيسية إطلاق أول قمر صناعي للتتبع وترحيل البيانات (والذي استخدمته المكوكات للبقاء على اتصال مع Mission Control) ، وحلقت أول رائدة فضاء أمريكية (سالي رايد) ، وحلقت أول أمريكي من أصل أفريقي (Guion Bluford) و أول إصلاح رائد فضاء لقمر صناعي (ساتل البعثة الشمسية القصوى). انفجر المكوك في 28 يناير 1986 أثناء إقلاع المهمة STS-51L مما أسفر عن مقتل رواد الفضاء السبعة الذين كانوا على متنه. تم إرجاع السبب التقني إلى فشل ختم الصاروخ المعزز الخارجي ، ولكن تم إلقاء اللوم أيضًا على الأسباب الإدارية - بما في ذلك الضغط المكثف على برنامج المكوك لإطلاقه بشكل متكرر. دفعت الكارثة إلى تغييرات التصميم ، ومراجعة السلامة (والتغييرات) لبرنامج المكوك ، والتباطؤ الدائم في تردد إطلاق المكوك.

اكتشاف (1984-2011): أُجهضت مهمة ديسكفري الأولى ، STS-41D في عام 1984 ، بسبب مشكلة في صمام الوقود ، لكن المهمة انطلقت بأمان بعد بضعة أسابيع وأطلقت ثلاثة أقمار صناعية للاتصالات. وقد طار 39 مهمة - أكثر من أي مكوك - وبعض الحمولات الرئيسية التي أطلقها شملت تلسكوب هابل الفضائي ومركبة أوليسيس الفضائية والقمر الصناعي لأبحاث الغلاف الجوي العلوي. حتى أنها طارت رائد فضاء ميركوري جون جلين في سن 77 ، مما جعله أكبر شخص يطير في الفضاء حتى الآن. كان ديسكفري أيضًا أول مكوك يطير بمهمات 'العودة إلى الرحلة' بعد كارثتي تشالنجر وكولومبيا. تم إيقاف تشغيله بعد رحلته الأخيرة في عام 2011 ويتم عرضه الآن في ملحق مطار ستيفن إف أودفار-هازي في متحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء في فيرفاكس ، فيرجينيا.

اتلانتس (1985-2011):كانت المهمة الأولى لهذا المكوك مهمة عسكرية سرية في عام 1985 ، والتي لا يُعرف عنها سوى القليل من التفاصيل حتى اليوم. تضمنت بعض أنشطتها الأخرى دفع ثلاثة أقمار صناعية للاتصالات إلى مدار في مهمة واحدة ، وإطلاق مركبة ماجلان الفضائية نحو كوكب الزهرة ، وإطلاق مسبار جاليليو باتجاه المشتري ، وتحليق معظم مهام برنامج المكوك مير ، وتحليق آخر مهمة مكوك فضائي ( STS-135 في 2011). تم إيقاف تشغيل المكوك وهو معروض حاليًا في مجمع زوار مركز كينيدي للفضاء بالقرب من مركز كينيدي للفضاء في كيب كانافيرال بولاية فلوريدا.

سعي (1992-2011): تم إنشاء إنديفور من قطع غيار من مكوكات فضائية أخرى ، كبديل لمكوك الفضاء تشالنجر الذي انفجر في عام 1986. أثناء مهمة إنديفور الأولى ، STS-49 في عام 1992 ، قام أفراد الطاقم بأول سير في الفضاء مكون من ثلاثة أشخاص لجلب المشقة. لفهم القمر الصناعي Intelsat VI في حجرة الحمولة لإجراء الإصلاحات. قام إنديفور بالعديد من المهمات ذات التوجه العلمي وكان أول مكوك يشارك في تجميع محطة الفضاء الدولية. بعد مهمته الأخيرة في عام 2011 ، تم إيقاف تشغيل إنديفور وهو الآن معروض في مركز كاليفورنيا للعلوم.

شارك في التقرير إليزابيث هاول ، مساهمة في موقع guesswhozoo.com. تم تحديث هذه المقالة في 26 يناير 2021 بواسطة المحرر المرجعي لـ ProfoundSpace.org فيكي شتاين.