يعرف المكوك الفضائي بأنه مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام، تم بناؤه بهدف نقل الحمولات الكبيرة مثل الأقمار الصناعية من الأرض إلى مداراتها في الفضاء، أو لإعادة الحمولات من الفضاء إلى الأرض لصيانتها عند الحاجة، ويتم إطلاق المكوك الفضائي وإعادته إلى الأرض بشكل طائرة شراعية، ويهبط على مدرج خرسانيّ طويل.[١]


شرح عن مكوك الفضاء

فيما يلي أهم المعلومات عن مكوك الفضاء:[٢][٣]

  • استمر استخدام مكوك الفضاء لمدة 30 سنة من قِبل وكالة ناسا، خلال الفترة الواقعة بين عام 1981م و2011م، وقام خلالها بـ 135 بعثة.[٤]
  • يدور مكوك الفضاء في مداره حول كوكب الأرض بسرعة تصل لـ 28,000 كم في الساعة، حيث يتسنى للطاقم المتواجد على متن المكوك مشاهدة شروق وغروب الشمس كل 45 دقيقة.
  • لا يعتبر مكوك الفضاء وسيلة نقل فقط، بل هو معمل فضائي متنقل، فقد تم إطلاق 22 رحلة مكوك فضائي في مهمات تهدف لدراسة علوم الفلك والفيزياء.
  • يعد الدرع الواقي من الحرارة جزءًا مهمًا جدًا من مكوك الفضاء، فهو ما يسمح لجسم المكوك بتحمل الحرارة العالية التي يتعرض لها عند اختراق الغلاف الجوي لكوكب الأرض، ويتكون هذا النظام الواقي من الحرارة من أكثر من 30,000 رقاقة مربعة الشكل يتم صناعتها من مادة الرمل.
  • يعتبر مكوك كولومبيا الفضائي الأقدم والأثقل وزنًا، حيث يصل وزنه لـ 80,700 كغ، أي ما يقارب وزن 13 فيلاً أفريقيًا، وذلك لأن المواد الأخف التي استخدمت لاحقاً في صناعة مكوك الفضاء لم يكن قد تم التوصّل إليها بعد.
  • يُعرف برنامج إطلاق المكوك الفضائي باسم (STS) وهو اختصار لـ (Space Transportation System) أي نظام النقل الفضائي، حيث كان يتم تسمية المهمات باستخدام STS كبداية، بالإضافة للترقيم التسلسلي تصاعديًا، لكن لاحقًا تم التخلي عن استخدام الترقيم التسلسلي، واستبداله بترميز يدل على سنة إطلاق المهمة ورقم ترتيبها التسلسلي خلال السنة، ورقم قاعدة الإطلاق.
  • تصل مدة المهمة لمكوك الفضاء في العادة لـ 16 يومًا، وقد استمرت أطول مهمة قضاها مكوك فضائي في مداره حول كوكب الأرض لمدة 17 يومًا ونصف.
  • يكون عدد أفراد الطاقم على متن المكوك في الوضع الاعتيادي ما بين 5-7 أشخاص، في حين أن أصغر طاقم تألف من شخصين، وأكبر طاقم تألف من 8 أشخاص.
  • تتراوح ارتفاعات مدارات مكوك الفضاء حول الأرض ما بين 185 كم و643 كم.


أجزاء ومكونات مكوك الفضاء

يتكوّن مكوك الفضاء من ثلاثة عناصر رئيسية هي:[٥]

  • اثنان من معززات الصواريخ الصلبة (SRBs): وهي المعززات التي توفر معظم قوة الدفع التي يحتاجها المكوك في الانطلاق إلى مداره، ويتم تشغيل المعززين الصاروخين خلال أول دقيقتين من عملية الإطلاق، وعند الوصول إلى ارتفاع 45 كم؛ ينفصل كلاهما عن الخزان الخارجي، ثم يهبطان هبوطًا مظليًا إلى المحيط الأطلسي، وتقوم السفن باسترجاعهما ليتم تجهيزهما لإعادة الاستخدام.
  • الخزان الخارجي: وهو عبارة عن خزان هائل بارتفاع 15 طابقًا ومغلف بالصدأ، وهو الجزء الوحيد غير القابل لإعادة الاستخدام، ويتم تعبئته بأكثر من 500,000 غالون من وقود الصواريخ (الأُكسجين السائل والهيدروجين السائل)، ليُغذي المحركات الثلاث الرئيسية أثناء الإطلاق، وبعد انفصال المعززات الصاروخية، حيث يحمل المكوك لارتفاع 113 كم عن سطح الأرض، ثم ينفصل الخزان عن المكوك عند نفاذه ليسقط ويحترق معظمه عند دخوله للغلاف الجوي، بالإضافة إلى أن هذا الخزان يعد بمثابة العامود الفقري الذي يسند مكوك الفضاء والمعززات الصاروخية على الأرض عند الإطلاق.
  • مركبة مكوك الفضاء المدارية: وهو جسم المركبة الرئيسي الذي يحمل كلًا من غرفة الطاقم التي تقع في المقدمة، وفسحة التحميل مع الذراع الآلية التي تقع في الوسط، وهي بطول 18 مترًا، وتلزم لنقل الأقمار الصناعية، أو وحدات المعامل الفضائية، أو مواد البناء التي تلزم محطة الفضاء الدولية، والجزء الخلفي الذي يحتوي على معدات المناورة، والمحركات الثلاث الرئيسية، والذيل العامودي.


مهام مكوك الفضاء

يتميز مكوك الفضاء من حيث قدرته على تأدية المهام التي لا يمكن للمركبات الفضائية العادية الأخرى القيام بها، وهي:[٦]

  • يتخصص بالطلعات الجوية التي يتم خلالها نقل حمولات إلى مداراتها، أو إعادتها إلى الأرض خلال مدة تتراوح بين الأسبوع والأربعة أسابيع.
  • قدرته على نقل الحمولات ورواد الفضاء تجعل منه جزءًا مهمًا من الخطط الأوروبية المعاصرة التي تهدف لبناء مختبر في الفضاء الخارجي (Spacelab).
  • يستخدم في إطلاق الأقمار الصناعية، وصيانتها واستعادتها.
  • يستخدم في إطلاق مهمات استطلاعية لجمع معلومات عن القمر والكواكب الأخرى.


تاريخ صناعة مكوك الفضاء

كانت رؤية ناسا الأصلية لمركبة مكوك الفضاء هي أن يكون قابلاً لإعادة الاستخدام كليًا، وذو مرحلتين؛ ففي الجزء الأول من الرحلة يتم حمل المكوك لارتفاع 15,240 مترًا على متن طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت، ثم تعود للهبوط على الأرض، بينما يكمل المكوك رحلته إلى الفضاء، لكن لم تتمكن ناسا من الحصول على الميزانية اللازمة لتنفيذ تلك الرؤية المبدئية، وانتهى بهم الأمر بتصميم المكوك المتعارف عليه الآن، والذي تم استخدامه على نحو غير متوقع على مدى 30 سنة، بسبب نقص التمويل مما أوقف خطط ناسا في بناء جيل ثانٍ من الطائرات الفضائية، وقد تم الانتهاء من بناء أول مكوك فضاء في عام 1976م، وقد تم إطلاقه في طيران شراعي عام 1977م لكن لم يتم إرساله إلى الفضاء قط، في حين أن ثاني مكوك تم بناؤه هو مكوك كولومبيا، وقد كان أول مكوك ينطلق في رحلة إلى الفضاء في عام 1981م.[٧]


أشهر مهمات المكوكات الفضائية

استمر استخدام برنامج مكوك الفضاء في ناسا لمدة 30 عامًا، شهد فيها إتمام مهمات بمستوى مذهل وبعضها محبط، أهمها:[٨]

  • أول رحلة مكوكية (مكوك كولومبيا STS-1): تم إطلاق أول رحلة لمكوك فضاء في عام 1981م، وحملت على متنها رائديّ الفضاء؛ جون يونغ، وبوب كريبن، وكانت أول مرة تستخدم فيها معززات الصواريخ لإطلاق المكوك إلى مداره، وأول مرة يهبط فيها مكوك على مدرج، وبدلاً من السقوط في المحيط مثل كابسولة أبولو، أو السقوط على الأرض مثل المركبات الفضائية الروسية، وهي أيضًا أول مرة يتم فيها إرسال رواد فضاء على متن رحلة اختبار لمركبة فضائية.
  • أول مهمة لنقل معمل إلى الفضاء (مكوك كولومبيا STS-9): وهي الرحلة التاسعة لأسطول المكوكات الفضائية في ناسا، تم إطلاقها في عام 1983م بهدف علمي بحت، وقد كانت أول مهمة تستخدم فيها وحدة معمل الفضاء، وتألّف طاقم الرحلة من 6 أفراد، واستمرت لمدة 10 أيام، واشتركت فيها جهود وكالة الفضاء الأوروبية مع ناسا بهدف استطلاع قدرة المكوك على تنفيذ مهمة بحث علمية، ليتبعها إرسال 22 رحلة مكوك فضائي تحمل مختبرات فضاء للقيام بالأبحاث.
  • أول مهمة لورشة صيانة قمر صناعي (مكوك تشالنجر STS-41C): تم إطلاق المهمة في عام 1984م على متن المكوك تشالنجر إلى القمر الصناعي سولار ماكس (SolarMax) للقيام بعملية صيانة عطل فيه، حيث كانت الأولى من نوعها، لتبدأ بعدها سلسلة مهمات صيانة، منها مهمة صيانة تلسكوب هابل.
  • أول كارثة في تاريخ المكوكات الفضائية (مكوك تشالنجر STS-51L): في عام 1986م شهد برنامج ناسا للمكوكات الفضائية أحلك يوم له في ذلك الوقت، حيث فقد 7 رواد فضاء حياتهم حين تفكك مكوك تشالنجر فور إطلاقه، وكانت معلمة المدرسة الثانوية كريستينا مكوليف من أفراد الطاقم، فقد تم اختيارها لتكون أول معلمة تسافر إلى الفضاء، وبعد تلك الحادثة لم تقم ناسا بإرسال مهمات أخرى لمدة سنتين.
  • مهمة إطلاق تلسكوب هابل (مكوك ديسكفري STS-31): تم إطلاق المهمة في عام 1990م، وتألف الطاقم من 5 رواد فضاء بقيادة لورين شرايفير، واستمرت المهمة لخمسة أيام، قام فيها الطاقم بإطلاق تلسكوب هابل الفضائي وإجراء الاختبارات عليه، ومن الجدير بالذكر أن تلسكوب هابل ما زال أشهر تلسكوب إلى يومنا هذا.


الفرق بين مكوك الفضاء والسفينة الفضائية

فيما يلي أبرز الفروقات بين مكوك وسفينة الفضاء:

  • المكونات: فيما يلي الفرق بينهما:[٩][١٠]
  • المكوك الفضائي: المكوك، وخزان خارجي هائل، واثنان من معززات الصواريخ.
  • السفينة الفضائية: نظام الدفع والتوجيه، ونظام الطاقة الفرعي، ونظام الملاحة، ونظام الاتصال ومعالجة البيانات، وحمولة الأجهزة العلمية.
  • الوظيفة: فيما يلي الفرق بينهما:[٤][١٠]
  • المكوك الفضائي: نقل رواد الفضاء إلى الفضاء وإعادتهم، وإطلاق الأقمار الصناعية إلى مداراتها، ونقل مواد البناء لمحطة الفضاء الدولية، وحمل معامل العلوم لإجراء الدراسات في الفضاء.
  • السفينة الفضائية: القيام بالبعثات البحثية للفيزياء الفلكية، وببعثات البحث في النظام الشمسي، وبعثات اختبار أساسيات الفيزياء في الفضاء.
  • التصنيع: فيما يلي الفرق بينهما:[١١][١٢]
  • المكوك الفضائي: تعد المادة الأساسية في تصنيعها هي رقاقات السيليكا المقاومة للحرارة.
  • السفينة الفضائية: يتم تصنيعها من الألياف الزجاجية ومواد أخرى غير مكلفة.
  • إعادة استخدامها: فيما يلي الفرق بينهما:[٥][١٣]
  • المكوك الفضائي: يعد أول مركبة فضائية يمكن إعادة استخدام جميع أجزائها، ما عدا الخزان الخارجي الضخم.
  • السفينة الفضائية: لم يكن من الممكن إعادة استخدامها حتى 2017م، عندما أعادت شركة SpaceX استخدام مركبة فالكون 9 (Falcon 9)، التي تم إطلاقها بنجاح.

المراجع

  1. ↑ Tim Sharp, "Space Shuttle: The First Reusable Spacecraft", Space.com, Retrieved 29/11/2021. Edited.
  2. ↑ Lily Norton (1/11/2011), "8 Surprising Space Shuttle Facts", Space.com, Retrieved 29/11/2021. Edited.
  3. ↑ Space Shuttle consists of,first two minutes of flight. "Shuttle Basics", NASA, Retrieved 29/11/2021. Edited.
  4. ^ أ ب "What Was the Space Shuttle?", NASA, Retrieved 2/12/2021. Edited.
  5. ^ أ ب Tim Sharp, "Space Shuttle: The First Reusable Spacecraft", space.com, Retrieved 30/11/2021. Edited.
  6. ↑ Space Science Board, National Research Council, Scientific Uses of the Space Shuttle, Page 10. Edited.
  7. ↑ mike wall, "How the Space Shuttle Was Born", space.com, Retrieved 30/11/2021. Edited.
  8. ↑ Clara Moskowitz (30/5/2011), "The Most Memorable Space Shuttle Missions", space.com, Retrieved 30/11/2021. Edited.
  9. ↑ Space Shuttle consists of,first two minutes of flight. "Shuttle Basics", NASA, Retrieved 2/12/2021. Edited.
  10. ^ أ ب "Anatomy of a spacecraft", ESA, Retrieved 2/12/2021. Edited.
  11. ↑ "Assignment: Design a Spaceship", NASA, Retrieved 2/12/2021. Edited.
  12. ↑ National Aeronautics and Space Administration, Space Shuttle Tiles, Page 3. Edited.
  13. ↑ NADIA DRAKE (31/3/2017), "SpaceX Makes History With First-Ever Recycled Rocket", national geographic, Retrieved 2/12/2021. Edited.