صفات ومكونات المركبة الفضائية

هنالك عدد من الصفات التي يجب أن تكون موجودة في المركبة أو السفينة الفضائية المأهولة المخصصة لنقل طاقم من رواد الفضاء، وأهم هذه الصفات هي أمور تُساعد رواد الفضاء في البقاء على قيد الحياة ومنها:[١][٢]

  • أنظمة العيش والتنفس: يجب أن تكون المركبة الفضائية الخاصة في نقل مجموعة من رواد الفضاء إلى الخارج مزودة بأنظمة دعم الحياة التي يجب أن تحافظ على بقاء الطاقم على قيد الحياة أثناء مكوثهم في الفضاء الخارجي، ومن أهم وظائفها العمل على إزالة غاز ثاني أُكسيد الكربون وتقليل نسبة الرطوبة داخل المركبة قدر الإمكان للمحافظة على الهواء الداخلي قابلًا للتنفس، والسيطرة على مقدار تكثف بخار الماء لحماية المعدات الحساسة من التآكل مع الوقت.
  • أنظمة الدفع السليم: يجب أن تكون المركبة الفضائية لها القدرة على الحفاظ على مسار الرحلة على نحو دقيق وذلك لضمان عودة المركبة إلى الأرض مهما بعدت في الفضاء، إذ تحتوي وحدة الخدمة في مركبة الفضاء على 33 محركًا بالعديد من الأحجام، والمحرك الرئيسي يمتلك قدرات مناورة كبيرة للالتفات حول القمر والعودة إلى مدار الأرض وباقي المحركات تقوم بتوجيه المركبة نحو الاتجاه الصحيح.
  • القدرة على صد الحرارة: كلما ابتعدت المركبة الفضائية عن الأرض اضطرت لاستهلاك طاقة أكبر للعودة مما يؤدي لبلوغ سرعتها ثلاثين ضعف سرعة الصوت بالتالي الحرارة ستكون ضعف سخونة الحمم البركانية المنصهرة أو ما يُساوي نصف درجة حرارة الشمس، لذلك يجب أن تُصمم المركبة الفضائية بحيث تستطيع تحمل الحرارة وعدم تعرضها للتآكل والعمل على صد درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن سقوط أشعة الشمس على المركبة وبقاء الطاقم في الداخل ضمن درجات حرارة معقولة.
  • الحماية من الإشعاع: عندما تنتقل المركبة الفضائية من نطاق الأرض إلى نطاق الفضاء الخارجي فإنّها تُصبح عرضة للإشعاعات المختلفة التي تنشأ من جسيمات مشحونة وعواصف شمسية تُسبب اضطرابات لأجهزة الكمبيوتر الحساسة وإلكترونيات الطيران وباقي معدات المركبة، بالإضافة لتعرض الطاقم إلى الخطر عند تعرضه للإشعاع لفترات طويلة إلى الإصابة بالسرطان على المدى الطويل، بالتالي يجب أن تزود المركبة بأنظمة تعمل على صد هذه الإشعاعات والتقليل من خطرها قدر الإمكان.
  • الاتصال المستمر والملاحة: المحافظة قدر الإمكان على اتصال المركبة الفضائية بأنظمة الأرض للعمل على نقل المعلومات التي حصل عليها رواد الفضاء بالإضافة للعمل على توجيه المركبة الفضائية في حال فشلت أنظمتها الأساسية في العمل، والعمل على استخدام المعدات المزودة بها المركبة لنقل الصور والمعلومات بدقة عالية.
  • خفيفة الوزن: يجب أن تتمتع المركبات الفضائية بالصلابة والمتانة لمقاومتها أي عارض خارجي بالإضافة إلى أن تكون خفيفة الوزن حتى تستطيع الهروب من سحب الأرض في حال مواجهتها، لذا يتم صناعة المركبات الفضائية من الألمنيوم؛ لأنه من العناصر القوية والمتينة بالإضافة لخفة وزنه.


صفات المركبة الفضائية حسب النوع

من أهم المعلومات:

  • مركبات فضائية مأهولة: هي المركبات الفضائية التي تقوم بنقل رواد الفضاء إلى الفضاء الخارجي، بالتالي يجب أن تحتوي على مدعمات الحياة الأساسية وهي تأتي على نوعين؛ مركبات فضاء تستخدم أكثر من مرة كالمكوك الفضائي، أو مركبات فضاء تستخدم مرة واحدة فقط.[٣]
  • مركبات فضاء مدارية: وهي المركبات التي تكون مهمتها السفر لكوكب بعيد أو الدخول في مدار قمر ما، بالتالي يجب أن تحتوي على قوة دفع كبيرة للعمل على إبطائها في الوقت المناسب والدخول ضمن المدار بتقنية عالية، وأن تكون قادرة على تحمل التذبذب الكبير في درجات الحرارة والمقدرة على تخزين الطاقة في حال غياب أشعة الشمس عن الألواح الشمسية.[٤]
  • مسبار الغلاف الجوي: هي مركبة فضائية صغيرة الحجم تكون متصلة مع المركبة الفضائية الأم ويُمكنها الانفصال عنها عند الاقتراب من الغلاف الغازي لأي كوكب بهدف دراسة الغلاف الجوي الغازي للكوكب في حال تعرضه لسقوط جسم ما، بالتالي يجب أن تكون مزودة بمظلة لتُساعدها في الهبوط، وغطاء هوائي يُساعدها في دخول الغلاف الجوي.[٣]


أجزاء المركبة الفضائية

تحتوي المركبة الفضائية على عدد من المكونات الأساسية وهي:[٥]

  • وحدة الخدمة: تتكون وحدة الخدمة من نظام الطاقة الفرعي والمحرك ونظام الاتصالات ونظام التوجيه.
  • وحدة الحمولة: تتكون من مجموعة من الأدوات العلمية.
  • الوحدة الهيكيلية: هي الإطار الكهربائي الذي تتصل عليه الأنظمة الإلكترونية الخاصة بالمركبة الفضائية، وتوجد وحدة هيكلية رئيسية تقوم بتغليف وحماية باقي وحدات المركبة الفضائية.
  • نظام الملاحة: ويُطلق عليه أيضًا اسم جهاز التحكم في الموقف والمدار، وهو من أهم الأجزاء لتحافظ المركبة على توازنها وثباتها، وعن طريق هذا النظام تستطيع المركبة التحكم بوجهتها المقصودة، بالإضافة للمحافظة على توجيه الألواح الشمسية باتجاه الشمس طوال الوقت، كما يوجد داخل هذا النظام أعين استشعار يُمكنها استشعار موقع الشمس والنجوم وبالتالي توجيه المركبة باتجهها بالشكل المناسب.
  • نظام معالجة البيانات: يتكون هذا النظام من ذاكرة داخلية ومعالجات وأنظمة تحويل من بيانات تناظرية إلى رقمية، ومن رقمية إلى تمثيلية.
  • حمولة العلوم: هي مجموعة من الأدوات والتجارب العلمية ويعتمد عددها ونوعها على أهداف المهمة وحجم المكونات الفردية لها، ويتم تمويل هذه الأدوات العلمية عن طريق الدول الممولة للبعثة العلمية.


مهام المركبة الفضائية

فيما يلي أهم مهام المركبة الفضائية:[٥][٦]

  • الدفع: تقوم المركبة الفضائية بتوفير قوة الدفع اللازمة لتنقل المركبة الفضائية إلى مدار أعلى أو قيامها بالهروب من مدار ما، وإما تحتوي المركبة نفسها على مركبة خاصة بالإطلاق أو أنّها تمتلك وحدة دفع خاصة تكون متصلة بها قابلة للتخلص منها عند القيام بالمناورات المدارية أو عند تعديل مدار ما، ويكون الدفع بعدة طرق إما عن طريق الدفع الكهربائي أو الدفع الكيميائي أو الدفع بواسطة الطاقة الشمسية، كما يوجد بحث جديد بخصوص الدفع الإلكتروستاتيكي.
  • القوة: تقوم المركبة الفضائية بتوفير الطاقة الكافية وتوزيعها لتشغيل كافة أنظمتها الفرعية بالإضافة إلى أدواتها، ويتم ذلك عن طريق الألواح الشمسية؛ فيتم تحويل الطاقة من الشمسية إلى الكهربائية، وعند حدوث خسوف للمركبة الفضائية يتم توليد الطاقة عن طريق بطاريات خاصة.
  • التنقل: العمل على انتقال المركبة الفضائية من المكان الذي توجد فيه إلى المكان المستهدف، أو العمل على توجيه الألواح الشمسية باتجاه الشمس لكسب الطاقة.
  • إجراء الاتصالات: يقوم نظام الاتصالات بالعمل على إرجاع البيانات العلمية التي يحصل عليها رواد الفضاء، ومساعدة رواد الفضاء على العودة إلى سطح الأرض بالإضافة لمراقبة حالة ووضعية المركبة الفضائية، وتتم عملية الاتصال بواسطة مجموعة من الأطباق والهوائيات عالية أو منخفضة التردد.
  • معالجة البيانات: تقوم المركبة الفضائية بتلقي المعلومات من الأرض على شكل أوامر أو بشكل تسلسلات فردية يتم تنفيذها في أوقات محددة، ثم يتم معالجة الأوامر عن طريق نظام معالجة الأوامر وتنفيذ الأوامر أو تخزينها للاستفادة منها لاحقًا.
  • اكتشاف الفضاء الخارجي: كانت إحدى مهمات المركبات الفضائية اكتشاف ماهية الكواكب المكونة لنظامنا الشمسي وذلك بمعرفة الغازات المكونة للكواكب الغازية كالمشتري وزحل.
  • الإجابة على الأسئلة المبهمة: العمل على إيجاد إجابات واضحة لأسئلة الإنسان حول تاريخ الكون، وما يُحيط بنا من كواكب خارجية عن طريق معالجة المعلومات وتحليل التحديات التي يحصل عليها رواد الفضاء من رحلاتهم بواسطة المركبات الفضائية.[٧]

المراجع

  1. "Top Five Technologies Needed for a Spacecraft to Survive Deep Space", nasa, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  2. "What metals are used in spaceships and why?", howthingsfly.si, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  3. ^ أ ب "SPACECRAFT SYSTEMS", braeunig, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  4. "SPACECRAFT SYSTEMS", braeunig, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  5. ^ أ ب "Anatomy of a spacecraft", esa, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  6. "NASA’s top 5 greatest missions", medium, Retrieved 11/10/2021. Edited.
  7. "Why We Explore", nasa, Retrieved 11/10/2021. Edited.