كيف تعمل المركبة الفضائية حتي تصل الي وجهتها بنجاح قاطعة الألف من الكيلومترات منذ إنطلاقها من سطح الأرض حتي الفضاء ، ما هي سرعة المركبة الفضائية وماهي أنواع المركبات الفضائية وماهي مكونات المركبات الفضائية وماهي قوة وقدرة المركبة الفضائية ، وكيف يحافظ تصميم المركبة الفضائية علي سلامة طاقم المركبة من رواد الفضاء ؟ وسعر السفر إلي الفضاء ؟ 

المركبة الفضائية :

تعتبر المركبة الفضائية أحد الشواهد القوية علي التقدم التكنولوجي للإنسان فمن خلال المركبات الفضائية أصبح الإنسان قادرا علي السفر في الفضاء الفسيح بعد أن كان حلمه في بدايات القرون الماضية هو الحصول علي وسيلة نقل تمكنه من قطع بضعة كيلو مترات علي الأرض  ، المركبة الفضائية هي مركبة أو آلة مصممة للطيران في الفضاء الخارجي. وتتعدد الأهداف المحددة لها بإختلاف أنواعها وتركيبها. 

المركبة الفضائية :

للمركبات الفضائية دور كبير في إستكشاف الفضاء فمن خلال تلك الرحلات تم إكتشاف الكثير من أسرار الفضاء ومكوناته والمجرات ومميزات الكواكب ، وبالتالي تطورت وزادت البيانات والمعلومات عن كوكبنا الفسيح .

المركبة الفضائية هي مركبة تكون عادة مأهولة برائد فضاء أو أكثر وتكون قادرة على الوصول إلى الفضاء الخارجي ، محمولة على صاروخ قوي يقلع بها من محطات أرضية إلي الفضاء 

المركبة الفضائية هي مركبة يمكنها نقل الأشخاص والمعدات إلى ما وراء الغلاف الجوي للأرض عبر الفضاء إلى الكواكب الأخرى إذا أمكن ذلك أو إلي المحطات الفضائية أو المدارات والعودة إلى الأرض مرة أخرى. 

هناك أشكال مختلفة لدفع المركبات الفضائية ولكن يتم دفع معظم المركبات الفضائية بواسطة محركات صاروخية تطلق غازات عالية الحرارة معاكسة لإتجاه الإنطلاق ، فقد تستخدم المركبات الفضائية التي لا تحتاج إلى الإنفصال دافعات أيونية أو طرق أخرى أكثر كفاءة.

نظرًا للكمية الكبيرة جدًا من الطاقة اللازمة للتحرك بعكس الجاذبية الأرضية ، عادة ما تكون المركبات الفضائية مكلفة جدا في البناء والإطلاق والتشغيل. 

أنواع المركبات الفضائية :

المركبة الفضائية المأهولة :

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.

مركبات فضاء مدارية : 

مركبات الفضاء المدارية هي المركبات التي تكون مهمتها السفر للكواكب البعيدة 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 الإختلاف الكبير في درجات الحرارة والقدرة على تخزين الطاقة في حال غياب أشعة الشمس عن الألواح الشمسية.

مسبار الغلاف الجوي : 

مسبار الغلاف الجوي هي مركبة فضائية صغيرة الحجم تكون متصلة مع المركبة الفضائية الأم ويُمكنها الإنفصال عنها عند الاقتراب من الغلاف الغازي لأي كوكب بهدف دراسة الغلاف الجوي الغازي للكوكب ، بالتالي يجب أن تكون مزودة بمظلة لتُساعدها في الهبوط، وغطاء هوائي يُساعدها في دخول الغلاف الجوي

صفات ومكونات المركبة الفضائية :

هناك عدد من الصفات التي يجب أن تتوافر في المركبة أو السفينة الفضائية المأهولة وذلك للحفاظ على بقاء طاقم المركبة علي قيد الحياة ، وأهم هذه الصفات هي :

أنظمة العيش والتنفس : 

يجب أن تكون المركبة الفضائية المخصصة لنقل مجموعة من رواد الفضاء إلى الخارج مزودة بأنظمة دعم الحياة والحفاظ علي سلامة طاقم المركبة الفضائية ، ومن أهم وظائفها العمل على إزالة غاز ثاني أُكسيد الكربون وتقليل نسبة الرطوبة داخل المركبة قدر الإمكان للمحافظة على الهواء الداخلي قابلًا للتنفس .

أنظمة الدفع السليم : 

يجب أن تكون المركبة الفضائية لها القدرة على الحفاظ على مسار الرحلة على نحو دقيق وذلك لضمان عودة المركبة إلى الأرض ، إذ تحتوي وحدة الخدمة في مركبة الفضاء على 33 محركًا مختلفة الأحجام والمحرك الرئيسي يمتلك قدرات كبيرة للإلتفات حول القمر والعودة إلى مدار الأرض وباقي المحركات تقوم بتوجيه المركبة نحو الإتجاه الصحيح.

القدرة على صد الحرارة : 

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 بالإضافة إلي كلما إبتعدت المركبة الفضائية عن الأرض إضطرت لإستهلاك 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 .

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 إضطرابات 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.

الإتصال المستمر والملاحة وخفة الوزن :

نظام الملاحة : ويُطلق عليه أيضًا إسم 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 بإتجاه الشمس طوال الوقت ، كما يوجد داخل هذا النظام أعين إستشعار يُمكنها إستشعار موقع الشمس والنجوم وبالتالي توجيه المركبة باتجهها بالشكل المناسب.

كما يمكن من خلاله المحافظة قدر الإمكان على إتصال 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 إستخدام المعدات المزودة بها المركبة لنقل الصور والمعلومات بدقة عالية ، كما 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 .

المكوك الفضائي : 

المكوك الفضاء يعتبر أيضًا المكوك الفضائي من المركبات الفضائية ، يحمل مكوك الفضاء معه الأقمار الإصطناعية والمعدات ويستطيع المكوك أن ينقل حمولة إلى الفضاء تزن 32 طن ، ومن أهم مميزات هذه المركبة هو أنه يعاد إستخدامها جزئيا ، فالمكوك الفضائي مركبة مكونة من ثلاثة أقسام رئيسية المركبة المأهولة التي تطوف في الفضاء ويطلق عليها إسم المكوك وخزان خارجي للوقود السائل وصاروخان للدفع.

المركبة الفضائية

يبدأ المكوك إقلاعه بشكل عمودي كالصاروخ التقليدي ثم يتم فصل الصاروخان اللذان يعملان بالوقود الصلب بعد نفاد الوقود ويستمر المكوك في الصعود بقوة دفعه بمساعدة خزان الوقود الخارجي حتى تصل المركبة الفضائية وحدها إلى الفضاء الخارجي وينفصل الخزان الفارغ ويسقط في المحيط، وذلك بعدما تتم دورتها المغزلية حول الأرض لإكتساب سرعة الهروب من الجاذبية الأرضية وتقدر ب 11.93 كيلو متر بالثانية ، وبعد أن يُتم المكوك مهمته يعود ثانيةً إلى الأرض ويهبط طبقًا لعملية هبوط ذات مسار معين يتابع فيه الهبوط ثم الصعود ثم الهبوط بغرض خفض درجة حرارة العازل الحراري وخفض السرعة، وفي المرحلة الأخيرة من الهبوط يتبع المكوك نظام هبوط الطيران الشراعي لعدم وجود محرك في المكوك إلى أن يرسو على الأرض. ويتميز المكوك الفضائي أنه يستطيع القيام بأكثر من رحلة.

يمكن للمكوك الفضائي أن ينقل الأقمار الصناعية والمركبات الأخرى في حجرة الشحن الخاصة بالمركبة الفضائية لنشرها في الفضاء ، ويمكنه أيضًا الإلتقاء بمركبة فضائية تدور في مدارات لتزويد رواد الفضاء بالخدمات التي يحتاجونها أو إعادة الإمداد أو الصعود على متنها أو استعادتها للعودة إلى الأرض ، علاوة على ذلك يمكن للمركبة أن تكون بمثابة منصة فضائية لإجراء التجارب وأن تكون مرصد للأرض والأجسام الكونية لمدة تصل إلى أسبوعين تقريبًا.

تاريخ المركبات الفضائية :

كانت فوستوك 1 هي المركبة الفضائية الأولى والمركبة الفضائية المأهولة الأولى في التاريخ حيث كانت أول رحلة طيران فضائية مأهولة يوم 12 أبريل عام 1961 حين دار رائد الفضاء السوفييتي يوري جاجارين حول الأرض في السفينة الفضائية فوستوك 1 في رحلة استغرقت 108 دقائق ، وبهذا أصبح يوري جاجارين أول إنسان يعبر إلى الفضاء الخارجي

بينما كانت أول رحلة مأهولة للقمر في 21 ديسمبر 1968 عندما أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية المركبة الفضائية أبولو8 والتي دارت حول القمر ثماني مرات ثم عادت إلى الأرض بعد إتمام مهمتها بنجاح ، وفي 20 يوليو 1969 هبط رائدا الفضاء الأمريكيان نيل أرمسترونج وإدوين ألدرين الابن بمركبتهما أبولو 11 على سطح القمر حيث أصبح أرمسترونج أول إنسان تطأ قدماه سطح القمر .

وخلال سبعينيات القرن العشرين طور رواد الفضاء مهارات مختلفة للبقاء في الفضاء على متن محطتي الفضاء سكايلاب وساليوت ، وفي عامي 1987 و1988 دار رائدا فضاء سوفييتيان لمدة 366 يومًا متتابعًا على متن مركبة في الفضاء.

مكونات المركبات الفضائية :

تتكون معظم المركبات الفضائية من نفس الأجزاء وهي:

الألواح الشمسية التي تعمل على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهربائية لإمداد المركبة بالطاقة لأداء وظائفها.

خزانات الوقود لدفع حركة المركبة الفضائية وعادة ما تكون هذه الخزانات على هيئة مفاعلات نووية مصغرة.

كاميرات للرصد والمراقبة وهي أجهزة حواسيب ذات جودة عالية ومزودة بالعديد من البرمجيات الذكية.

أدوات لإستقبال البيانات والمعلومات وإرسالها وذلك لضمان بقاء المركبة على إتصال مستمر بالأرض.

المحرك الذي من خلاله تنطلق المركبات الفضائية لتنفيذ مهامها ومن أهمها :

المحرك الكيميائي : 

كان أول استخدام له في العام 1980 ويُعد الصاروخ الكيميائي الأسرع على الإطلاق تم بناء محركه لإطلاق الأقمار الصناعية .

محرك النبضة البلازمي :

كان أول إستخدام له عام 1957 ويعتقد أنه نظام الدفع الأسرع الذي تمكن العلماء من بناءه حتى الآن، 

وكذلك المحرك الإنصهاري الذي يشبه إلي حد كبير تلك المحركات المستخدمة في الصواريخ العادية مع قوة أكبر  .

بعض حوادث الفضاء : 

أبولو 1 - 1967 : 

وقع أول حادث مميت في تاريخ رحلات الفضاء الأمريكية في 27 يناير 1967 ، أثناء الإستعداد لأول مهمة مأهولة لبرنامج الفضاء أبولو، حيث اندلع حريق في وحدة القيادة في أبولو 204 أثناء عملية محاكاة إطلاق في محطة كيب كانافيرال الجوية في فلوريدا، مما أسفر عن مقتل ثلاثة من رواد الفضاء .

سويوز 1 - 1967 : 

بعد ثلاثة أشهر فقط من حريق أبولو 1، أصبح رائد الفضاء الروسي فلاديمير كوماروف أول حالة وفاة في رحلة فضائية عندما تحطمت سويوز 1 ، وهي أول مركبة فضائية سوفيتية كانت تهدف إلى الوصول إلى القمر، تحطمت على الأرض في 24 أبريل 1967. 

سويوز 11 - 1971 :

أطلق الروس أول محطة فضاء في العالم Salyut-1 ، في أبريل 1971 ، وفي يونيو، قضى ثلاثة رواد فضاء على متن سويوز 11 ثلاثة أسابيع في إجراء التجارب وتسجيل الملاحظات في محطة الفضاء. وعند رحلة العودة في 30 يونيو ، عادت المركبة الفضائية بشكل طبيعي وهبطت هبوطًا تلقائيًا دون مشكلات. ولكن عندما فتح الفريق الأرضي فتحة المركبة ، وجدوا أن رواد الفضاء الثلاثة لا يستجيبون. 

يبدو أنه قد فتحت فتحة تهوية معيبة وفقدت المقصورة ضغط الهواء داخلها ومن المحتمل أن رواد الفضاء الذين لم يرتدي أي منهم بدلات فضائية، اختنقوا حتى الموت قبل 30 دقيقة من الهبوط.

سعر بدلة الفضاء :

وبالطبع بسبب العوامل الجغرافية والمناخية القاسية والمتغيرة فى الفضاء ، فيجب عليك إرتداء بدلة الفضاء الخاصة ، والتى يبلغ سعرها حوالى 11 مليون دولار .

سعر السفر إلي الفضاء  : 

سعرت روسيا ثمن المقعد الواحد داخل المركبة الفضائية ، بقيمة 75 مليون دولار وهذا السعر المتفق عليه بين ناسا وروسيا .

أما الشركات الخاصة  مثل "Space X" و"Boeing" ، فقد أعلنوا عن إمكانية إرسال رحلات خاصة للفضاء، ومن المتوقع أن تبلغ تكلفة المقعد الواحد قرابة 58 مليون دولار.