ريادة الفضاء

موضوع: ريادة الفضاء الجمعة يوليو 08, 2011 7:02 am

ريادة الفضاء

مقدمة :
حلم الإنسان منذ القدم بالتحليق في الفضاء مثلما تفعل الطيور وترجع أولي محاولات الطيران إلى عباس بن فرناس عام 880 ميلادية ولكن باءت محاولاته بالفشل إذ كسر عموده الفقري فكانت ضريبة غالية دفعها هذا العالم الفلكي في سبيل الوصول إلى غاية سامية لنفع البشرية وبذلك اعتبر رائد الطيران واستمرت محاولات الطيران.
حتى أثبت عالم الرياضيات الفونسو ( 1608 إلى 1680 ) علميا خطا بن فرناس أن الإنسان لا يستطيع الطيران على حساب قوة عضلاته المحركة كما يفعل الطير و السبب في ذلك انه سيحتاج إلى اجنحة لا تقل عن ستة أمتار و ستكون ثقيلة بحيث يتعذر على عضلاته تحريكها باستمرار وبالسرعة الكافية علما بأنه في حالة الطير العضلات المحركة للأجنحة تبلغ نحو ثلث وزن الطائر وبناء على ذلك حاول الإنسان الاستعاضة بوسائل أخرى للطيران كالطيران الشراعي والبالونات و المناطيد ثم الطائرات ذات المحركات الميكانيكية.
ثم انتقل حلم الإنسان لما وراء الأرض فبدا الناس يتطلعون نحو السماوات بدهشة وذهول وقبل أن يفهموا شئ عما يشاهدونه عبدوا الشمس والقمر والكواكب كآلهة وعندما عرفوا تحركات الأجسام المنتظمة في الفلك اتخذوها مقياسا للزمن وأساسا للتقويم من خلال دراستها عن طريق التلسكوبات الفلكية لرؤية الأشياء البعيدة و لمعرفة المزيد سعى الإنسان لاستكشاف الفضاء اكثر و
اكثر فوجد خارج الغلاف الجوي فراغ مليء بأجرام الكون المهولة العدد الذي خلقها الله تبارك و تعالى منذ 15 بليون سنة على حسب تقدير العلماء 0تتسم حركتها بالاتزان بقوانين ازلية من صنع خالق السموات و الارض و يقول الحق " " إن كل شئ خلقناه بقدر " . كما ينبغي أن لا نغفل شيئا هاما لله حكمته في خلق كل كائن حي بتكوين جسماني يختلف عن غيرة ليتكيف به وفقا لمتطلباته وميز الله الإنسان بالعقل وسخر له ما في الكون واستعاض الإنسان
قدرة الله في خلق الطيور :
يقول الله غز وجل " ولقد كرمنا بني آ دم وحملناهم في البر والبحر ورزقناهم من الطيبات وفضلناهم على كثير ممن خلقنا تفضيلا " كما قال تعالى " سنريهم آياتنا في الأفاق وفي أنفسهم حتى يتبين لهم انه الحق " عندما ميز الله الطير بالقدرة على الطيران التى لم يعطيها للإنسان فقد زود الله عز وجل الطير بما يلائم القدرة على الطيران فالطيور من أخف الحيوانات وزناً وذلك لرقة عظامها و تجويفها ليلائم ذلك الطيران وشكل الطيور زورقي لتزيد من قدرتها على الطيران جناحي الطيور متساويان في الطول وعدد الريش و ترتيبه و أطواله منظمة بدقة متناهية ليساعده ذلك على حفظ الطيران وحفظ درجة حرارة الجسم ورطوبته 0 للطيور التي تطير في السماء قوة بصر حادة لتتمكن من رؤية غذائها من مسافات عكس الطيور التي لا تطير فهي لا تتمتع بحدة البصر لأنها ليست في حاجة لذلك فالطعام أمامها كما أن بالرئتين أكياس هوائية تفوق الرئتين حجمًا لتزيد السعة التنفسية للطير و تقلل من وزن جسمه النوعي وكثافته فتزيد من قدرته على الطيران و بعض الطيور ذات أجنحة عريضة لتكون مناسبة للطيران وسط التيارات الهوائية المضطربة مثل طائر الكوندور و هو من النسور الضخمة و حينما يهبط طائر اللقلق على قمم الأشجار فهو يحسب حساب كل ضربة جناح كما يختلف شكل المنقار و الأرجل تبعا لنوع الغذاء و اتصال أجنحة الطير تكون من أعلي عظام القفص وهذا يمنع انقلاب الطائر أثناء الطيران بالإضافة إلى أن للطيور القدرة على الوقوف و النوم على الأغصان دون أن تتعرض للسقوط حتى و لو كانت الرياح شديدة و يرجع ذلك إلى العضلات المحركة لأصابع القدم القوية التي تؤهل الطائر للقيام بهذه العملية حيث يثنى الإصبع الخلفي إلى الأمام و الإصبع الأمامي إلى الخلف فتتعاون الأصابع في الإمساك بالغصن ، كل ما سبق يدل على أن ثمة قصداً و تدبيراً و عناية أرادت و خططت و نفذت ما أرادت لهذه الكائنات لتتمكن من الطيران و العيش و التحليق على الأرض و في السماء
هل السماء قريبة :
حاول الإنسان أن يلمس السماء وما يراه فيها معتقدا أن المسافة ليست ببعيدة مع عدم تقديرة الصحيح لحجم الأشياء وتكوينها المادي فأخذته روح المغامرة و بدأ بالوصول إلى السماء بالبالون أو المنطاد التى اعتمدن فكرته على تسخين الهواء داخل البالون فيؤدى ذلك الى ارتفاعه لاعلى لأنه يصبح أخف وزنا من الهواء ويتم التسخين باستخدام موقد غازى ثم يوضع المنطاد في مهب الرياح التي يرغب التحرك في اتجاهها. أول من صمم منطاد الهواء الساخن الأخوان الفرنسيان ارفيل وولبور رايت وطارا فيه في احدى وعشرون من نوفمبر1783 و كان أول انطلاق ناجح وفي القرن التاسع عشر استخدم الإنسان مناطيد لها محركات وملئت بغاز الهيدروجين الأخف وزنا من الهواء و انتشرت هذه المناطيد في الثلاثينات من هذا القرن ثم تطورت إلى مناطيد صلبة ذات جذوع هيكلية من سبائك خفيفة و غير صلبة عديمة الهيكل و نصف صلبة تجمع بين النوعين الأولين والمناطيد الصلبة مثل منطاد هندنبرج قليل الحظ قد اختفت آما المنطاد غير الصلب هي الشائعة اليوم يتكون المنطاد الصلب من غلاف كبير من البوليستر مملوء بالهليوم تعلق أسفله مقصورة للركاب وداخل الغلاف يوجد كيس كبير ذو جزأين يسمى حجيرة المنطاد و تسخين الهواء داخل الحجيرة يرفع مقدمة المنطاد أو يحفظها ومحركات المراوح على المقصورة تحرك المنطاد إلى الأمام بينما تضبط أربع متوازنات المسار و الارتفاع وهذه المناطيد ذات منظر جذاب لافت للانتباه مما جعلها وسيلة محبوبة للإعلانات الهوائية .
كيف كانت الطائرة الأولى :
بدأت التجارب على الطائرات الشراعية التي تحاكي في طيرانها تحليق الطيور وجناحا الطائرة مقوسان قليلا وهذا يولد دفعا علويا في أثناء انسياب الطائرة عبر الهواء يكفي لحملها وكانت المشكلة الكبرى توليد قدرة كافية لرفع الطائرة ودفعها إلى الأمام لتحمل بشرا وأتي حلها
باختراع محرك الاحتراق الداخلي على يد الأخوان رايت صناع الدراجات اللذان اظهرا تقدماً ملحوظاً بتصنيع محركهما البنزيني ومارسا الطيران الشراعي كثيراً و في سبعة عشر من ديسمبر عام1903 قاما بأول طيران ناجح في كارولينا الشمالية عند مرتفعات قتل الشيطان وكان اورفيل رايت هو الطيار و مدة الرحلة اثنى عشر ثانية على ارتفاع ثلاثة أمتار لمسافة حوالي أربعين متراً وكانت الطائرة مصنوعة من قماش القنب و الخشب حول محرك قدرته اثنى عشر حصاناً وكان أطول طيران حققه آورفيل قد استغرق خمسة وسبعون دقيقة على ارتفاع قارب مائة متر وبعد طيرانهما الناجح ببضع سنوات تنبهت الحكومة الأمريكية إلى أهمية الطيران وكان الطيران في أول عهدة يعتبر رياضة خطرة و كانت الطائرات تبنى للمتحمسين فقط 0سرعان ما طرأت التحسينات المتتالية على الطائرات فاستبدل بالهيكل الخشبي القماش المفتوح بهياكل معدنية مقفلة صنعت من الألومنيوم خاصة وجهز الهيكل بمقعدين أحدهما للطيار و الآخر للراكب و طور المحرك النفاث للطائرة الذي يدفع الطائرة إلى الأمام بواسطة الدفع الذي تحدثه غازات العادم الساخن المطرودة بسرعة عالية إلى الخلف ولقد تنوعت الطائرات في أشكالها وتعددت في أغراضها مثلاً فهناك طائرات لنقل الركاب مثل البوينج كما أن هناك طائرات البضائع لتحميل و تفريغ البضائع كم ان هناك طائرات تستخدم كمقاتلات جوية لإلقاء القنابل كذلك الطائرات العمودية او الراسية الإقلاع التى لا تستخدم الممرات للإقلاع بل مراوح لتفريغ الهواء والصعود العمودي .

استكشاف الفضاء :
كان السفر إلى الفضاء مجرد حلم حتى الرابع من أكتوبر عام الف وتسعمائة سبعة وخمسون عندما أطلق أول قمر صناعي دار حول الأرض ثم أطلق بعده عشرات من مستكشفات الفضاء بدون طيارين ثم جاءت فكرة بناء محطة مدارية كنقطة انطلاق جيدة من الفضاء الى الفضاء بمركبة الفضاء التي تطلق من هذه المحطة والتى ستتجنب التغلب على جاذبية الأرض لتبدأ رحلتها من هناك تلى ذلك فكرة ريادة الفضاء باستخدام مكوك الفضاء كخطوة هامة في استكشاف الفضاء , تلك كانت مراحل غزو الفضاء والان دعنا نتحدث عن غزو الفضاء بشيء من التفصيل.
ان الارض بمثابة مغناطيس كبير يجذب الاشياء إلية و هذا المغناطيس قابع في باطن الارض على عمق ستة الاف و أربعمائة كيلومتر تحت اقدامنا و شد الجاذبية الأرضية للأجسام يعتمد على الكتلة التى هي كمية المادة الموجودة بالجسم وكلما بعد الجسم عن الارض ضعفت جاذبيتها ولكي نتخلص من الجاذبية الأرضية لابد ان نقفز في الفضاء بسرعة لا تقل عن 11.2 كيلومتر لكل ثانية و تسمى سرعة الإفلات من خلال قوة دفع سريعة و فائقة ارتكازاً على فكرة عمل للعالم الكبير إسحاق نيوتن هى ان لكل فعل رد فعل مساوي لة في المقدار و مضاد لة في الأتجاة فعندما تنطلق الرصاصة من البندقية فليست هي الوحيدة التي تندفع بل ان البندقية ترتد أيضا إلى الوراء فتصدم أكتافنا فكان الفكاك إلى الفضاء ليس إلا عن طريق الدفع الصاروخي .
كيف ينطلق الصاروخ الغازى للفضاء ? يبدا الصاروخ في الاندفاع راسياً برد الفعل الناتج عن انبثاق الغازات الساخنة المولدة في حجرة الاحتراق وتزداد السرعة وعندما تبلغ 40 الف كيلومتر في الساعة تنفلت من الجاذبية خارج الغلاف الجوي حاملا مركبة الفضاء او القمر الصناعي ولتسهيل عملية القذف صنع الصاروخ بحيث لا ينفلت الصاروخ كليا من جاذبية الارض بل يوضع أعلا الصاروخ صاروخا آخر اصغر ثم صاروخا ثالثا يشتغل كل منهم فى مرحلة وبهذه الكيفية يتكون الصاروخ من ثلاث محركات صاروخية تمثل ثلاث مراحل وليتم الدفع الصاروخي فأنه يحتاج الى آمرين الأول الوقود والثانى الأكسجين الذى يساعد على الاشتعال والذى ينعدم فى الفضاء, عند احتراق وقود المحرك الصاروخي الأول يسقط ويترك عبء دفع الصاروخ المنطلق بسرعة والأخف وزناً على محرك المرحلة الثانية و الثالثة اللذان يعتمدان على الوقود السائل مثل الكحول والهيدروجين السائل اللازم .
توجيه الصاروخ :
ان كل وسائل النقل التي تتحرك بها جهازين أحدهما لدفع المركبة إلى الحركة و الآخر لكبح السرعة وإيقافها فنجد الكابح على الارض
يعتمد على زيادة الاحتكاك بين العجلات لآي مركبة مع الارض او الهواء او الماء فيؤدي إلى تقليل السرعة حتى تمام الوقوف اما في الفضاء لا هواء و لا ماء ولا ارض اما فمتى سار الصاروخ فلن يقف حتى يكون هناك عامل آخر يشده فى الاتجاه العكسى او يجره الى الوراء لذلك كان لابد ان يقذف الصاروخ فى البداية فى مسار مضبوط لان الخطأ الصغير فى البداية يسبب خطأ كبير فى النهاية الصاروخ فى البداية فى مسار مضبوط لان الخطأ الصغير فى البداية يسبب خطأ كبير فى النهاية على انه يمكن التحكم فى الصاروخ بعد انطلاقة عن طريق منافث نافورية من الغاز تنطلق باتجاه السير وتكفى دفعه خفيفة لتقليل السرعة حيث لا جاذبية هناك وهى عبارة أوعيه معبأة بغاز مضغوط يطلق منة مقدار قليل فى كل مرة فتعمل عمل الفرامل اما توجية الصاروخ في الفضاء فيتم بواسطة ريشة توجية (قطعة معدنية في المؤخرة )
تعمل عمل دفة السفينة حيث تندفع الغازات فتضغط على تلك القطع المعدنية فتوجه حركة الصاروخ عن طريق حجيرات احتراق صغيرة عديدة السيقان بها لتعطي دفعاً في الاتجاه المطلوب إما جانبياً او إلى أعلى او إلى اسفل .
يبلغ وزن الصاروخ 121926 كجم ويبلغ ارتفاعه 242 م بقمة الصاروخ كبسولة ( قمرة ) يجلس فيها رجل الفضاء وتحمل معه الاجهزة الدقيقة والكمبيوتر والراديو والأكسجين ومعدات السلامة وتزن جزءا صغيرا من وزن الصاروخ فلا تزيد عن 1524 كجم اما باقى وزن الصاروخ فهو وزن الوقود. القسم الأعظم من الوقود يحترق فى الراحل الاولى عندما تكون جاذبية الارض اشد ما يكون يوضع الوقود فى صهاريج كبيرة وعند استنفاذ الوقود من كل صاروخ يتم التخلص من الصهريج الفارع.

مكوك الفضاء :
فى الماضى كان غزو الفضاء يتم عن طريق سفينة محمولة على الصاروخ ثلاثى المراحل كما سبق الحديث عنة لكن ثم تطور حدث فى السفر الى الفضاء فأصبح يتم الان عن طريق مكوك والاسم هنا مأخوذ من السفر والعودة المتكرر .
يتكون المكوك من جسم بشبة الطائرة مقدمته انسيابية ليقاوم الهواء وتقلل من مقاومة احتكاك الهواء في عمليتي الصعود و الهبوط ويندفع مكوك الفضاء راسياً في السماء بواسطة توأم من صواريخ معززة و خزان خارجي للوقود و تستخدم الصواريخ وقوداً صلباً يغذي المحركات الثلاثة الرئيسية للمكوك بالوقود السائل وعند ارتفاع 43 كيلومتر فوق سطح الأرض وبعد حوالي دقيقتين من الإطلاق تستنفذ الصواريخ المعززة آخر أوقية من وقودها تنفصل الصواريخ
المساعدة وتسقط اسفل إلى المحيط ويستمر مكوك الفضاء في الطيران بواسطة محركين صغيرين ليصل إلى مدارة في الفضاء الخارجي على ارتفاع 175 ميلاً و قبل أن يصل المكوك إلى مدارة بوقت قصير ينفذ وقود الخزان الخارجي و ينفصل الخزان ويحترق أثناء اختراقه الغلاف
الجوي للأرض فهو أحد أجزاء المكوك التي لا تستخدم مرة أخرى وفي المدار يتخذ المكوك وضعاً مقلوبا وأبوابه مفتوحة اتجاه الأرض إلا إذا كان سيطلق قمراً صناعياً وعندما يستعد للهبوط وقد أصبح وزنه ضيئلاً يعادل 94 طناً تقريباً فإنه يستدير لتواجه محركاته اتجاه طيرانه وتشغل محركاته لتبطئ المكوك وبعد أن يعتدل مرة أخرى ليصبح سطحه السفلى مواجهاً للأرض تبدأ رحلة المكوك عائداً للأرض باستخدام محركات صاروخية صغيرة لتحريك مكوك الفضاء منه مداره فى الفضاء الخارجى ليدخل الغلاف الجوى إلى الأرض وأثناء اختراقه للغلاف الجوى تتلون بعض أجزاؤه باللون الأحمر لارتفاع درجة حرارتهـــا نتيجة للاحتكاك
بهواء الغلاف الجوى ولذلك يغطى جسم مكوك الفضاء بمواد شديدة المقاومة للحرارة ويحلق اتجاه الأرض كطائرة شراعية ليلامس الأرض
بسرعة حوالى 220 ميلاً لكل ساعة. وأثناء اقترابه من الأرض يتخذ المكوك دورات عديدة واسعة على فى شكل S تساعد على إبطاء حركته ويتم التحكم فى هذه الدورات وفى زاوية الهبوط بواسطة الحاسبات الآلية ثم تبرز عجلات الهبوط قبل ملامسة الأرض.

حول الأرض :
عندما يقترب موعد انطلاق الصاروخ الى الفضاء وينتهى العد التنازلى الى الصفر يندلع اللهب ويعلو هدير المحركات ويمكن رؤية وهج الغازات المحترقة تحت الصاروخ . يبدأ الصاروخ التحرك ببط وينتزع الصاروخ من القاعدة الانطلاق ثم تزداد سرعته ولا يمضى وقت قصير حتى يعود لا يرى منه الا وهجه الأزرق فى السماء متجها الى السماء والنجوم . فوحدات المسافة التى نعتمدها فى القياس على الارض مثل الكيلو والميل تعتبر صغيرة عندما ننتقل للفضاء فالقمر يبعد عنا الف كيلو وهو اقرب جرم سماوى اما الكواكب السيارة كالزهرة فهى نبعد عنا 41 مليون كيلو متر والمريخ 56 مليون كم وعطارد 80 مليون كم اما المشترى 624 مليون كيلو وزحل 1268 مليون كم ، اورانوس 2702 مليون كم ، بنتون 4320 مليون كم , بلوتو وهو ابعد الكواكب فى مجموعتنا الشمسية فيبعد عن الارض بمسافة 4249 مليون كم اى ما يقرب من 2ّ4 مليار كم اما عن النجوم فاقرب واحد لنا يسمى الظلمان ويستغرق ضوءه اكثر من اربعة أعوام للوصول الينا ماضيا فى سبيله بسرعة 300000 كم / ثانية والسنة الضوئية التى نستعملها لقياس المسافات بين النجوم فى الفضاء تعادل 946 مليون كم

ان أرضنا وغيرها من المجموعة الشمسية تسير فى مدارات حول الشمس وقد يتساءل البعض منا عن السبب الذى يجعلها تحافظ على مداراتها ثابتة . ان السبب هو جاذبية الشمس التى تسعى الى اجتذاب الكواكب اليها ولكنها لا تستطيع وذلك لان الكواكب تدور والدوران ينتج عنة قوى مضادة تعرف بقوة الطرد المركزية وعندما يتساوى قوة جاذبية الشمس مع قوة الطرد المركزي يثبت مكان الارض فى الفضاء . فلولا دوران الارض لا نجذبنا للشمس واحترفنا ولولا جاذبية الشمس لمسارات الارض فى خط مستقيم وضعنا بعيدا عن الشمس مصدر الطاقة والدفى على الارض ولهلكنا فسبحان من قدر وابعد كل شى فى الوجود اما عطارد والزهرة وهى اقرب للشمس فأنها يسيران بسرعة تفوق سرعة الارض لمقاومة الجاذبية الاكبر للشمس نتيجة القرب حتى يتساوى ايضا قوة الطرد المركزي مع قوه الجاذبية للشمس فيكون لهما مكانين ثابتين بالنسبة للشمس بمسافة اكبر من الارض مثل المشترى وزحل واورانوس ونبتون وبلوتو فأنهم يسيروا بسرعة إبطي وانه قادر على نقل رواد الفضاء والأقمار الصناعية و مؤن محطات الفضاء من الارض إلى الفضاء و العكس .

» مكوك الفضاء
» التقدم التكنولوجي في مجال الفضاء
» جسمان غريبان يسبحان قرب محطة الفضاء الدولية
» الحركة الرائيلية و المخلوقات القادمة من الفضاء الجزء الثاني
» الحركة الرائيلية و المخلوقات القادمة من الفضاء الجزء الأول