راجع به شاتل فضایی چه می دانید؟
 
در بین تمامی وسایلی که به فضا پرتاب شده اند نام یکی از آنها بیشتر از بقیه به گوش ما خورده است، شاتل فضایی (Shuttle). طراحی و ساخت یک هو افضاپیما کار بسیار مشکلی است و با طراحی و ساخت هواپیما از زمین تا آسمان فرق دارد.      سفینه های فضایی شاتل‌فضایی
در بین تمامی وسایلی که به فضا پرتاب شده اند نام یکی از آنها بیشتر از بقیه به گوش ما خورده است، شاتل فضایی (Shuttle). طراحی و ساخت یک هو افضاپیما کار بسیار مشکلی است و با طراحی و ساخت هواپیما از زمین تا آسمان فرق دارد. طراحی هواپیما در یک جو صورت می گیرد و دیگر مهندسان دغدغه رقیق یا غلیظ شدن هوا را ندارند و احتیاجی به محاسبه نیروهای آیرودینامیکی وارد بر هواپیما در ارتفاعات مختلف نیست، در صورتی که در هوا فضاپیماها در بسیاری از نقاط چگالی هوا بسیار کم است و نمی توان از نیروهای بالابرنده (Lift) به خوبی بهره برداری کرد. یکی دیگر از تفاوتهای آنها ، گذر از جو زمین است..........

هواپیماها تا ارتفاع محدودی اوج می گیرند، در صورتی که هوا فضاپیماها باید از جو زمین نیز بگذرند. گذر از جو زمین تحمل حرارتی بسیار بالا می خواهد، زیرا در آنجا هوا بسیار فشرده است و به همین خاطر است که دماغه بسیاری از هوا فضاپیماها از جنس آلیاژهای سرامیکی خاص هستند تا تاب تحمل حرارتهای بسیار بالا را داشته باشد. زیرا در غیر این صورت بدنه هواپیما ذوب می شود.
ساخت یک شاتل نیز تمامی این دغدغه ها را دارد. ما قصد داریم در این مقاله شما را با چگونگی ساخت و آزمایشات اولین شاتل فضایی آشنا کنیم. شاتل فضایی آمریکا که اولین بار در سال ۱۹۸۱ میلادی پرتاپ شد، اولین سفینه قابل استفاده مجدد جهان بود. از سه بخش آن ، مدار پیما ، موشکهای تقویت کننده و مخزن خارجی سوخت، فقط مخزن سوخت آن می باشد که بعد از هر مأموریت قابل استفاده نیست. کاشیهای مخصوص مقاوم در برابر گرما مانع از سوختن مدار پیما به هنگام بازگشت به جو زمین می شوند. بازوی قابل کنترل از راه دور تعبیه شده در مخزن محموله مدار پیما می تواند ماهواره ها را در فضا قرار دهد و همچون سکوی ثابت برای کار فضانوردان عمل می کنند.
سازه قدرتمند مدارپیما در ارتفاع ۱۸۵ تا ۱۱۰۰ کیلومتری (۱۱۵ تا ۶۱۰) پرواز می کنند و اجزای قطعات آن شامل: کاشیهای ضد حرارت ، دریچه ورود خدمه ، کابین پرواز و اتاقکهای خدمه ، دریچه ایمنی بال دلتا شکل، درپوش مخزن محصول دریچه بال ، سیستم مانور در مدار ، موتور اصلی سکان و کاهنده سرعت می باشد.
آزمایشگاه فضایی
آزمایشگاه فضایی آزمایشگاه مخصوصی است که درون مخزن محموله مدارپیما جای می گیرد تا با ایجاد فضای اضافی ، دانشمندان بتوانند در فضا آزمایش کنند. این آزمایشگاه بنا به نوع آزمایشهای هر سفر مجهز می شود، آزمایشگاه فضایی همچنین بخشهای رو بازی دارد که برای مطالعه فضا و زمین هستند. این آزمایشگاه متراکم از طریق مجرای هوابند به مدارپیما متصل می شود. تمامی مدارپیماها نامگذاری شده اند، اولین آنها به نام انترپرایز از نام سفینه فضایی مجموعه تلویزیونی استارترک اقتباس شد. انترپرلیز برای مقاصد آزمایشگاهی ساخته شده بود، ولی هیچگاه به مدار نرفت. هر چند که چندین بار در بالای یک فروند بوئینگ ۷۴۷ پرواز کرد، در سال ۱۹۷۷ انترپرایز از ارتفاع ۶۷۰۰ متری (۲۲هزار پایی) رها شد و سالم به زمین نشست. ناوگان کنونی ۴ مدار پیما دارد: کلمبیا ، دیسکاوری ، آتلانتیک و اندور.
شاتل اینترپرایز
اینترپرایز (Enterprise) اولین شاتلی است که ایالات متحده آمریکا ساخت. در ابتدا به مناسبت دویستمین سالگرد تصویب قانون اساسی آمریکا قرار بود اسم آن را قانون اساسی (Constitution) بگذارند. اما بعد از مدتی با اعتراضات بسیاری روبرو شد بخصوص به دلیل جو خاصی که یکی از برنامه های تلویزیونی آمریکا به نام داستان علم در بین مردم درست کرده بود. افراد و کارکنان این برنامه طبق نامه ای سرگشاده به کاخ سفید ، تقاضای تغییر نام این شاتل را از قانون اساسی به اینترپرایز کردند و کاخ سفید نیز برای کاستن از کشمکشها و مسایل حاشیه ای دیگر ، قبول کرد که اولین شاتل فضایی آمریکا با نام اینترپرایز شناخته شود.
قرارداد ساخت آن در ۲۶ جولای سال ۱۹۷۲ امضا شد و تنها بعد از دو سال طراحیها تمام و اولین قدم برای ساخت کابین و جای خدمه آن شروع شد. در ۲۶ آگوست همان سال کار راه اندازی و ساخت بدنه اصلی نیز شروع شد. از حساسترین قسمتهای یک شاتل ، بالها و دم آن است که کار طراحی بال را به شرکت با تجربه (Grumman) واگذار کردند. شرکت گرومن سابقه ای طولانی در صنعت هوافضای آمریکا دارد و هم اکنون هواپیمایی چون بمب افکن B ۲ را طراحی کرده است.
    
ساخت بالها در ۲۳ مه سال ۱۹۱۵ به پایان رسید و بالها را به پالمدیل (Palmdale) فرستادند. ساخت اینترپرایز در پایگاه هوایی ۴۲ (Rockwell) در پالمدیل در ایالت کالیفرنیا پیگیری می شد. در ۱۲ مارس ۱۹۷۵ کار ساخت شاتل کامل شد و سرانجام در ۱۷ سپتامبر ۱۹۷۶ از پایگاه پالمدیل خارج شد و در ۳۱ ژانویه ۱۹۷۷ از پالمدیل به ادواردز رفت. شاتل اینترپرایز در ناسا (NASA) با مشخصه OV ۱۰۱ شناخته می شود. در پایگاه ادواردز در مرکز تحقیقات پروازی درایدن (Dryden) شروع به امتحان دادن و انجام آزمایشات و تستهای گوناگون چون فرود و برخاست (Takeoff and Landing) را انجام دهند. برنامه آزمایشی ALT قرار شد به مدت ۱۹ ماه به طول انجامد. ALT شامل آزمایشاتی چون قسمتهای دینامیکی و استاتیکی و پایداریهای فرود و برخاست است.
الحاق شاتل آمریکا
در ۲۹ ژوئن سال ۱۹۹۵ میلادی شاتل فضایی آتلانتیک ۵ فضانورد آمریکایی و ۲ کیهان نورد روسی را به مسیر برد. پیش از آن چندین فضانورد روسی در مسیر ساکن بودند، این اولین الحاق شاتل با مسیر بود. یک سیستم الحاق مخصوص در مخرن محموله آتلانتیک نصب شده بود. بعد از ۵ روز این شاتل به همراه ۶ آفریقایی و ۲ روسی به زمین بازگشت و ۲ خدمه تازه نفس را برای مسیر باقی گذاشت.
دیپلماسی فضایی
الحاق شاتل با مسیر راه برای همکاریهای فضایی بین المللی در آینده هموار می کند. الحاق شاتل به مسیر بیست سال پس از اولین ملاقات فضای آمریکاییها و روسها اتفاق افتاد. در سال ۱۹۷۵ میلادی یک سفینه آپولو به مدت ۴۷ ساعت به یک سایوز ملحق شد. شاتل به بار انداز واحد کریستال ملحق شد و این واحد بخاطر حفظ ثبات از محل همیشگی اش برداشته شده و موقتا به بار انداز عقبی واحد الحاق چند جانبه رابطه متصل گردید.
در ۲۸ ژانویه سال ۱۹۸۶ میلادی میلیونها ببیننده تلویزیون در سراسر جهان با وحشت شاهد انفجار شاتل فضایی چلنجر در کمتر از ۲ دقیقه بعد از پرتابش بودند. این شاتل کاملا منهدم شد و همه ۷ خدمه آن کشته شدند. یکی از آن خدمه به نام کریشیامک آلیف معلمی بود که قصد داشت از فضا شاگردانش را تعلیم دهد. تحقیق درباره این فاجعه آشکار نمود که عایق میان ۲ بخش موشکهای تقویت کننده جدا شده بود و باعث نشت گاز و احتراق سفینه شده بود. بعد از این حادثه برنامه فضایی شاتل به مدت سه سال متوقف شد تا ایمنی آن بهبود یابد.
نیروی رایانه شاتل
امروزه اکتشافات فضایی بدون استفاده از نیروی رایانه غیر ممکن است. رایانه ها قادرند فضا را هدایت کنند، سیستمهای بی شمار فضا را بررسی و صحت عملکرد آنها را اعلام کنند. مرکز هدایت زمینی را در جریان وضعیت فضا پیماها مشخص کرده ، آنها را هدایت کنند. در نخستین پروازهای فضایی به اندازه امروز رایانه ها استفاده نمی شد؛ در حقیقت رایانه هایی که آن روزها برای هدایت فضاپیمای ایلات متحده آمریکا یعنی آپولو مورد استفاده قرار می گرفتند و نیرویی به اندازه رایانه های شخصی امروزی ما داشتند. کاوشگرهایی که در فاصله های دور دست کره زمین در فضا پرواز می کنند، با خود رایانه هایی را حمل می کنند که برای هدایت دوربینها و اندازه گیریهای مختلف برنامه نویسی شده اند.
رایانه ها قادرند اطلاعاتی که از کاوشگرهای فضایی بصورت علائم ضعیف رادیویی دریافت می کنند را به اطلاعات لازم و قابل فهمی تبدیل کنند. دانشمندان نیز به نوبه خود این اطلاعات را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند تا به نکات جدیدی در مورد اجرام آسمانی دست یابند. رایانه هایی که شاتل فضایی را هدایت می کنند جزء پیشرفته ترین رایانه ها محسوب می شوند.
چینی ها در فضا
حدود ۳۱ سال است که از اولین راهپیمایی انسان توسط آرمسترانگ بر روی سطح کره ماه می گذرد و هم اکنون کشور چین مایل است دست به انجام چنین کاری بزند. این حرکت چینیها در فضا باعث ایجاد رعب و وحشت بسیار در مجامع آمریکایی شده است؛ زیرا آنان عادت دارند که تکنولوژیهای فضایی را در انحصار کشور خود ببینند. حتی یکی از سناتورهای آمریکایی در یک سخنرانی گفته است: شما می دانید چینیها مشتاقند بر روی ماه بروند، ولی ما نمی خواهیم آنها به ماه دست پیدا کنند. حال چه گنجی بر روی کره ماه دیده شده که آمریکاییها اینقدر نسبت به این موضوع حساسند، خدا می داند. در هر صورت تمامی کشورهای جهان در انتظار پرتاب شاتل فضایی چینی هستند و تمامی ما هم امیدواریم که سرنوشتی مانند شاتل کلمبیا برای آنها رخ ندهد، زیرا فضاپیمای چینی با سرنشین است.
پروژه ALT با تستهای زمینی شروع شد از جمله تست تاکسی (Taxi) هواپیمای بویینگ ۷۴۷ حامل شاتل اینترپرایز بود تا مشخص شود برای برخاست (Takeoff) آن چه مسافتی با چه سرعتی باید پیموده شود تا از زمین بلند شود. تمامی این قسمتها با شاتل بی سرنشین انجام می شد و قرار بود تا هنگامی که شاتل اینترپرایز قابل اطمینان شد دیگر با سرنشین پرواز کند. بعد از آن پنج پرواز محدود (Captive) توسط اینترپرایز انجام شد و در آن اکثر سیستمها آزمایش شد و این آزمایش موفقیت آمیز بود. در برخی از پروازهای آزمایشی معمولا دو فضانورد نیز از طرف ناسا در شاتل حضور داشتند. بعد از صرف چنین وقتی تازه تصمیم به پرواز آزاد (Free Flight) با شاتل اینترپرایز را گرفتند و به دنبال آن تستهای دیگری چون تست لرزش (Flutter Test) نیز از OV ۱۰۱ به عمل آمد.
البته با تکنولوژی کنونی طراحی شاتلها بسیار کمتر وقت و هزینه می برد، به عنوان مثال شاتل فضایی آتلانتیس (Atlantis) با وزنی حدود ۱۷۱هزار پوند در مدت بسیار کمی طراحی و ساخته شد. در تمامی پروازهای محدود و سه پرواز اولیه دم مخروطی شکل از بدنه شاتل جدا شده بود تا کمترین مقدار نیروی مقاوم (Drag) و کمترین لرزش بوجود بیاید، ولی در آخرین پروازش که در برنامه ALT قرار است دم مخروطی شکلی دوباره به آن ملحق شود. این دم مخروطی توسط ۱۱ قفل الکترونیکی بر روی اینترپرایز نصب می شود.
OV ۱۰۱ اولین شاتلی بود که توسط آمریکا ساخته شد و به همین خاطر آزمایشات بسیار زیادی در عرض چندین سال از آن به عمل آمد به گونه ای که به مراکز تحقیقاتی چون مرکز پرواز فضایی مارشال (Marshall) ، مرکز فضایی کندی (Kennedy) و ... برده شد تا بدون نقص ساخته شود. در ۱۰ آوریل ۱۹۷۹، OV ۱۰۱ به مرکز فضایی کندی رفت تا با راکتهای سوخت جامد و یک منبع داخلی آزمایش شود. سرانجام در ۱۶ آگوست همان سال به مرکز تحقیقات درایدن برگشت و در ۳۰ اکتبر به زادگاهش یعنی پالمدیل رفت. بین ماههای مه و ژوئن سال ۱۹۸۳ اینترپرایز به پاریس رفت تا در نمایش هوایی شرکت کند و بعد از آن در ۱۸ نوامبر سال ۱۹۸۵ از مرکز فضایی کندی به فرودگاه دالز (Dulles) واقع در واشنگتن رفت و دیگر پرواز نکرد.
در آنجا به موسسه اسمیتسونیان (Smithsonian) تحویل داده شد. شاتل اینترپرایز برای تست و آزمایش ساخته شده بود و هیچ گاه به مأموریتهای فضایی نرفت. اما بعد از آن با تجربه ای که آمریکاییها بدست آورده بودند شروع به ساخت شاتلهای متعددی چون شاتل کلمبیا کردند که اولین شاتلی بود که در مدار زمین قرار گرفت. کلمبیا در سال ۱۹۸۱ پروازش را انجام داد و بعد از آن چهار شاتل دیگر در عرض ده سال ساخته شدند که عبارتند از چلنجر (Challenger) که در سال ۱۹۸۲ ساخته ولی چهار سال بعد منهدم شد. سپس شاتل دیسکاوری (Discovery) در سال ۱۹۸۳ و بعد از آن شاتل آتلانتیس (Atlantis) در ۱۹۸۵ و سرانجام در سال ۱۹۹۱ شاتلی به نام ایندیورد (Endeavour) ساخته شد تا جایگزین شاتل منهدم شده چلنجر باشد.


تاريخ : ۱۳٩٢/٥/٩ | ۱:٠٥ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی