كيف يعمل مكوك الفضاء

شَهِدَ برنامج مكوك الفضاء مستوياتٍ مبهرةً وأخرى سيئة، فقد نقل هذا المكوك رواد فضاء في عشرات المهام الناجحة، مما أدى إلى مكاسبٍ علميةٍ لا تُحصى، ولكن هذا النجاح كان له تكلفةٌ خطيرةٌ في العديد من الكوارث! اليوم حديثنا عن مكوك الفضاء ومكوناته، وعن آلية عمل مكوك الفضاء بشكلٍ عام.

مكوك الفضاء، أو كما يُطلق عليه أيضًا نظام النقل الفضائي، هو مركبةٌ صاروخيةٌ، قابلةٌ لإعادة الاستخدام، ومُصممةٌ للدوران حول الأرض، ونقل الأشخاص والشحنات من وإلى مركبة الفضاء المدارية، ومن ثم تنزلق إلى مدرج هبوطٍ عند عودتها إلى سطح الأرض.

تم تطويره من قبل الإدارة الوطنية الأمريكية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا)، وأطلق عليه اسم نظام النقل الفضائي (STS)، حيث انطلق إلى الفضاء لأول مرةٍ في 12 أبريل 1981، وقام بـ 135 رحلة حتى انتهاء البرنامج في عام 2011.

يتكون المكوك الفضائي من ثلاثة مكوناتٍ رئيسية:

عند الإقلاع، يبلغ وزن النظام كاملًا حوالي مليوني كيلوغرام، وطوله 56 مترًا، وعند الإطلاق، يتم إطلاق المحركات التعزيزية والمحركات الرئيسية للمركبة المركبة، مما يؤدي إلى إنتاج قوة دفعٍ تقدر بنحو 31000 كيلوجول، ثم يتم التخلص من الصواريخ الداعمة بعد دقيقتين من الإقلاع، حيث يهبطان على الأرض بواسطة المظلات ليتم إعادة استخدامهما.

بعد بلوغ المكوك 99% من سرعته المدارية عن طريق استهلاكه للوقود الموجود في الخزان الخارجي، يقوم المسبار المجنح (المركبة المدارية) بالتخلص من الخزان والذي يتدمر عند دخوله الغلاف الجوي للأرض، وعلى الرغم من أنّ المركبة المدارية تنطلق مثل الصواريخ الثابتة، إلّا أنّها تهبط على الأرض دون استخدام الطاقة كمركبةٍ شراعيةٍ.

كان يُقلّ مكوك الفضاء ما يصل إلى سبعة رواد فضاءٍ في وقتٍ واحدٍ من وإلى الفضاء، وإجمالًا، حلَّ 355 شخصًا على متن المكوك، وبعضهم طار أكثر من مرةٍ، حيث نقل مكوك الفضاء العديد من أنواعٍ مختلفةٍ من البعثات.

كما أُطلِقت الأقمار الصناعية، ونقل المكوك أجزاءً كبيرةً إلى الفضاء لبناء محطة الفضاء الدولية، بالإضافة لذلك، فإنّ مكوك الفضاء كان يمثل أيضًا مختبرًا للتجارب العلمية، فقد قام رواد الفضاء بتجاربٍ هناك، تختلف عن القيام بها على الأرض.

تتصرف الصواريخ والمحركات في الفضاء وفقًا لقانون الحركة الثالث لإسحاق نيوتن؛ لكل فعلٍ رد فعلٍ، يساويه في الشدة، ويعاكسه في الاتجاه. لذا عندما يطلق الصاروخ النار من أحد الطرفين، يدفع هذا الصاروخ للأمام، وهنا لا يلزم أي هواءٍ.

تقول ناسا إن آلية عمل مكوك الفضاء هذه مهملةٌ للغاية قياسًا بالأرض، فإذا كنت تقف على لوح تزلجٍ ورميت كرة بولينج للأمام، فإن هذه القوة ستدفعك وتعود إلى الخلف. ولكن، نظرًا لأن وزنك على لوح التزلج أثقل من وزن كرة البولينج، فلن تتحرك كثيرًا.

هذا هو التحدي الذي يواجهه المهندسون عند تصميم محركات الفضاء، حيث أن قوة الدفع التي تدفع المركبة الفضائية للأمام غالبًا صغيرةً، لذا غالبًا ما يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الوقود للذهاب إلى أي مكانٍ بسرعةٍ، المزيد من الوقود يعني زيادة الوزن، مما يضيف إلى تكلفةٍ أكبر.

لتوفير المال عند تصوير الكواكب بعيدة مثل كوكب المشتري، تقوم بعض المركبات الفضائية بالسير حول كوكب (مثل كوكب الزهرة) واستخدام جاذبيتها للحصول على زيادةٍ في السرعة، هذا يقصر الوقت الذي يستغرقه للوصول إلى وجهاتٍ أخرى.