آشنایی با شاتل ها (ماهواره ها)

مقدمه

داستان ساخت شاتل ها ازاواخر دهه 1340/1960 آغازشد. درحالی که ماموریت های آپلو به پایان می سید وعطش فتح ماه وپیروزی درمسابقه فضائی نزد دولت آمریکا آرام گرفته بود، انگیزه وتوان کافی برای سفرهای بعدی به ماه ورویای بلند پروازانه سفربه مریخ وجود نداشت. به همین سبب ادامه فعالیتهای فضائی سرنشین دارناسا درمسیرساخت فضاپیمایی قرارگرفت که انسان را کم هزینه ترومطمئن تربه مدار زمین ببردوبرای رفت آمد به ایستگاه های فضایی آینده به کارآید، وسیله ای که برخلاف فضاپیماهای آن دوران یک بارمصرف نباشد، بارها پروازکند،مانند موشک اززمین پرتاب شود، وهمچون هواپیما فرود آید.نخستین شاتل درسال 1355/1976 به خواست طرفداران مجموعه تلوزیونی پیشتازان فضا به نام کشتی فضائی این مجموعه تلویزیونی علمی- تخیلی، اینترپرایزنامیده شد. ایینترپرایزچند پروازآزمایشی درجوَانجام داد وبعد بازنشست شد. دوشاتل دیگرنیزدرسال های بعد بدون پروازی به مدارزمین، یکی به موزه ودیگری برای آزمایش وتوانمند کردن شاتل های دیگردراختیار دانشمندان ناسا قرارگرفت. ازجمع 8 شاتل ساخته شده 5 دستگاه دراسکادران فضائی قرارگرفتند که عبارت بودند از: کلمبیا - دیسکاوری- چلنجر- آتلانتیس وایندیور. شاتل ها برخی ازسرنوشت سازترین ماموریت های فضائی را به کمک فضانوردان با تجربه خود انجام دادند.

شاتل های فضائی آشنائی با (SPACial SHUTTLES)

تاریخچه ساخت شاتل:

داستان ساخت شاتل ها ازاواخر دهه 1340/1960 آغازشد. درحالی که ماموریت های آپلو به پایان می رسید وعطش فتح ماه وپیروزی درمسابقه فضائی نزد دولت آمریکا آرام گرفته بود، انگیزه وتوان کافی برای سفرهای بعدی به ماه ورویای بلند پروازانه سفربه مریخ وجود نداشت. به همین سبب ادامه فعالیتهای فضائی سرنشین دارناسا درمسیرساخت فضاپیمایی قرارگرفت که انسان را کم هزینه ترومطمئن تربه مدار زمین ببردوبرای رفت آمد به ایستگاه های فضایی آینده به کارآید، وسیله ای که برخلاف فضاپیماهای آن دوران یک بارمصرف نباشد، بارها پروازکند،مانند موشک اززمین پرتاب شود، وهمچون هواپیما فرود آید.نخستین شاتل درسال 1355/1976 به خواست طرفداران مجموعه تلوزیونی پیشتازان فضا به نام کشتی فضائی این مجموعه تلویزیونی علمی- تخیلی، اینترپرایزنامیده شد. ایینترپرایزچند پروازآزمایشی درجوَانجام داد وبعد بازنشست شد. دوشاتل دیگرنیزدرسال های بعد بدون پروازی به مدارزمین، یکی به موزه ودیگری برای آزمایش وتوانمند کردن شاتل های دیگردراختیار دانشمندان ناسا قرارگرفت. ازجمع 8 شاتل ساخته شده 5 دستگاه دراسکادران فضائی قرارگرفتند که عبارت بودند از: کلمبیا - دیسکاوری- چلنجر- آتلانتیس وایندیور. شاتل ها برخی ازسرنوشت سازترین ماموریت های فضائی را به کمک فضانوردان با تجربه خود انجام دادند.

اما شاتلها فجایع بزرگی رانیزبه بارآورده اند. در28 ژانویه سال 1986 فقط حدود5 سال پس ازنخستین پروازشاتل به مدارزمین،شاتل چَلِنجِرلحظاتی پس ازپروازدرمقابل دیدگان صدها بیننده حاضردرمحل وهزاران تماشاگرتلویزیونی منفجرشد وهفت فضانورد آن جان باختند. مشکل فقط درخرابی حلقه اتصال موجود دریکی از2 موشک بالابرنده متصل به شاتل بود که جداشدن آن سبب رهایی گازداغ وفشاربه پوسته نازک مخزن سوخت بیرونی، تکه تکه شدن آن، وانفجارهیدروژن مایع درون مخزن دررویارویی با هوا بود.فاجعه فقط در15ثانیه فضاپیما را ازهم پاشاند وعمرچلنجردردهمین پروازخود به پایان رسید تا ساخت شاتل جایگزین، ایندیورآغازشود. با آغازطرح ساخت ایستگاه فضائی بین المللی (ISS)درسال 1377/1998 وظیفه سنگین تکمیل این ایستگاه برعهده شاتل ها نهاده شد. کارتکمیل این پازل فضائی ورساندن بار،آذوقه به خدمه ایستگاه خوب پیش می رفت تا این که بیست وهشتمین پرواز شاتل کلمبیا دربهمن 1381 به فاجعه ای بزرگ تبدیل شد. شاتل درراه بازگشت به زمین وفقط 16 دقیقه پیش ازفرود درجوّ سوخت وهفت فضانورد دیگرجان باختند. بررسی ها نشان داد هنگام صعود تکه ای ازپوشش فوم مخزن بیرونی سوخت کنده شده وبه بخش حساسی ازبالِ شاتل برخورد کرده است. درنتیجه بال شاتل درهنگام بازگشت نتوانسته زاویه 45 درجه مناسب فرود رابرای فضاپیما تثبیت کند وگرمای بیش ازحدِ حاصل ازتغییرزاویه فرود شاتل، سبب تکه تکه شدن وانفجارکلمبیا شده است. پس ازاین حادثه به مدت 5/2 سال پروازهای شاتل متوقف شد تا به کمک تحقیقات گسترده خطرات سفربا شاتل ها شناخته شده وکاهش یابد.

هزینه های پروازشاتل:

اگر حقوق هزاران فردی که درگیرانجام ماموریتهای شاتل هستند رابه هزینه های جاری پرتاب بیفزاییم هربار پرتاب شاتل بیش ازیک میلیارد دلارهزینه خواهد داشت.

مراحل آماده سازی شاتل:

شاتل هایی که درکالیفرنیا فرود می آیند پس ازمدتی به فلوریدا درسواحل شرقی ایالات متحده منتقل می شوند،اما این انتقال چگونه انجام می گیرد؟ ناسا برای این کارازیک فروند هواپیمای بوئینگ غولپیکر 747 که درون وبخشهایی ازبیرون آن تغییر یافته استفاده می کند به ترتیبی که شاتل بردوش هواپیما سوارمی شود. به محض رسیدن شاتل به مرکز فضائی کِنِدی فلوریدا،درساختمان بزرگی کار برروی آن آغاز می شود. سپس جفت موشک بالا برنده نصب و ازسوخت جامد پرمی شوند. بدنه آنها فقط یک سانتی متر ظخامت دارد وتاحد امکان سبک ساخته می شوند.وقتی شاتل کاملا سواروآماده پروازشود جفت موشک بالا برنده که نقش تکیه گاه مجموعه فضاپیما رانیزبازی می کند وزن کل مجموعه را،درحالتی که شاتل ایستاده است،تحمل می کند. بزرگتر ازموشکهای بالابرنده مخزن بزرگ قهوه ای رنگی است که مخزن بیرونی سوخت (ET) نام دارد.مخزن بیرونی شاتل از2میلیون لیترهیدروژن واکسیژن مایع پرمی شود تا موتورهای اصلی شاتل را درهنگام پرتاب تغذیه کند. جالب اینجاست که ظخامت پوسته این مخزن فلزی نیز فقط 3میلیمتر است وفقط ازسوخت پرمی شو (جنس مخزن ازآلیاژ آلومینیوم- لیتیوم است).روی این پوسته لایه فوم قرارمی گیرد که عایقی نارسانا،بسیارسبک ومقاوم دربرابرفشارهواست.

پس ازماهها کاروتعمیر،شاتل آماده پروازمی شود.مجموعه عظیم شاتل فضائی شامل مدارگرد،جفت موشک بالابرنده ومخزن بیرونی آماده می شود.حالا نوبت انتقال به سکوی پرتاب است.اما چه وسیله حمل ونقلی می تواند مجموعه فضاپیما را برروی زمین بدون لرزش وبه آرامی جابجا کند؟ این کار را بزرگترین خودرو ساخت بشریعنی دستگاه کراولر باسرعت بسیارکند 2 کیلومتر درساعت انجام می دهد.طول مسیری که این دستگاه عظیم بابد آن راطی کند 6 کیلومتراست وپهنای آن به اندازه یک بزرگراه 8 بانده است.برای تحمل این وزن سنگین به جای آسفالت ازقلوه سنگ های رودخانه وخاک فشرده استفاده شده است.

پرتاب شاتل:

سرانجام شاتل درسکوی پرتاب قرارمی گیردتااگردرزمان مقررشرایط آب وهوایی اجازه دهد پروازکند.شاتل فقط دربازه چند روزه ای که پنجره پروازنامیده می شود اجازه پروازدارد اگرفرصت ازدست رودتا پنجره بعدی حداقل یکی دوماه پروازبه تعویق می افتد.

درآستانه پرواز مخزن های بیرونی پیش ازپرتاب درسکوی پرتاب با هیدروژن واکسیژن پرمی شوند. پس از اتمام شمارش حلقه نگهدارنده سرشاتل کنارمی رود وموشکهای بالابرنده وموتورهای اصلی شاتل روشن می شوند واکنون زمان برخاستن ازگهواره بشراست. مجموعه شاتل وموشکهای بالا برنده با ارتفاع 56 متر، یعنی معادل یک ساختمان حداقل 16 طبقه، اززمین بلند می شوند.توان شاتل دراین لحظه 140 میلیون اسب بخاراست یعنی معادل توان 5/1 میلیون دستگاه پراید! شاتل به چنین توانی نیازدارد تا پیکرسنگین خود را اززمین بلند کند. وزن شاتل دراین حالت بیش از1000 تُن وزن جفت موشک بالابرنده، 750 تُن مخزن بیرونی پرشده، وحدود 200 تُن شاتل، سوخت ومحموله درون آن است. یعنی درمجموع وزن فضاپیما درهنگام پرتاب درحدود 3750 تُن، یعنی به وزن 2000 دستگاه پیکان است! ازچند ثانیه پیش ازپرتاب موتورهای اصلی وسپس موشک های بالابرنده روشن می شوند وسرانجام شمارش معکوس به صفرمی رسد. شاتل در30 ثانیه نخست به فرازبالاترین ابرها درارتفاع 10 کیلومتری می رسد وبا عبورازلایه ترپوسفر جوّ، 80 درصد جرم زمین را سپری می کند. تا حدود 80 درصد نیروی پیشران شاتل را دراین لحظات جفت موشک بالابرنده با سوخت جامد تامین می کنند این سوخت چنان سریع به مصرف می رسد که فقط 2 دقیقه پس از پرواز، شاتل به ارتفاع 45 کیلومتری (بالاترین لایه های اُزن درجوّزمین) رسیده است.دراین هنگام موشکهای خالی ازسوخت ازشاتل جدا می شوند و باچتر نجات دراقیانوس فرود می آیند. سپس با کشتی گردآوری ودرپروازهای بعدی مورد استفاده قرارمی گیرند(هر موشک بالابرنده تا حدود20 پروازاستفاده می شوند). حالا نوبت به تک تازی موتوراصلی شاتل می رسد.گرانش کمتردراین ارتفاع وسرعت اولیه زیاد به دست آمده سبب می شود شاتل همچنان باسرعت بالا رَوَد. 5/8 دقیقه پس از پرواز 2میلیون لیترهیدروژن مایع مخزن بیرونی مصرف شده است وموتور شاتل در ارتفاع 111 کیلومتری زمین، درمحیط فضا ودرلایه های بسیاررقیق یون کره زمین، خاموش می شود وشاتل با سرعت اولیه به دست آمده درمداری پایین قرارگرفته است.اکنون زمان رهایی مخزن بیرونی که کاملا تخلیه شده فرا رسیده است.مخزن کَنده می شود تا پوسته بسیارنازک آن درجوّزمین بسوزد وتکه های احتمالی کوچک آن دراقیانوس سقوط کنند.مدارگرد تنهاست ومخزن اصلی سوختِ موتورهای اصلی نیزخالی شده است، اینک زمان روشن شدن موتورهای کوچک ترِ مانورمداری است تا شاتل را به هدف مداری خود برسانند. ازوزن 2000 تنی شاتل اکنون فقط مدارگردی به طول 37 متر (سه برابریک اتوبوس) و وزن حدود200 تُن باقی مانده است. محموله بارِشاتل شامل ابزارهای اضافی، محموله اتاق بار،فضانوردان، آب وخوراک، حداکثر باید 22 تُن وزن داشته باشد.به این ترتیب برای هرکیلو بارباید ده ها کیلو سوخت مصرف شود. بنابراین هرقطره آب، هرلقمه غذا وهردم هوایی که تنفس می شود در پروازهای فضائی بسیارگران بها ست.