شاتل فضایی

شاتل فضایی در حال پرواز

در انتهای برنامه آپولو مقامات ناسا برنامه آینده فضایی ایالات متحده را بررسی می کردند. در آن زمان فضانوردان و تجهیزات توسط موشک های یکبار مصرف به فضا ارسال می شد و آنها به وسیله ای مطمین و کم هزینه نیاز داشتند که بتوانند از آن چندین

شاتل فضایی

در انتهای برنامه آپولو مقامات ناسا برنامه آینده فضایی ایالات متحده را بررسی می کردند. در آن زمان فضانوردان و تجهیزات توسط موشک های یکبار مصرف به فضا ارسال می شد و آنها به وسیله ای مطمین و کم هزینه نیاز داشتند که بتوانند از آن چندین بار استفاده کنند. به این ترتیب ایده شاتل فضایی را بوجود آوردند. این یک کار بزرگ و پروژه ای طولانی مدت بود که برای ارسال ۲ میلیون کیلوگرم تجهیزات و مسافربه مدار ۱۸۵تا۶۴۳ کیلومتری بالای زمین طراحی می شد. این شاتل نیاز به سه موتور اصلی و مخزن سوخت بیرونی و دو موشک جامد تقویت کننده و نیز سیستم مدیریت مقصد داشت. ناسا شروع به مطالعه و طراحی شاتل فضایی کرد و بالاخره پس از سالها آزمایش روی بخشهای مختلف ۴ شاتل کلمبیا، آتلانتیس، دیسکاوری و چالنجرآماده پرواز شدند. پرواز اول در سال ۱۹۸۰ شاتل کلمبیا با خلبانی جان یانگ و رابرت کریمن با موفقیت انجام گرفت. در سال ۱۹۸۶ بخاطر ایجاد شعله در مخزن سوخت بیرونی شاتل چالنجر منفجر شد و تمام خدمه آن درراه علم از بین رفتند و این غمی بزرگ برای دوستداران فضا نوردی بود. برنامه سفر با شاتل ها جهت رفع اشکالات فنی چند سال به تعویق افتاد. بعد از این حادثه شاتلهای فضایی بازهم به کار خود ادامه دادند تا اینکه در روز شنبه ۱۲ بهمن ۱۳۸۱ در حدود ساعت ۱۴ به وقت جهانی هفت فضانورد شاتل کلمبیا در پایان یک مأموریت ۱۶ روزه علمی آماده میشدند که به زمن بازگردند، اما در کمال حریت مردمان این فضا پیما در اثر یک مشکل در قسمت مخازن سوخت منفجر شد و ازبین فت. این دومین بار در تاریخ فضانوردی بود که غم دیگری را برای آنها بناگذارد. اما ناسا به تحقیقات خود ادامه داد و توانست جایگاه خود را بازیابد. امروزه شاتل های فضایی قادرند تا ۱۰۰ پرواز به فضا را به راحتی انجام دهند. ماموریت شاتل های فضایی ۷یا ۸ روزه است. ولی قادرند بسته به ماموریت های محموله تا ۲۰ روز هم پرواز کنند. اجزای حرکتی شاتل عمدتا عبارتند از:

۱- دو موشک جامد تقویت کننده

۲- مخزن سوخت بیرونی

۳- سه موتور اصلی نصب شده روی مدار پیما

۴- سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدار پیما

موشکهای جامد تقویت کننده فراهم کننده بیشترین نیرو ( حدود ۷۱%) برای بلند کردن شاتل فضایی از سکوی پرتاب هستند. موشکهای جامد آخرین بخشی هستند که پس از اجازه پرتاب روشن می شوند. چون پس از آتش گرفتن دیگر قابل خاموش کردن نیستند. ارتفاع هر یک از این موشکها ۴۶ متر و وزن آنها همراه سوخت جامد به ۶۰۰ تن می رسد. داخل هر یک از این موشکها سوخت جامد- موتور احتراق- سیستم کنترلی رها شدن ( جدا شدن از شاتل ) و چتر فرود ( برای فرود سالم در اقیانوس و استفاده مجدد از موشکها ) تعبیه شده است.

مخزن سوخت بیرونی سوخت مایع موتورهای اصلی را در خود ذخیره دارد. ارتفاع این مخزن ۴۸ متر و قطر آن ۴/۸ متر می باشد و قادر است ۲ میلیون لیتر سوخت ( با نسبت: اکسیژن یک و هیدروژن ۶ واحد) را در خود نگاه دارد. سه موتور روی مدار پیما ( هر کدام با ارتفاع ۳/۴ متر و عرض ۳/۲ متر) نصب شده اند. که سوخت مخزن بیرونی را که شامل اکسیژن و هیدروژن است را با هم ترکیب می کنند و باقیمانده نیرو را ( حدود ۲۹%) برای بلند کردن شاتل فراهم می کنند. موتورها قادرند حجم عظیمی از سوخت مخزن بیرونی را با سرعت و قدرت بسوزانند( معادل حجم یک استخر بزرگ در عرض ۱۰ ثانیه). آب حاصل از ترکیب اکسیژن و هیدروژن بخاطر گرمای فوق العاده سریع بخار می شود و می توان بخار حاصله را به هنگام بلند شدن شاتل مشاهده کرد. دو موتور سیستم مدیریت مقصد هم در بخش عقب مدارپیما روی دم های آن قرار دارند. این موتورها برای قرار دادن شاتل در مدار نهایی و تغییر مکان شاتل از مداری به مدار دیگر و کم کردن سرعت شاتل به هنگام فرود تعبیه شده اند. داخل این موتورها دو مخزن هلیم و اکسیدایزر قرار دارد. خاصیت این مواد در این است که در نبود اکسیژن می توانند با هم ترکیب شده و فوراً آتش بگیرند. در ضمن روی دماغه هم ۱۴ موتور جت کوچک نصب شده اند که از همین نوع سوخت استفاده می کنند.

مراحل پرتاب شاتل به فضا:

پس از آنکه شاتل در سکوی پرتاب آماده پرتاب شد از ۳۱ ثانیه قبل از پرتاب مراحل زیر اتفاق می افتد:

۳۱ ثانیه قبل: کامپیوترهای مرکزی تمام کنترل ها را بر عهده می گیرند.

۶/۶ ثانیه قبل: موتورهای اصلی نوبت به نوبت روشن می شوند و به ۹۰% قدرت خود می رسند.

۳ ثانیه قبل: موتورهای اصلی آماده پرتاب شاتل به فضا هستند.

لحظه پرتاب: موشکهای جامد تقویت کننده آتش می گیرند.

۲۰ ثانیه بعد: شاتل به طور مستقیم به فضا پرتاب می شود.

۶۰ ثانیه بعد: موتورهای اصلی به ۱۰۰ % قدرت خود می رسند.

۲ دقیقه بعد: در ارتفاع ۴۵ کیلومتری موشکهای جامد تقویت کننده از شاتل جدا می شوند. در این لحظه چتر نجات موشکها ی جدا شده باز می شوند تا ۲۰۰ کیلومتر دورتر و در اقیانوس آرام فرود آیند.

۵/۸ دقیقه بعد: موتورهای اصلی خاموش می شود.

۹ دقیقه بعد: مخزن سوخت بیرونی از شاتل جدا می شود و بخاطر برخورد با سرعت بالا به مولکولهای هوا در جو زمین می سوزد.

۵/۱۰ دقیقه بعد: موتورهای سیستم مدیریت مقصد روشن می شوند تا شاتل را در مدار پایینی قرار دهند.

۴۵ دقیقه بعد: موتورهای سیستم مدیریت مقصد دوباره روشن می شوند تا شاتل را در مدار بالا یی ( ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین ) قرار دارند.

اکنون شاتل به یک مدار پیما تبد یل شده و خارج از جو آماده ادامه ماموریت است.

مدار پیما:

در بخش میانی مدارپیما تجهیزات و بازوی مکانیکی و در بخش پیشانی مرکز فرمانده ای و محل اسقرار خدمه و مخازن هوا و غذا قرار دارد. وقتی مدارپیما به ایستگاه مورد نظر رسید دربهای بالای بدنه باز شده و تجهیزات توسط بازوی مکانیکی که درون آن تعبیه شده به ایستگاه تحویل می شود. هرگاه لازم باشد که مدارپیما جابجا شود ( مثلا" برای تنظیم کردن تلسکوپ یا عکس برداری از زمین) موتورهای کوچکی که روی دماغه تعبیه شده اند برای چند لحظه روشن می شوند تا مدار پیما به راحتی بچرخد یا دور بزند. در دماغه مدارپیما هم دربهای مخصوصی قرار دارند تا خدمه بتوانند از آن بیرون بیایند و خارج از مدارپیما به کارهای نصب و تعمیرات ایستگاهای فضایی و ماهواره ها رسیدگی کنند.