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. آنها به وسیله ای مطمئن و کم هزینه نیاز داشتند که بتوانند از آن چندین بار استفاده کنند.
به این ترتیب ایده شاتل فضایی به ذهن ها وارد شد. این یک کار بزرگ فنی بود، برای ارسال 2 میلیون کیلوگرم تجهیزات و مسافربه مدار 185تا 643 کیلومتری بالای زمین این شاتل نیاز به سه موتور اصلی، مخزن سوخت بیرونی، دو موشک جامد تقویت کننده و نیز سیستم مدیریت مقصد داشت. محققان سازمان فضایی ناسا شروع مطالعه و طراحی شاتل فضایی کردند و سزانجام پس از سالها آزمایش روی موارد مختلف، 4 شاتل ( کلمبیا- آتلانتیس- دیسکاوری-چالنجر) برای پروازهای آینده طراحی و ساخته شد. پرواز اول را شاتل فضایی کلمبیا در سال 1980 با خلبانی جان یانگ و رابرت کریمن با موفقیت انجام داد و این اویلن گامها برای آینده ای روشن بود. در سال 1986 بدلیل ایجاد شعله در مخزن سوخت بیرونی شاتل چالنجر منفجر شد و تمامی 7 منفر فضانورد آن از بین رفتند و این هزینه ای سنگین برای ناسا و ایالات متحده بود. برنامه سفر با شاتل ها جهت رفع اشکالات فنی چند سال به تعویق افتاد. امروزه نیز شاتلها به کار خود ادامه می دهند و مهمترن بازوهای اکتشافی علم ستاره شناسی و علوم فضایی هستند.
شاتلهای فضایی به گونه ای ساخته شده اند که 100 پرواز به فضا را به آسانی انجام دهند. ماموریت شاتل های فضایی 7یا 8 روزه است. ولی قادرند بسته به ماموریت های محموله تا 14 روز هم پرواز کنند. اجزای حرکتی شاتل عمدتا عبارتند از:
1- دو موشک جامد تقویت کننده
2- مخزن سوخت بیرونی
3- سه موتور اصلی نصب شده روی مدار پیما
4- سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدار پیما
موشکهای جامد تقویت کننده فراهم کننده بیشترین نیرو ( حدود 71% ) 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 46 متر و وزن آنها همراه سوخت جامد به 600 تن می رسد. درون 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 48 متر و قطر آن 4/8 متر می باشد و قادر است 2 میلیون لیتر سوخت ( با نسبت: اکسیژن یک و هیدروژن 6 واحد) را در خود نگاه دارد. سه موتور روی مدارپیما ( هر کدام با ارتفاع 3/4 متر و عرض 3/2 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 29% ) 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 10 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 ها قرار دارد. 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. درون 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 یه سرعت آتش بگیرند. در ضمن روی دماغه هم 14 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 31 ثانیه قبل از پرتاب مراحل زیر اتفاق می افتد:
31 ثانیه قبل: کامپیوترهای مرکزی تمام کنترل ها را بر عهده می گیرند.
6/6 ثانیه قبل: موتورهای اصلی نوبت به نوبت روشن می شوند و به 90% قدرت خود می رسند.
3 ثانیه قبل: موتورهای اصلی آماده پرتاب شاتل به فضا هستند.
لحظه پرتاب: موشکهای جامد تقویت کننده آتش می گیرند.
20 ثانیه بعد: شاتل به طور مستقیم به فضا پرتاب می شود.
60 ثانیه بعد: موتورهای اصلی به 100 % قدرت خود می رسند.
2 دقیقه بعد: در ارتفاع 45 کیلومتری موشکهای جامد تقویت کننده از شاتل جدا می شوند. در این لحظه چتر نجات موشکها جدا شده و باز می شوند تا 200 کیلومتر دورتر و در اقیانوس آرام کشتی ها این موشکها را از آب باز پس گیرند.
5/8 دقیقه بعد : موتورهای اصلی خاموش می شود.
9 دقیقه بعد : مخزن سوخت بیرونی از شاتل جدا می شود و بخاطر برخورد با سرعت بالا به مولکولهای هوا در جو زمین می سوزد.
5/10 دقیقه بعد : موتورهای سیستم مدیریت مقصد روشن می شوند تا شاتل را در مدار پایینی قرار دهند.
45 دقیقه بعد : موتورهای سیستم مدیریت مقصد دوباره روشن می شوند تا شاتل را در مدار بالا یی ( ارتفاع 400 کیلومتری از سطح زمین ) قرار دارند.
اکنون شاتل به یک مدارپیما تبدیل شده و خارج از جو آماده ادامه ماموریت است.
در بخش میانی مدارپیما تجهیزات و بازوی میکانیکی و در بخش جلویی 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 می شوند و تجهیزات توسط بازوی میکانیکی که درون آن تعبیه شده به ایستگاه تحویل می شود. هرگاه لازم باشد که مدار پیما 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 مدار پیما 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 نرسند.
پس از آنکه ماموریت مدارپیما به اتمام رسید نوبت بازگشت به زمین می رسد. در اول فوریه سال 2003 قدیمی ترین مدارپیمای ناسا ( کلمبیا) در ارتفاع 200 هزار پایی بالای سطح زمین منفجر شد و تمامی خدمه آن جان باختند. بازگشت مدارپیما یکی از حساسترین مراحل سفر است. ابتدا مدارپیما باید 180 درجه گردش کند و سپس تحت زاویه خاص ( 28 تا 36 درجه) گردش کند تا سطح زیرین آن به اتمسفر برخورد کند. مدارپیما در این حالت با سرعت 28 هزار کیلومتر در ساعت از اتمسفر زمین عبور می کند و دمای سطح آن در این لحظه به 3000 درجه سانتیگراد می رسد. به همین دلیل سطح مدار پیما را از مواد خاص (ترکیبات سخت کربن ) می سازند تا در برابر حرارت شدید مقاوم باشد پس از اینکه مدار پیما از جو عبور کرد به ارتفاعی می رسد که غلظت هوا در آنجا زیاد است. از این به بعد مدار پیما مانند هوا پیما با کمک بالها در یک ناحیه s شکل ابتدا تحت زاویه 40 درجه وسپس 20 درجه به طرف زمین مانور میدهد تا سرعت سقو طش کم شود . پس از اینکه مدار پیما به باند فرود رسید دماغه را بالا میآورد وسپس چتر سرعت گیر را باز میکند تا آرام روی باند توقف کند .
نویسنده : میلاد جبوری عباسی
ویراستار : خسرو جعفری زاده
انجمن ستاره شناسی اهواز
شاتلهای فضایی به گونه ای ساخته شده اند که 100 پرواز به فضا را به آسانی انجام دهند. ماموریت شاتل های فضایی 7یا 8 روزه است. ولی قادرند بسته به ماموریت های محموله تا 14 روز هم پرواز کنند. اجزای حرکتی شاتل عمدتا عبارتند از:
1- دو موشک جامد تقویت کننده
2- مخزن سوخت بیرونی
3- سه موتور اصلی نصب شده روی مدار پیما
4- سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدار پیما
موشکهای جامد تقویت کننده فراهم کننده بیشترین نیرو ( حدود 71% ) 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 46 متر و وزن آنها همراه سوخت جامد به 600 تن می رسد. درون 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 48 متر و قطر آن 4/8 متر می باشد و قادر است 2 میلیون لیتر سوخت ( با نسبت: اکسیژن یک و هیدروژن 6 واحد) را در خود نگاه دارد. سه موتور روی مدارپیما ( هر کدام با ارتفاع 3/4 متر و عرض 3/2 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 29% ) 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 10 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 ها قرار دارد. 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. درون 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 یه سرعت آتش بگیرند. در ضمن روی دماغه هم 14 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 31 ثانیه قبل از پرتاب مراحل زیر اتفاق می افتد:
31 ثانیه قبل: کامپیوترهای مرکزی تمام کنترل ها را بر عهده می گیرند.
6/6 ثانیه قبل: موتورهای اصلی نوبت به نوبت روشن می شوند و به 90% قدرت خود می رسند.
3 ثانیه قبل: موتورهای اصلی آماده پرتاب شاتل به فضا هستند.
لحظه پرتاب: موشکهای جامد تقویت کننده آتش می گیرند.
20 ثانیه بعد: شاتل به طور مستقیم به فضا پرتاب می شود.
60 ثانیه بعد: موتورهای اصلی به 100 % قدرت خود می رسند.
2 دقیقه بعد: در ارتفاع 45 کیلومتری موشکهای جامد تقویت کننده از شاتل جدا می شوند. در این لحظه چتر نجات موشکها جدا شده و باز می شوند تا 200 کیلومتر دورتر و در اقیانوس آرام کشتی ها این موشکها را از آب باز پس گیرند.
5/8 دقیقه بعد : موتورهای اصلی خاموش می شود.
9 دقیقه بعد : مخزن سوخت بیرونی از شاتل جدا می شود و بخاطر برخورد با سرعت بالا به مولکولهای هوا در جو زمین می سوزد.
5/10 دقیقه بعد : موتورهای سیستم مدیریت مقصد روشن می شوند تا شاتل را در مدار پایینی قرار دهند.
45 دقیقه بعد : موتورهای سیستم مدیریت مقصد دوباره روشن می شوند تا شاتل را در مدار بالا یی ( ارتفاع 400 کیلومتری از سطح زمین ) قرار دارند.
اکنون شاتل به یک مدارپیما تبدیل شده و خارج از جو آماده ادامه ماموریت است.
در بخش میانی مدارپیما تجهیزات و بازوی میکانیکی و در بخش جلویی 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 می شوند و تجهیزات توسط بازوی میکانیکی که درون آن تعبیه شده به ایستگاه تحویل می شود. هرگاه لازم باشد که مدار پیما 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 مدار پیما 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 نرسند.
پس از آنکه ماموریت مدارپیما به اتمام رسید نوبت بازگشت به زمین می رسد. در اول فوریه سال 2003 قدیمی ترین مدارپیمای ناسا ( کلمبیا) در ارتفاع 200 هزار پایی بالای سطح زمین منفجر شد و تمامی خدمه آن جان باختند. بازگشت مدارپیما یکی از حساسترین مراحل سفر است. ابتدا مدارپیما باید 180 درجه گردش کند و سپس تحت زاویه خاص ( 28 تا 36 درجه) گردش کند تا سطح زیرین آن به اتمسفر برخورد کند. مدارپیما در این حالت با سرعت 28 هزار کیلومتر در ساعت از اتمسفر زمین عبور می کند و دمای سطح آن در این لحظه به 3000 درجه سانتیگراد می رسد. به همین دلیل سطح مدار پیما را از مواد خاص (ترکیبات سخت کربن ) می سازند تا در برابر حرارت شدید مقاوم باشد پس از اینکه مدار پیما از جو عبور کرد به ارتفاعی می رسد که غلظت هوا در آنجا زیاد است. از این به بعد مدار پیما مانند هوا پیما با کمک بالها در یک ناحیه s شکل ابتدا تحت زاویه 40 درجه وسپس 20 درجه به طرف زمین مانور میدهد تا سرعت سقو طش کم شود . پس از اینکه مدار پیما به باند فرود رسید دماغه را بالا میآورد وسپس چتر سرعت گیر را باز میکند تا آرام روی باند توقف کند .
نویسنده : میلاد جبوری عباسی
ویراستار : خسرو جعفری زاده
انجمن ستاره شناسی اهواز
