up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله شاتل فضايي PDF
QR code - شاتل فضايي

شاتل فضايي

معرفي شاتل فضايي به زبان ساده

شاتل در لغت به اتوبوسهايي اطلاق مي شود که در يک مسير مشخص رفت و آمد مي نمايند. آن ها اتوبوسهايي هستند که براي حمل انسان،محموله هاي فضايي و بردن ماهواره به فضا،توسط اداره هوانوردي و فضايي ملي ايالات متحده آمريکا(NASA ) در دهه هفتاد ميلادي طراحي شده است.
شاتل فضايي بعنوان يک موشک قابل استفاده مجدد و فضاپيماي قابل بازيابي مطرح شد زيرا تا آن زمان در تکنولوژي پرتاپ با موشک،قسمت هاي مختلف از موشک جدا شده و به زمين سقوط نموده و يا اينکه در فضا سرگردان مي ماندند براي مثال موشک ساترن ۵ با جرمي حدود ۲۹۰۰ تن و ارتفاع ۱۱۱ متر به فضا پرتاب شد ولي در بازگشت آنچه از اين آسمان خراش پرنده باقي مانده بود توده اي ۶ تني بود که در اقيانوس آرام فرود آمد و راهي موزه شد.
شاتل ها به ترتيب ساخت اينتر پرايز،کلمبيا،چلنجر،ديسکاوري،آتلانتيس و اينديور ناميده شدند. اينتر پرايز توانايي پرواز به فضا را نداشت و فقط ابزاري آزمايشي و آموزشي بود. دوازدهم آوريل ۱۹۸۱(اوايل دهه ۱۳۶۰)،يعني بعد از حدود ۱۰ سال،شاتل فضايي کلمبيا،با موفقيت به فضا فرستاده شد تا فصل جديدي از تجسس اي فضايي آغاز گردد. در سال ۱۹۸۳،اولين ماهواره به وسيله چالنجر در مدار قرار داده شد. در نوامبر ۱۹۸۳ اولين آزمايشگاه فضايي با ۷۱ مورد آزمايش طراحي شده به وسيله دانشمندان آمريکا و اروپا به فضا فرستاده شد و در آوريل ۱۹۸۴،اولين تعمير ماهواره اي توسط شاتل صورت پذيرفت و بازيافت ماهواره هاي پاپالا و وستار و بازگرداندن آنها به زمين در نوامبر سال ۱۹۸۴ اتفاق افتد تا در ۵ سال آغازين استفاده از شاتل،ماموريتهاي بسيار مهمي انجام شود.پس از اين موفقيت هاي اوليه در ژانويه سال۱۹۸۶،با انفجار شاتل چالنجر(چلنجر) و کشته شدن خدمه آن بعلت ايجاد شعله در مخزن سوخت بيروني،مامريتهاي شاتل براي تحقيق و تفحص به مدت ۳ سال معلق ماند.
سازمان ناسا اين ۳ سال را صرف تکميل و ايمن تر کردن شاتل نمود و در سال ۱۹۸۸ ميلادي پروازهاي شاتل دوباره آغاز شد.
ولي متاسفانه دوباره حادثه به سراغ شاتل هاي فضايي آمد،در روز شنبه ۱۲ بهمن ۱۳۸۱(۱۶ ژرانويه ۲۰۰۳)در حدود ساعت ۱۴ به وقت جهاني هفت فضانورد شاتل کلمبيا در پايان يک ماموريت ۱۶ روزه علمي حاضر بودند(آماده بودند) که به زمين بازگرند،اما در کمال حيرت مردمان اين فضاپيما در اثر يک مشکل در قسمت مخازن سوخت منفجر شد و از بين رفت. پس از اين حادثه بار ديگر شاتل ها به مدت ۳ سال زمين گير شدند.
لازم به ذکر است شوروي سابق نيز برنامه اي مشابه با شاتل فضايي آمريکا را در نوامبر سال ۱۹۸۸ آغاز کرد،در اين تاريخ شوروي نخستين شاتل خود به نام بوران را براي آزمايش پرواز بدون سرنشين به مدار فرستاد. شاتل بوران تقريبا هم اندازه وهم شکل شاتل آمريکا بود.
اين شاتل به همراه موشک جديد انرژيا به فضا رفت. اما اين برنامه در سال ۱۹۹۳ يعني بعد از فروپاشي شوروي با توقف روبرو شد. بوران ديگر هرگز پرواز نکرد.
● ساختار شاتل فضايي
شاتل ها داراي سه بخش اصلي هستند:
۱) مدارگرد
۲) دو موشک سوخت جامد يا بالا برنده
۳) مخزن بيروني و بزرگ سوخت مايع
▪ مدارگرد:
مدارگرد تنها بخشي از شاتل است که وارد مدار مي شود. مدارگرد به مخزن بزرگ سوخت متصل است و هيدروژن و اکسيژن مايع موجود در آن را مي سوزاند تا نيروي رانشي پرتاب ايجاد شود. طول اين مدارگرد ۳۷ متر،عرض آن از انتهاي يک بال تا انتهاي بال ديگر ۲۴ متر و ارتفاع آن در حالت ايستاده روي سکوي پرتاب ۱۷ متر است.
مدارگرد نيز پس از پايان ماموريت به زمين باز مي گردد و مانند هواپيمايي با سرعت ۳۴۶ کيلومتر در ساعت بر باند ويژه فضاپيما ها مي نشيند. مدارگرد نيز دست کم صد بار مي تواند در مدار زمين قرار گيرد و هر بار مدت پرواز آن از ۵ تا حداکثر ۳۰ روز است. مدارگرد داراي سه بخش است: کابين فضانوردان،آفت يا اتاق بار و موتورها.
کابين فضانوردان،در بخش جلويي شاتل قرار دارد و به طور ميانگين گنجايش ۷ نفر و در شرايط اضطراري ۱۰ نفر را داراست.
اتاق بار يا آفت قسمتي است در طبقه ي عقبي پرواز که متخصصان فني و علمي در آنجا مي نشينند. ان ها را به ترتيب متخصصان ماموريت(فضانوردان ناسا) و متخصصان بار(که فضانورد نيستند و عموما دانشمندند) مي نامند. منظور از بار، ماهواره يا تجهيزاتي است که در فضاپيما با خود به مدار زمين مي برد.
در يک شاتل،۵۱ موتور به کار رفته است. موتورهاي موشکي سوخت جامد که فقط در دو دقيقه نخست پرتاب به کار مي روند. سه موتور اصلي در جريان پرتاب روشن اند. اين موتورها نيروي لازم براي کشش ۱۷۰ تن جرم شاتل را توليد مي کنند. دو موتور مانور در مدار، فضاپيما را قادر مي سازند تا مدار خود را بدور زمين اصلاح کند و يا تغيير مسير دهد. لازم به ذکر است که توان موتورهاي شاتل فضايي حين برخاستن ۱۴۰ ميليون اسب بخار است.(يعني معادل توان حدود ۱.۵ ميليون پژو ۲۰۶)
▪ بالا برنده ها:
دو موشک با سوخت جامد،بزرگ ترين موشک هاي سوخت جامدي اند که تا بحال براي پروازهاي فضايي ساخته شده اند، اين دو موشک قادرند هزار و سيصد تن جرم را رو به بالا بکشند و فقط صعود فضاپيما را تند تر مي کنند. هر کدام از اين موشک ها ۴۳ متر ارتفاع و در هنگام پر بودن ۶۰ تن وزن دارند. يک موشک پرتاب کننده نيروي رانشي معادل ۱.۵ ميليون کيلو گرم در هنگام پرتاب ايجاد مي کند. اين دو موشک پس از اينکه شاتل فضايي را بع ارتفاع ۴۵ کيلومتري از زمين رساندند يعني بالاي ضخيم ترين لايه هاي جوي زمين از فضاپيما جدا مي شوند و با چتر در اقيانوس فرود مي آيند. اين موشک ها قابل بازيافت بوده و در ماموريت هاي بعدي مورد استفاده قرار مي گيرند.
▪ مخزن سوخت بيروني:
طول مخزن سوخت بيروني ۴۸ متر و عرض آن حدود ۸ متر است و با ۷۰۵ تن سوخت هيدرازين و نيتروکسيد نيتروزين در کل ۷۳۸.۵ تن جرم دارد. اين مخزن سه موتور موشکي مدارگرد را تغذيه مي کند. اين مخزن سوخت پس از رساندن مدارگرد به ارتفاع مورد نظر،از آن جدا مي شود و طبق برنامه بر اثر برخورد با جو زمين مي سوزد و از بين مي رود.
ارتفاع مدارهايي که شاتل در آنها قرار مي گيرند از ۱۸۵ تا ۱۱۱۰ کيلومتر با توجه به ماموريتشان تغيير مي کند. گرچه بيشتر اوقات به مدار ۲۴۰ کيلومتري مي روند. در آنجا هر ۹۰ دقيقه يک بار دور زمين مي گردند.
شاتل فضايي در مواجهه با جو زمين چه مي کند؟
اصطکاک بدنه شاتل فضايي با جو زمين موجب مي شود دما در حد بسيار بالايي بالا برود. براي حل اين مشکل مهندسان ناسا سطح زيرين مدارگرد را با سراميک مي پوشانند. طرح فعلي شاتل شامل۲۰۵۴۸ قطعه سراميک از جنس اليا سيليکون است. هر قطعه طوري شکل گرفته که دقيقا قالب تمام زواياي فضاپيما باشد و بتواند دمايي برابر با ۱۲۶۰ درجه سانتيگراد را تحمل کند. کلاهک دماغه شاتل و لبه ي بال ها که در هنگام بازگشت شاتل به جو،بيشترين گرما را متحمل مي شوند،با ماده اي پوشيده اند که مي تواند دمايي برابر ۱۶۴۹ درجه سانتيگراد را تحمل کند،دمايي که فولاد در آن ذوب مي شود.
● آينده ي شاتل هاي فضايي:
قرار بود شاتل ها ابزارهاي ارزان قيمتي براي پرتاب فضانوردان به مدار باشند،اما در عمل هر پرتاب حدود سيصد ميليون دلار هزينه در بر داشت. نکته ديگر اين است که ناسا بايد حدود دوازده هزار نفر را فقط براي پرتاب فضاپيما استخدام کند!
جايگزين آينده شاتل ها احتمالا چيزي مشابه هواپيماي ملي هوا فضا خواهد بود که ناسا و نيروي هوايي آمريکا بطور مشترک با هم ساخت اد. اين هواپيما که X-۳۳ نام دارد، سي و سومين هواپيما از يک رشته پر تعداد هواپيما هاي آزمايشي مشترک ناسا و نيروي هوايي است. اين رشته از هواپيما ها به هواپيماي X-۳۴ که مدل ديگري از موشک هاي قابل مصرف دوباره است،رسيده اند.
هواپيماي X-۳۳ مانند يک هواپيماي جت عادي از باند پرواز بلند مي شود و به سرعت مناسب جهت پرتاب به مدار زمين مي رسد و همانند يک هواپيماي معمولي فرود مي آيد.چ
اين فضاپيما طوري طراحي شده است که خودش را سريعتر و بالاتر پرتاب کند،تا جايي که جو آن قدر نازک شود که موتورهاي عکس العملي آن به کار افتد. سپس در سرعت ۲۲ ماخ(۲۲ برابر سرعت صوت است يعني ۶.۴ کيلومتر در ثانيه)، اين موتورها خاموش مي شوند و يک موتور موشکي، سرعت آن را به ۲۵ ماخ(سرعت لازم براي حرکت در فضا)مي رساند.
هر پرتاب هواپيمايX-۳۳ بيش از يک ميليون دلار هزينه خواهد داشت. طرفداران اين طرح مدعي اند که مي توان اين هواپيما را يک روز و نيم پس از فرود،دوباره به فضا فرستاد(شاتل ها بايد بين پروازها چندين ماه استراحت کنند) و از آن جايي که هواپيماي هوافضا،بيشتر مانند يک جت عمل مي کند تا يک موشک،مي تواند در شرايط اضطراري دور بزند و به نقطه حرکتش بازگردد،قابليتي که شاتل هاي فضايي ندارند.

سامانه سفر هاي فضايي که نام رسمي برنامه شاتل است و توسط ناسا به اين عنوان نام گذاري شده است.به طور رسمي در ژانويه ي ۱۹۷۲آغاز به کار کرد. اين سامانه سر ...

● فرودهاي فضايي: فضاپيما بايد هنگام نزديک شدن به يک سياره يا قمر از سرعت خود بکاهد، تا از هدف خود عبور نکند. فضا پيما در اين هنگام به دور خود مي چرخد ...

در انتهاي برنامه آپولو مقامات ناسا برنامه آينده فضايي ايالات متحده را بررسي مي کردند. در آن زمان فضانوردان و تجهيزات توسط موشک هاي يکبار مصرف به فضا ا ...

شاتلها در اصل هوا - فضاپيماهايي هستند که وظايف گوناگوني دارند. ولي مهمترين آنها حمل ماهواره‌ها و قرار دادن آنها بر روي مدارهاي خاص زمين است. مقدمه در ...

وقتي مي پرسند که موجودات فرازميني چه شکلي است، نماهاي هاليوودي متفاوتي در ذهن شکل مي گيرد، از مهاجمان خونخوار گرفته تا کوچولوهاي دوست داشتني چون اي.تي ...

اداره ملي هوا-فضاي آمريکا (ناسا) اين روزها پنجاهمين سالگرد تاسيس خود را با انجام کاري جشن گرفته که در آن از هر کار ديگري ماهرتر است: تبليغات پر سر و ص ...

زنگ خطر يک لحظه هم قطع نمي شد. فرمانده ناو فضايي در حالي که تلاش داشت فرامين لازم و صحيح براي ساير فضانوردان و خدمه پروازي را در ذهن خود مرور کند، متو ...

اين گامي کوچک براي يک مرد و جهشي بزرگ براي بشر است. اين پيغام که براي نخستين بار از ماه نشين آپولو ۱۱،توسط نيل آرم استرانگ* در هنگام گام نهادن بر روي ...

دانلود نسخه PDF - شاتل فضايي