ملتقى الفضاء

ملتقى الفضاء بين مركبي الفضاء الجوزاء 6A و الجوزاء 7

الالتقاء الفضائي ، في الملاحة الفضائية ، هو لقاء منظم في الفضاء بين مركبة فضائية ، أو بين مركبة فضائية وجسم سماوي [ 1 ] بسرعة نسبية صفرية أو منخفضة جدًا. إذا كان موعد التقاء بين مركبتين فضائيتين مأهولتين وربتا على بعضهما البعض ، فقد يكون هناك اتصال بين المساحات المضغوطة ، الأمر الذي يتطلب توافر نظام قفل الهواء مانع لتسرب الماء.

يتطلب موعد الفضاء إجراء مناورات معقدة يجب إكمالها في أقل وقت ممكن دون الاستهلاك المفرط لاحتياطي الوقود الذي لا يزال متاحًا. يعتمد نجاح الملتقى المداري بشكل خاص على اختيار نافذة الإطلاق لسفينة "الصياد" التي تسمح بوضعها في مستوى مداري قريب من هدفها وعلى حساب دقيق للغاية لمواقع وسرعات السفينتين . يتم تطوير تقنية الالتقاء المداري في إطار برنامج الجوزاء . الهدف من ذلك هو السماح بتحقيق موعد في المدار القمري الضروري لنجاح مهام برنامج أبولو..

تم تنفيذ أول لقاء فضاءبواسطة رائد الفضاء والتر إم شيرا ، قائد الجوزاء 6 ، مع مركبة الفضاء جيميني 7 . بعد هذا التاريخ ، شكّل اللقاء والمراسي بالنسبة للأميركيين المرحلة الحاسمة من الرحلات الاستكشافية إلى القمر ( بعثات أبولو ، 1969-1972). ومنذ سبعينيات القرن الماضي ، تم إجراؤها بانتظام كجزء من عمليات التزود بالوقود أو تغيير طاقم المحطة الفضائية . بينما كان السوفييت يفضلون الالتقاء التلقائي ، الذي ينطبق على المركبات غير المأهولة ، أوكلت ناسا المسؤولية إلى الأطقم.

منذ عام 2011 ، تعد الصين الدولة الثالثة التي تنظم موعد الالتحام مع المحطات الفضائية.

تاريخي

بعد وقت قصير من أول رحلة لرجل في الفضاء بواسطة يوري جاجارينوجد المسؤولون والمهندسون في القوتين الفضائيتين في ذلك الوقت ، الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة ، أن تحقيق برنامج فضائي طموح يتطلب إتقان التقنيات التي تسمح لمركبتين فضائيتين بالاقتراب من بعضهما البعض للرسو. تصبح هذه التقنية ضرورية بشكل خاص لوكالة الفضاء الأمريكية ، ناسا ، عندما تختار الأخيرةلحل ملتقى المدار القمري لبرنامج أبولو الخاص به . في هذا السيناريو ، ينزل اثنان من أفراد الطاقم الثلاثة على الأرض القمرية في سفينة متخصصة ، مركبة أبولو القمرية ، ثم بمجرد اكتمال مهمتهم ، يعودون إلى المدار على متن هذه الوحدة نفسها للرسو بالسفينة الرئيسية في نهاية مناورة موعد مكاني. تم تبني هذا الحل بتردد من قبل الوكالة لأنه يمكن إدانة الطاقم في حالة حدوث مناورات خاطئة ، نظرًا للكمية الصغيرة من الوقود المتاح للقيام بالالتقاء. بعد هذا القرار ، تم إطلاق برنامج الجوزاء لتطوير تقنيات الالتقاء بالفضاء.

المحاولات الأولى

في عام 1962 ، عندما انطلق سباق الفضاء بين الأمريكيين والسوفييت ، أطلق الأخير سفينتي فوستوك فضاء تفصل بينهما بضع ساعات . أحدثت الأخبار ضجة كبيرة (تم إحياء ذكرى هنا بطابع بريدي سوفيتي). ومع ذلك ، فهو ليس اجتماعًا حقيقيًا بأي حال من الأحوال ولكنه رحلة مجمعة بسيطة.

في عام 1962 ومرة ​​أخرى في عام 1963 ، أطلق الاتحاد السوفيتي في وقت واحد تقريبًا مركبتين فضائيتين ، فوستوك 3 و 4 ثم فوستوك 5 و 6 . تعمل القاذفات في كلتا الحالتين بشكل مثالي وتتبع السفينتان مدارًا متطابقًا تقريبًا مما يسمح لهما بالاقتراب من 5 أو 6.5  كم من بعضهما البعض. لا يزال هذا ليس موعدًا فضائيًا حقيقيًا لأن السفينتين ليس لديهما القدرة على المناورة ولا ينتج التقارب بينهما إلا من تزامن مثالي للإطلاق.

سفينة الفضاء الأمريكية الجوزاء لديها نظام دفع للمناورة في الفضاء. لذلكخلال رحلة الجوزاء 3 ، أصبح فيرجيل جريسوم أول رجل يقوم بتغيير المدار. ال، حاول زميله جيمس ماكديفيت أول مناورة للالتقاء بالفضاء على متن الجوزاء 4 . باستخدام محركاتها الصاروخية ، تحاول الاقتراب قدر الإمكان من المرحلة الأخيرة من صاروخ تيتان 2 الذي وضعه في المدار قبل ذلك بوقت قصير. بدون نجاح.

ال، يحاول رواد فضاء الجوزاء 5 إجراء عملية مماثلة. بعد ساعتين من الرحلة ، يخرجون من مؤخرة سفينتهم جهازًا صغيرًا ينبعث منه إشارات لاسلكية ، "REP". يحاول جوردون كوبر بدء إجراء اللقاء ولكن انخفاض الضغط في إحدى خلايا الوقود يجبره على إلغاء المناورة.

تم تجنيد رواد الفضاء في ذلك الوقت من بين طياري الاختبار ذوي الخبرة ، لكن McDivitt و Cooper استخدموا ردود أفعالهم الطيار بينما لم تكن تقنيات قيادة طائرة تتكيف مع قواعد ميكانيكا الفضاء . هذا هو السبب في عدم تمكن أي منهم من تحقيق هدفه [ 2 ] .

الموعد الاول

ال، والتر شيرا يقوم بأول موعد للفضاء.

أول موعد للفضاء هو مرة أخرى موعد ضائع. ال، صاروخ أجينا سيكون بمثابة هدف للمركبة الفضائية جيميني 6 ، التي يديرها والتر شيرا وتوماس ستافورد ، والتي سيتم إطلاقها بعد فترة وجيزة. لا توفر خطة الرحلة موعدًا فحسب ، بل توفر أيضًا الالتحام . لكن أجينا تنفجر بعد ست دقائق من الإقلاع وتأجيل مهمة جيميني 6. ال، قبل أن تقلع بسبب حادث تقني جديد ، طار الجوزاء 7 إلى الفضاء مع فرانك بورمان وجيمس لوفيل على متنها. يغادرون في رحلة طويلة: أسبوعين. وأخيراً في الخامس عشر من الشهر ، انطلق شيرا وستافورد بدورهما ، في مهمة الاقتراب قدر الإمكان من زملائهم.

نجح شيرا في الاقتراب من برج الجوزاء 6 على بعد 30  سم من برج الجوزاء 7 ولمدة عشرين دقيقة ظلت المركبتان الفضائيتان في تشكيل حافظتا على هذه المسافة. سيقول لاحقًا: "أخبرني أحدهم ... إذا اقتربت أكثر من 5  كيلومترات فسيكون موعدًا. لكن هذه ليست سوى بداية العمل! لا ينجح الالتقاء إلا عندما يكون الإزاحة النسبية للمركبتين صفرًا وتكون المسافة بين المركبتين أقل من 40 مترًا. بمجرد تحقيق هذا الهدف ، تصبح مناورة اللقاء مسألة بسيطة تتعلق بالحفاظ على الموضع: يمكنك اللعب بالمسافة كما لو كنت في سيارة أو طائرة أو على لوح تزلج. » [ 3 ]

بعد هذه المهمة ، وباستثناء الحوادث النادرة ، ستتبع جميع المواعيد الفضائية مراسي . استثناء ، ومع ذلك ، في : اللقاء بين مكوك الفضاء الأمريكي ديسكفري والمحطة المدارية السوفيتية مير ( مهمة STS-63 ).

المراسي الأولى

المقال الرئيسي: الإرساء (رواد الفضاء) .
أول إرساء في الفضاء: الجوزاء 8 وأجينا 8 ، في عام 1966.

النجح نيل أرمسترونغ في الالتحام الأول لآلتين في الفضاء بربط مركبته الفضائية جيميني 8 بمرحلة من صاروخ أجينا 8 ، الذي تم إطلاقه قبل فترة وجيزة. يتم تنفيذ المراسي الأخرى بنجاح بين يوليو و( رحلات الجوزاء من 10 إلى 12 ).

الحقق السوفييت أول ملتقى وأول تقاطع بين مركبتين فضائيتين غير مأهولتين كوزموس 186 وكوزموس 188 [ 4 ] .

جرت محاولتهم الأولى في الإرساء اليدويبواسطة جورجي بيرجوفوي على متن سويوز 3 لكنها فشلت في ربط نفسها بمركبة سويوز 2 غير المأهولة . اقترب منه بمقدار 30  سم قبل أن يستسلم خوفًا من نفاد الوقود لمناورات العودة إلى الأرض. لقد كان سويوز 4 و 5 في النهاية، رسو بنجاح وبعد ذلك يتم نقل الطاقم بالسير في الفضاء .

في، أكمل رواد فضاء أبولو 10 بنجاح أول لقاء ورسو في مدار حول القمر. يمنح نجاح مهمتهم الضوء الأخضر لأول هبوط لرجل على القمر ، بعد شهرين ( مهمة أبولو 11 ).

يتم اللقاء الأول بين مركبتين فضائيتين ينتميان إلى دولتين مختلفتينبين مركبة الفضاء أبولو ومركبة الفضاء سويوز ( مشروع أبولو-سويوز ).

حدث الالتحام الأول الذي شمل أكثر من مركبتين في يناير 1978 عندما هبطت سويوز 27 على محطة ساليوت 6 الفضائية ، والتي تم ربط سويوز 26 بها لمدة شهر.

طرق الالتقاء المداري

الموعد المداري بين سفينتين مقيد بقواعد ميكانيكا المدار. إن تنفيذها معقد ويتطلب وقتًا وكمية دافعة يمكن أن تتجاوز بسرعة الاحتياطيات المتاحة إذا لم يتم تنفيذ المناورات بدقة كبيرة. تم تطوير العديد من التقنيات.

ميكانيكا المدارات

تتضمن مناورة الالتقاء المدارية سفينتين: السفينة المطاردة ، والتي لا تناور كثيرًا بشكل عام ، وسفينة الصياد ، التي يجب أن تغير مدارها للالتحام بالسفينة المطاردة. لا تخضع الحركات في المدار لنفس القوانين المطبقة على سطح الأرض: تفرض ميكانيكا المدار عدة قيود [ 5 ]  :

  • تعتمد فترة ثورة القمر الصناعي على ارتفاعه. مدة المدار تزداد مع الارتفاع.
  • يستخدم هذا القيد للسماح لسفينة الصياد باللحاق بالسفينة المطاردة. من خلال خفض ارتفاعه ، يقلل الصياد المسافة الزاوية مع الصيد. إذا كان قد تجاوز المطارد ، فعليه فقط زيادة ارتفاعه حتى يتمكن من اللحاق به. للسفينة الموجودة في الأسفل سرعة زاوية أعلى ، ليس فقط لأن المسافة التي يجب قطعها أقل ، ولكن أيضًا لأن سرعتها المدارية أعلى.
  • الطريقة الأكثر فعالية لأداء المناورة المدارية هي استخدام مدار نقل هوهمان : لرفع ذروة المدار ، يتم استخدام الدفع عند نقطة 180 درجة من الأوج. يتم الدفع في اتجاه الرحلة.
  • من أجل أن يتم الالتقاء المداري ، يجب أن تدور السفينتان في نفس المستوى المداري . يعد تغيير المستوى المداري مناورة مكلفة للغاية: على سبيل المثال ، إذا تم إطلاق سفينة في مدار منخفض بميل مداري قدره 28 درجة ويجب أن تنضم إلى مدار ثابت بالنسبة للأرض(الميل المداري عند 0 درجة والارتفاع 36000 كيلومتر) ، يجب أن يستهلك قدرًا كبيرًا من الوقود كما لو كان يريد رفع مداره إلى القمر (ارتفاع 350.000 كيلومتر). إذا أمكن ، سيتم وضع سفينة الصياد على متن طائرة مدارية بالقرب من الصياد. إذا كان يجب إجراء تغيير في الطائرة المدارية للمقاتل ، فيجب إجراء المناورة حيث تتقاطع الطائرات المدارية للسفينتين.

تسلسل موعد المداري

يتم الالتقاء المداري على عدة مراحل:

  • يتم وضع المركبة المقاتلة أولاً في المدار على ارتفاع متوافق مع السفينة المستهدفة. ثم عندما يستقر المدار ، يحدث أن يتم فصل الآلتين بواسطة قوس من دائرة ، أي أن إحداهما تسبق الأخرى. من الضروري بعد ذلك وضع المركبة المقاتلة في مدار بيضاوي الشكل بحيث تكتسب أو تفقد زمام المبادرة في المركبة المستهدفة. يقال أن هذا هو مدار "النقل" .
  • عندما تكون الآلتان متقاربتين تمامًا (حوالي 5  كيلومترات ) ، في وقت اللقاء ، يجب أن تكون السرعة النسبية للآلتين صفرًا. للقيام بذلك ، يجب تنفيذ دفع إلى الوراء (أي في الاتجاه المعاكس لمتجه السرعة). عندما تكون السرعة النسبية للآلتين والمسافة التي تفصل بينهما منخفضة بدرجة كافية ، يكون الموعد قد انتهى. إذا كان على الآلتين الاقتراب ، فسنقوم بذلك ببساطة عن طريق " دفعهما " تجاه بعضهما البعض.
  • ومع ذلك ، لكي يبقى جسمان بشكل دائم في نفس المدار ، يجب أن تكون سرعتهما متطابقة تمامًا (سرعة نسبية صفرية). على سبيل المثال: إذا حصل أحد هذين الجسمين على اختلاف قدره 1  م / ث مع الجهاز الآخر ، فسيتم فصل الماكينتين بأكثر من 5  كم في مساحة دورة مدارية (90 دقيقة لمحطة الفضاء الدولية ) .
  • علاوة على ذلك ، في المدار ، يؤدي التسارع في اتجاه المسار ميكانيكيًا إلى زيادة الارتفاع بسبب قوة الطرد المركزي ، بينما يؤدي التباطؤ في اتجاه المسار إلى فقدان الارتفاع. لذلك بمجرد اقتراب الآلتين بدرجة كافية ، يجب تصحيح السرعة العرضية والشعاعية.

المذكرات و المراجع

  1. ↑ القانون الفرنسي: مرسوم بتاريخ 20 فبراير 1995 يتعلق بمصطلحات علوم وتقنيات الفضاء.
  2. ^ دوغ وارد ، " نص التاريخ الشفوي  ، جيمس أ. ماكديفيت  " ، إلك ليك ، ميتشجان ، مركز ليندون جونسون للفضاء ، (استشار)
  3. ^ " الزوار "  ، على  أكتاف جبابرة ، ناسا (تم الوصول إليه)
  4. ↑ " Cosmos 186 "  ، NSSDC Master Catalog NSSDC ID: 1967-105A  ، NASA ( تم الوصول إليه)
  5. ^ فرانك أوبراين ، "  مجلة رحلة أبولو  " ، في مجلة رحلة أبولو ، ناسا ، 1995-2017 (تم الوصول إليها في)

انظر كذلك

في مشاريع ويكيميديا ​​الأخرى:

مقالات ذات صلة

روابط خارجية