سفينه فضايي

[omarekhayam]

كار بر روي يك سفينه فضايي از كجا شروع مي‌شود؟ اين كار از تعيين وظايفي كه يك سفينه بايد انجام دهد آغاز مي‌گردد. دامنه اين وظايف، حجم و مشخصات وسايل علمي لازم براي نصب در آن را مشخص مي‌كند. نوع ماموريت و اين كه به طور مثال سفينه، به سوي سياره‌هاي ديگر پرواز مي‌كند يا در مدار زمين خواهد ماند، فاصله مدار آن نسبت به زمين چقدر است، آيا بعد از پايان كار، بر اثر برخورد با جو زمين خواهد سوخت يا به زمين بر مي‌گردد و سوال‌هايي ريزتر، در طراحي ناو نقش دارد. آلات و ادوات علمي و تجهيزات فني، بار مفيد هر سفينه فضايي را تشكيل مي‌دهند. نصب آلات و ادوات علمي به اين اهداف بستگي دارد.
همچنين نوع برنامه پيش‌بيني شده و مدت پرواز در گوناگوني و شكل تجهيزات نصب شده موثر است به طور مثال در نوع منابع انرژي تاثير دارد، اين كه باتري‌هاي ذخيره انرژي در داخل آن بايد نصب شود يا باتري‌هاي خورشيدي كه در بيرون ناو قرار مي‌گيرند. توام كردن سبكي و استحكام نيز از نقاطي است كه بايد طراحان و سازندگان سفينه‌هاي فضائي به آن توجه داشته باشند. مصالح لازم براي ساختن سفينه فضائي بر اساس شرايط موجود در فضا انتخاب مي‌شوند. دستگاه‌ها و تجهيزاتي كه بايد در ناوهاي كيهاني نصب شوند، در مرحله توليد بايد بر اساس مشخصات ويژه تهيه، و بعد از تهيه نيز، از نظر قدرت استحكام، قابليت انتقال حرارت، ظرفيت و مقاومت در مقابل زنگ زدگي و فرسايش مورد آزمايش‌هاي سخت قرار گيرد.
نقشه طراحي سفينه
هنگام پرواز، اداره و هدايت سفينه فضايي بدون سرنشين با كمك ادواتي كه در داخل دستگاه نصب شده و مخابره فرمان از زمين به وسيله امواج راديوئي انجام مي‌گيرد، طبيعي است تعداد فرمان‌هائي كه از زمين مخابره مي‌شوند نمي‌توانند گسترده باشند‌، به همين دليل طراحان، اين فرامين را طوري تقسيم مي كنند كه مداخله فوري در كار شبكه‌ها و سيستم‌ها و دستگاه‌هاي اصلي ممكن باشد.
آنچه كه مربوط به وظايف تجهيزات علمي و شبكه‌ها و سيستم‌هاي داخلي سفينه‌هاي فضائي است، در طرح فني پيش‌بيني مي‌شود كه در آن هدف آزمايش، مختصات مدار، تعيين دقيق خط سير، مدت كار فعال، محل استقرار دستگاه‌هاي علمي و ميزان مصرف انرژي، وزن و اندازه آنها و غيره با حداكثر دقت نشان داده مي‌شود.
ميسر ساختن، بررسي و آزمايش دستگاه فضائي شامل چند دوره يا مرحله است. ابتدا ماكت سفينه به طور كامل تهيه مي‌شود و در آن تكنولوژي ساختمان اجزا و تجهيزات مختلف مورد بررسي قرار گرفته، درجه استحكام لازم براي دستگاه‌هائي نظير شبكه‌هاي باتري خورشيدي و چارچوب‌هاي اصلي دستگاه‌ها تعيين مي‌گردد.
همزمان با اين كار، طراح در نظر مي گيرد كه چگونه دستگاه‌ها در جاي مناسب‌تر قرار گيرند تا هنگام آزمايش و كار، بتواند تمام آنها را به بهترين شكل كنترل كند.
طراحي عملي سفينه
از نقطه نظر مكانيزم كار‌، فضا با آن چه ما در زمين داريم به كلي غيرعادي است و شرايط متفاوتي بر آن حاكم است. در آنجا خلا كامل، بي‌وزني، درجه حرارت فوق العاده متغير و انواع تشعشعات وجود دارد. در جريان يك پرواز فضائي، اجزا و قطعاتي از ناو كيهاني كه در مقابل خورشيد قرار مي‌گيرند بيش از 100 درجه سانتيگراد حرارت مي‌بيند، همين قطعات وقتي در بخش سايه زمين در حركتند، سرمايي را بايد تحمل كنند كه شدت آن تا 150 درجه زير صفر مي‌رسد.
جدار خارجي ناوهاي كيهاني در فضا دائما سائيده و در نتيجه خاصيت ضدتشعشعي لايه‌هاي رويي سفينه فضائي به طور محسوسي كم شده، در نتيجه جريان انتقال حرارت بين بخش‌هاي مختلف ناو نيز دچار اختلال مي‌شود و همه اينها در تعادل ناو كيهاني تاثير منفي دارد. اين در حالي است كه وجود حرارت متعادل، شرط اصلي استحكام و دوام و ثبات كار در دستگاه‌هاي داخلي سفينه به شمار مي‌رود و اين امر قبل از هرچيز در كار سيستم راديو الكترونيكي كه وظايف مهمي از جمله جلوگيري از ايجاد نوسان فوق‌العاده زياد درجه حرارت را بر عهده دارد تاثير منفي مي‌گذارد. تامين حرارت متعادل براي سفينه‌هاي سرنشيندارو ايستگاه‌هاي مداري اهميت حياتي دارد.
در شرايط خلا اجسام به سرعت فرسوده و سائيده مي‌شوند. به همين علت بايد از قبل مشخص شود كه سفينه فضائي در موقع پرواز چه وضعي خواهد داشت. براي اين كار بايد در زمين شرايطي مشابه فضا ايجاد كرد و تاثير آن را بر مدل ناو كيهاني و كار دستگاه‌هاي آن به طور همه جانيه بررسي نمود. همچنين تاثير پديده‌هايي مانند ارتعاش‌ها و فشار شديد هنگام پرتاب به فضا و يا حرارتي كه سفينه به هنگام بازگشت و ورود به قشر فشرده جو زمين بايد تحمل كند، به طور مصنوعي آزمايش مي‌شود و در محفظه‌هاي مخصوص درجه استحكام ساختمان سفينه فضائي و حداكثر فشار مجاز در طول و عرض، بر جدار و اسكلت دستگاه‌ها و قدرت كار هر يك از عناصر به طور جداگانه هنگام ارتعاش‌هاي شديد مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
در آزمايشگاه‌هاي مخصوص كه مي‌توانند شرايطي مشابه خلا را ايجاد كنند مكانيسم‌هاي مختلف از جمله باز شدن آنتن‌ها و باتري‌هاي خورشيدي و ساختمان دريچه‌ها و دستگاه‌هاي اتصال بررسي مي‌شوند. در جريان آزمايش سيستم‌هاي تنظيم حرارت، وسايل و ادوات حساس تحت حرارت و سرماي شديد قرار مي‌گيرند و چگونگي كار و عكس العملشان كنترل مي‌شود.
كنترل خودكار سفينه
دستگاه‌هاي نصب شده در سفينه فضايي بايد در مدت زماني كه براي اجراي ماموريت در نظر گرفته شده، به طور عادي به كار خود ادامه دهند. براي كسب اطمينان نسبت به كار دستگاه‌ها، آزمايش‌هاي تكميلي صورت مي‌گيرد كه مدت اين آزمايش به مراتب بيش از مدت پيش‌بيني شده است. اتفاق افتاده است كه بنا به دلايلي مدت پرواز افزايش يافته و لازم بوده كه دستگاه‌ها بيش از آنچه پيش‌بيني شده‌ بود كار كنند، لذا در طراحي و ساخت تجهيزات به اين نكته نيز توجه مي‌شود.
بعد از اتمام اين آزمون‌ها، آن دستگاه‌ها و وسايلي كه تمام مراحل آزمايش را گذرانده‌اند و به كار آنها هيچ ايرادي وارد نيست، وارد مرحله بعد مي‌شوند.
مرحله بعدي، آزمايش الكتريكي دستگاه‌ها در حال كار جمعي است. هدف از اين آزمايش‌ها بررسي ارتباط متقابل دستگاه‌ها با يكديگر است. در اين مرحله، شبكه‌ها و بخش‌هاي جداگانه دستگاه فضائي روي سكوهاي متحرك و شاسي‌هاي ويژه قرار داده مي‌شوند. بدين وسيله امكان دسترسي بلامانع به تمام دستگاه‌ها و تعيين نواقص فني دستگاه‌ها يا تعويض آنها فراهم مي‌گردد. شبكه‌ها و بخش‌هاي مختلف با كابل‌هاي مخصوص بهم وصل مي‌شوند.
آزمايش مختلط اجزاي مختلف دستگاه فضائي مهم‌ترين مرحله آزمايش در كارخانه به حساب مي‌آيد. در جريان آزمايش‌هاي پي‌در‌پي، عملياتي انجام مي‌شود كه نشان دهنده كار دستگاه‌ها و ارتباط متقابل بخش‌هاي مختلف سفينه فضايي در لحظه پرتاب، مرحله پرواز، رسيدن به مدار و جداشدن موشك از آن، همچنين پرواز مستقل در مدار مورد بررسي دقيق قرار مي‌گيرد.
مركز برنامه ريزي خودكار پرواز، به طور منظم به قسمت‌هاي مختلف دستگاه‌ها و تابلوي هدايت كننده فرمان مي‌دهد. همچنين چگونگي اجراي كار به صورت راديوئي به موشك مي‌رسد و مسايل مربوط به سيستم‌هاي سفينه فضايي هنگام جدا شدن موشك حامل از دستگاه بررسي مي‌شود.
نقش رايانه در هدايت سفينه
رايانه در حقيقت تمام مرحله پرواز و كار هر يك از دستگاه‌ها را در حين پرواز فضايي مي‌بيند. در اينجا شدت حساسيت سيستم‌ها نسبت به فرمان‌هاي مخابره شده مشخص مي‌گردد. از روي صفحه دستگاه اندازه‌گيري تله متريك در زمين، مختصات اوليه دستگاه ها كنترل مي‌شود، كيفيت كار دستگاه‌هاي خودكار گيرنده با روش ضبط و مخابره مجدد اطلاعات مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، قدرت دستگاه‌هاي فرستنده و مدت دوره‌هاي ارتباط تعيين مي‌شود. البته تا موقعي كه تمام دستگاه فضائي در عمل آزمايش نشود كنترل ادامه خواهد يافت.
مونتاژ قطعات سفينه
بعد از پايان آزمايش‌ها، دستگاه‌ها را به بخش بسته كاري (مونتاژ) مي‌فرستند. مونتاژ سفينه مستلزم دقت و توجه فوق‌العاده است. تنها يك حركت نادرست انگشت‌ها، يك اشتباه كوچك در يكي از صدها سيستم اتصالي ممكن است برنامه را عقيم بگذارد يا جان فضانوردان را به خطر اندازد. بسته كاري بر اساس جدولي منظم صورت مي‌گيرد. تقسيم ساختمان ناو كيهاني به بخش‌ها و شبكه‌ها جداگانه امكان مي‌دهد كه كارهاي بسته كاري به موازات هم و به طور مستمر انجام شود در نتيجه جريان بسته كاري، شكل تسلسل پيدا مي‌كند و كارها در جبهه‌اي وسيع صورت مي‌گيرد.
براي تامين كار عادي دستگاه‌ها در داخل سفينه فضايي، بايد درجه حرارت و فشار معيني وجود داشته باشد. به همين دليل در جريان بسته كاري به عايق‌بندي جدار خارجي دستگاه‌ها توجه خاصي مي‌شود. براي اين كار، داخل دستگاه را با گاز رقيق و فراري پر مي‌كنند تا اگر منفذي وجود داشته باشد دستگاه‌هاي حساس به اين گاز كه در محيط كار وجود دارد، آن منفذ را نشان دهند. بعد از آن كه كاملا اطمينان حاصل شد كه در جدار خارجي دستگاه هيچ منفذي نيست، گاز را تخليه مي‌كنند. همزمان با اين كار اسكلت دستگاه‌هاي علمي نصب مي‌شود.
آزمايش‌هاي توام دستگاهائي كه در خود سفينه فضايي نصب شده‌اند با يك دوره بررسي دقيق در كارخانه به پايان مي‌رسد. اين آزمايش‌ها بطور كلي، تكرار برنامه كنترل قبلي است. با اين تفاوت كه حال ديگر نمي‌توان بسياري از دستگاه‌ها را بدون واسطه به ادوات اندازه گيري، كنترل و وصل كرد. به همين دليل كار سيستم‌هاي دستگاه فضايي در اين مرحله آزمايش به وسيله دستگاه‌هاي تله متر يك مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
پس از پايان آزمايش‌هاي الكترونيكي، منابع انرژي برق كه مربوط به سفينه فضايي نيستند از دستگاه فضايي جدا و ناو به همراه باتري‌هاي اصلي و يا باتري‌هاي خورشيدي خود، در محفظه مخصوصي قرار داده مي‌شود و به پايگاه پرتاب حمل مي‌گردد. در پايگاه فضائي، ناو كيهاني را از محفظه خارج مي‌كنند و براي بازرسي تجهيزات و نصب اجزاء تكميلي آن را روي سكوي ويژه قرار مي‌دهند. شبكه‌اي از كابل ها و تجهيزات مخصوص كنترل و آزمايش براي بازرسي نهايي كار دستگاه‌هاي داخلي سفينه فضايي به آن وصل مي‌شوند و كار عادي دستگاه ها مورد بررسي قرار مي گيرد.
نفس‌ها در سينه حبس مي‌شود!
در نهايت، سفينه فضايي به موشك بالابرنده متصل شده، به پايگاه پرتاب حمل شده و آخرين تداركات انجام مي گيرد. موشك بالابرنده روي سكوي پرتاب قرار دارد. ارتباط بين دستگاه‌هاي داخلي دستگاه فضايي و مركز هدايت در زمين به وسيله شبكه‌هاي مخصوص برقرار است. توسط اين شبكه، سيستم‌هاي مختلف از جمله وسايل مخصوص بررسي درجه حرارت و فشار هوا در داخل سفينه فضايي اداره مي‌شوند. كارهاي مقدماتي براي پرتاب سفينه فضايي طبق جدول دقيق، پي در پي اجرا مي‌شوند.
سيستم‌هاي داخلي سفينه فضايي درست در لحظه پرتاب به كار مي‌افتند و در اين لحظه است كه انتقال انرژي برق از منابع زميني به سفينه فضايي پايان مي‌يابد. سرانجام لحظه موعود، لحظه‌اي كه گروه زيادي از دانشمندان كارشناسان، مهندسان و كارگران سازندگان به خاطر آن مدت طولاني زحمت كشيده‌اند فرا مي‌رسد. فرمان پرتاب صادر و ناو كيهاني جديد رهسپار فضا مي‌شود.
منبع : دانشنامه اينترنتي رشد