أثر الفضاء سباق هندسة الفضاء الجوي الابتكارات

وقد حول مسار الفضاء، وهو فصل محدد من الحرب الباردة، الهندسة الفضائية الجوية من نظام مضاربة إلى مركز قوة للابتكار السريع، ففي الفترة بين أواخر الخمسينات وأوائل السبعينات، صبت الولايات المتحدة والاتحاد السوفياتي موارد هائلة إلى تجاوز قدرات بعضها البعض في الفضاء، ولم تقتصر هذه المنافسة على وضع البشر على القمر فحسب، بل أيضا على الانجازات القسرية في أشكال الدفع الصاروخي الدائم، والمواد العلمية، ونظم التوجيه، وفترات دعم الحياة.

السياق التاريخي للسباق الفضائي

ولم يبرز سباق الفضاء في فراغ، بل توترات الحرب الباردة والفخر الوطني والأهمية الاستراتيجية لإظهار التفوق التكنولوجي، وقد صدم إطلاق الاتحاد السوفياتي لسبوتنيك 1 في 4 تشرين الأول/أكتوبر 1957 العالم ودفع الولايات المتحدة إلى العمل، وقد أثبت هذا الساتل الصغير المزعج أن القذائف التسيارية العابرة للقارات يمكن أن تُحمّل وأن الاتحاد السوفياتي قد أخذ زمام القيادة في الفضاء.

Sputnik and the American Response

وعقب سبتنيك، أنشأ كونغرس الولايات المتحدة الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء في عام 1958، وشرعت الوكالة بسرعة في مشروع الزئبق، الذي يهدف إلى وضع رائد فضاء أمريكي في المدار، واستجاب الاتحاد السوفياتي مع فوستوك 1، وحمل يوري غاغارين إلى الفضاء في 12 نيسان/أبريل 1961، وأتاحت هذه المعالم الأولية مرحلة عقد من التنافس المكثف، حيث دفعت كل قوة خارقة حدود الهندسة إلى تحقيق أول تحليق فضائي.

The Mercury, Gemini, and Apollo Programs

برامج ناسا تطورت بسرعة، وزئبق (1958-1963) أثبت أن البشر يمكنهم البقاء والعمل في الفضاء، ووجد جيميني (1961-1966) تقنيات أساسية للتجمع المداري، ورفرفرف النشاط خارج المركبات، وهى ذات أهمية حاسمة بالنسبة لبعثات القمر، ووصل برنامج أبولو (1961-1972) إلى مرحلة الـ 11 من مراحل الصواريخ القديمة التي لا توجد فيها أي مواضع للصواريخ

الابتكارات الرئيسية في مجال الفضاء الجوي خلال سباق الفضاء

وقد أضفت الضغوط التي أُدخلت على تحقيق نتائج مثيرة على عقود من الدار العادي " Ramp;D " إلى سنوات قليلة، وتمثل الابتكارات التالية أهم التطورات في هندسة الفضاء الجوي التي يقودها مباشرة سباق الفضاء.

مركبات إطلاق وقاذفات

وشهدت تكنولوجيا الرواسب أكثر نمو متفجر خلال هذه الفترة، وكان صاروخ الاتحاد السوفياتي R-7، وصاروخ تسياري متحول بين القارات، وطلقت سبوتنيك، ثم نقلت محركات زراعية ضخمة إلى مدار ثابت، وكانت الولايات المتحدة قد وضعت محركات مرنة متتالية، وصدرت في ذلك الجزء الخامس من الموسم الثاني، وصممت بواسطة فريق ويرنفر فون براون.

التوجيه، الملاحة، المراقبة

كان التوجيه الحسن ضروريًا للالتقاء في المدار والهبوط القمري، كان جهاز الارشادات في (أبوللو) نظاماً رقمياً رائداً بـ 036 2 كلمة من الذاكرة القابلة للضرب و864 36 كلمة من الذاكرة فقط، وإستعمال تقنية تسمى "الطيارات الرقمية للتحكم في المركبة الفضائية

المواد والحماية الحرارية

وتواجه المركبات الفضائية التي تعود إلى الغلاف الجوي للأرض درجات حرارة تتجاوز 500 2 درجة ف. كما أن الحاجة إلى مواد مقاومه للوزن الخفيف، والمواد ذات القدرة الحرارية تحفز الابتكارات في السيراميات، ومثل هذه المعاطف التراكمية، والمركبات، وقد استخدمت وحدة القيادة في أبولو درعا حراريا مصنوعا من راتنجات من مادة الثور الخبيثة التي تشحن وتنتقل من الحرارة أثناء العادن.

دعم الحياة والمصانع البشرية

إن بقاء رواد الفضاء على قيد الحياة في فراغ الفضاء يتطلب نظماً جديدة تماماً، وأصبحت الدعاوى الفضائية مركبة فضائية صغيرة، تقدم الأكسجين، وتنظيم درجة الحرارة، وحماية الكائنات الحية الدقيقة، وزادت مساحة " أبوللو " نحو 80 جنيهاً، وسمحت بالتحرك المرن مع الحفاظ على الضغط، وقد أدارت نظم الرقابة البيئية درجة حرارة الكوخ، والرطوبة، وإزالة ثاني أكسيد الكربون، وقاد برنامج " غيمين " استخدام خلايا الوقودية لإنتاج الكهرباء والمياه " ، وهي محطة ابتكارية تستخدم فيما بعد ذلك.

الاتصالات والتلفي

وقد طالبت شبكة الفضاء العميق، التي أنشئت في عام ١٩٦٣، بالاتصال بالمركبات الفضائية التي تبعد عشرة آلاف الأميال، بتقدم كبير في الاتصالات اللاسلكية، واستخدمت الهوائيات الشاذة الكبيرة للاتصال بالسفن الاصطناعية والمركبات الفضائية " أبولو " ، كما أن معدلات البيانات وتقنيات الاتصال اللاسلكية قد دفعت إلى حدودها، كما حفزت شبكة الفضاء تطوير أجهزة الإرشاد الالكتروني ذات الصل الصلب والتحسينات المدمجة في نهاية المطاف.

الأثر الطويل الأجل على هندسة الفضاء الجوي

ولم تتوقف سرعة الابتكار أثناء سباق الفضاء عن الهبوط في أبوللو، وقد استمرت التكنولوجيات التي استحدثت وتطورت، مما أثر على التطبيقات الفضائية والتطبيقات الأرضية على السواء.

تكنولوجيا السواتل ورصد الأرض

وكانت أول سواتل جوية (TROS-1, 1960) وسواتل اتصالات (Telstar, 1962) منتجات مباشرة لهندسة سباق الفضاء، واليوم، توفر آلاف السواتل الاتصالات العالمية والتنبؤ بالطقس والملاحة ورصد الأرض، وتظل فيزياء الميكانيكيين المداريين وموثوقية مركبات الإطلاق التي استحدثت خلال الستينات العمود الفقري لصناعة الفضاء التجارية، على سبيل المثال، السواتل الحديثة لرصد الأرض مثل لاسات الفضائية التي تستخدم في وقت مبكر.

السلف في مجال الإنشاءات وتصميم المركبات الفضائية

تم صقل محركات الصواريخ الكيميائية ولكن لم تتغير بشكل أساسي منذ حلقة الدار الخامس. غير أن الدروس المستفادة من سباق الفضاء أتاحت تطوير المكوك الفضائي الرئيسي القابل للتداول والسلسلة الأوروبية آريان، كما أن محركات الهيدروجين/الأوكسجين التي تم اختبارها في المرحلة العليا من القرن، وفيما بعد في المكوك الفضائي، تستخدم الآن في المرحلة الأساسية من ابتكارات نظام الصواريخ الفضائية

تكنولوجيات Spinoff في المستهلكين والمنتجات الصناعية

العديد من المنتجات اليومية تتبّع من أصولها إلى برامج سباق الفضاء، والأغذية المجمّدة، ونظم تلف المياه المحسنة، ورغوة الذاكرة، وأجهزة مقاومة للخدش، والأدوات الدهونية جميعها استفادت من البحوث التي أجريت في البعثات الفضائية، وقد وثق برنامج نقل التكنولوجيا التابع لوكالة ناسا آلاف من السباند، وعلى سبيل المثال، فإن تكنولوجيا خلايا الوقود التي وفرت الطاقة لبعثات شركة أبولو تستخدم الآن في قائمة بمركبات الرعاية الصحية غير مجهزة.

الإلهام من أجل الاستكشاف في المستقبل

وقد أثبت سباق الفضاء أن البشر يمكن أن يحققوا المستحيل على ما يبدو عندما تتواءم الموارد والإرادة السياسية، وقد ألهم أجيال العلماء والمهندسين والمستكشفين، واليوم، فإن الشراكات بين القطاعين العام والخاص مثل برنامج الكروات التجارية واتفاقات أرتيميس تستند مباشرة إلى الإرث التقني والتنظيمي لحقبة أبولو، بل إن الضغط الحالي على إعادة البشر إلى القمر، وفي نهاية المطاف إلى الوجود التجاري لم تكن هناك معرفة أساسية من صناعة الفضاء.

خاتمة

وقد كان سباق الفضاء أكثر بكثير من مسابقة سياسية، وهو محرك ابتكاري أرغم عقودا من التقدم في هندسة الفضاء الجوي إلى سنوات قليلة، ومن الصاروخ إلى التوجيه، ومن المواد إلى دعم الحياة، فإن الانجازات التي تحققت خلال هذه الفترة ستظل أساس استكشاف الفضاء الحديث وتمتد إلى تطبيقات أرضية لا حصر لها، وبما أن الدول الجديدة والشركات الخاصة تدخل في ساحة الفضاء، فإن الدروس والتكنولوجيات التي خلفها سباق الفضاء لا تزال ذات صلة.