الأثر التاريخي لبعثات أبولو في هندسة المركبات الفضائية

تطوير مصانع القمر

ومثلت وحدة أبولو لونار خروجا جذريا عن تصميمات المركبات الفضائية السابقة، خلافا لنموذج القيادة الذي بني من أجل العودة، كان يتعين على الإدارة المحلية أن تعمل حصرا في فراغ الفضاء وعلى سطح القمر، مما يتطلب من المهندسين حل تحديات فريدة، بما في ذلك الهبوط على تضاريس غير متجانسة لا يوجد فيها جو، وتوفير قاعدة مستقرة للملاحين الفضائيين من الجاذبية المنخفضة، والبدء في المدار من سطح القمر.

تصميم المرحلة الثانية من العمر كان حاسماً، حيث كان المركب يسكن محرك الهبوط، وخزانات الوقود، وخزن المعدات السطحية، وكانت المرحلة الوسطى تحتوي على كوخ الطاقم، ونظم دعم الحياة، ومحرك قوي بما فيه الكفاية لتحقيق إعادة سحق المدارات القمرية، وقد سمح هذا الهيكل النموذجي لناسا بأن تستوعب كل مرحلة من مراحل دوره المحدد.

ومن أهم الإنجازات الهندسية نظام توجيه وملاحة حركة التحرير المدمج مع حاسوب توجيهي " أبولو " ، الذي برمج حاسوب شركة LM مع التوقيت الدقيق لإطلاق محركات السحب من المحركات، مما يتيح للطيارين التجاوز يدويا إذا لزم الأمر، وقد وضع هذا المزيج من التشغيل الآلي والرقابة البشرية معيارا لتصميم واجهة المركبات الفضائية التجريبية، كما تضمن نظاما معقدا من أجهزة التحكم في الوقود تستخدم فيه أجهزة الاتصال الفائق.

التقدم في تكنولوجيا الروك

ويظل صاروخ زحل الخامس إنجازاً غير مطابق في الهندسة الواسعة النطاق، حيث يقف عند طوله ٣٦٣ قدماً ويولد ٧,٦ مليون جنيه من الدفع عند المصعد، وكان تصميم " زحل الخامس " على ثلاث مراحل هو ذخيرة من الدافع والهندسة الهيكلية وعلوم المواد، وقد استخدمت المرحلة الأولى خمسة محركات من طراز F-1، وكلها تحرق خليطا من الحرق، وأجهزة الحرق السائلة التي تتطلب تطوير محركات من نوع F-1.

واستخدم المرحلتان الثانية والثالثة محرك جي-2 الذي أحرق الهيدروجين السائل والأكسجين السائل، وهو الهيدروجين السائل شديد الكثافة ويتطلب تخزيناً مبرداً عند درجة مئوية 253 درجة، وكان يتعين تركيب خزانات العجلة الخامسة بمواد رغوية متقدمة ومطهورة بالهيليوم لمنع تكوين الجليد وتلوث الوقود، وأصبحت هذه التقنيات أساساً لمركبات الإطلاق الخارجية في وقت لاحق، بما في ذلك خزانات المكوك الفضائي.

كما أنّ (ساتورن ف) كان رائداً في الابتكارات الهيكلية، بشرة الصاروخ مصنوعة من السبيكة الخفيفة، لكنّه كان يجب أن يتحمل حمولات هائلة من الهواء أثناء الرماد، استخدم المهندسون صينية "مونوك" حيث يحمل الجلد الخارجي الكثير من الحمولة، مقترنة بأطر وخيوط داخلية، حاسوب توجيهيّ للسيّارة، يقع في أعلى مرحلة رقمية.

إن تراث زحل الخامس واضح في كل صاروخ من الصواريخ الثقيلة التي طورت منذ ذلك الحين، محرك (FLT:0) F-1 ) تصميم غرفة الاحتراق يقوم به مهندسو الدفع الحديثون الذين يبنون محركات وقودية،

نظم الملاحة والإرشاد

كان حاسوب الابوللو الإرشادي ابتكارا حاسما، حيث كان هناك 64 كيلوبايت من الذاكرة و يعمل عند 0.043 ميغاهيرتز، كان لدى قيادة المركبات قدرة أقل تجهيزا من ساعة رقمية حديثة، ومع ذلك نجحت في القيام بتقنية الملاحة في الوقت الحقيقي، وتوقيت المحركات، والهبوط القمري، وحسابات التقاء، استخدمت شبكة من البرمجيات ذات المقياس التقريبي وذاكرة المغناطيسية التي صنعت في شكلها

وقد قامت وحدة التفتيش المشتركة بالاتصال بوحدة قياس داخلي لقياس الموجة والتسارع للمركبات الفضائية، واستخدمت وحدة قياس الغلاف الجوي وأجهزة التكتل التي تعمل على قاعدة ثابتة، ويمكن أن تتوافق مع النجوم الثابتة باستخدام جهاز تعقّب مغاير وملاحي فضائيين يدوياً، وستستخدم أجهزة قياس الأشعة فوق البنفسجية في سطح القمر لتحديث أجهزة التصنيع الرقمية قبل الهبوط.

كما طورت بعثات (أبولو) تقنيات الملاحة الفضائية العميقة، حيث كانت المركبة الفضائية بعيدة جداً عن الأرض من أجل إرسال إشارات إذاعية لتقديم تصويبات فورية، أنشأ المهندسون DSN (شبكة فضائية كبيرة) من تقنية الهوائيات اللاسلكية في كاليفورنيا، إسبانيا، وأستراليا، وقد استخدمت شبكة القياس المسماة "الدقة الثانية" حيث كانت إشارة المركبات الفضائية معروفة

المواد والابتكارات المتعلقة بالسلامة

مواد المركبات الفضائية يجب أن تنجو من ظروف متطرفة: حرارة الإطلاق، الفراغ في الفضاء، البرودة في الليل، والصدمة الحرارية للعودية، وقد استخدم الدرع الحراري لجهاز قيادة أبولو مادة تدعى AVCOAT، وهي خلية من الثقب الرئوي التي تحرق بعيداً بطريقة متحكمة لتبريد السخان الهائل من الارتداد.

وكانت حماية الإشعاع منطقة حاسمة أخرى، اكتشف المهندسون أن الأشعة الكونية العادية والظواهر الجسيمية الشمسية يمكن أن تشكل مخاطر خطيرة تتجاوز المدار الأرضي المنخفض، واستخدمت المركبة الفضائية " أبولو " مزيجا من درّة الألمنيوم والتنسيب الاستراتيجي للمعدات لإنشاء " ملاجئ للطوابع العاصنة " حيث يمكن للملاحين الفضائيين أن يلجأوا أثناء المنافذ الشمسية، وتستخدم المركبات الفضائية الحديثة البوليثيلين وغيرها من المواد ذات الإثراء بالهيدروجين.

وقد تعين على نظم دعم الحياة التي وضعت من أجل أبوللو أن تعيد تدوير الهواء والماء بكفاءة عالية، وقد استخدم نظام الرقابة البيئية عبوات هيدروكسيد الليثيوم لتخريب ثاني أكسيد الكربون من هواء الكوخ، كما أن النظام يسيطر على درجة الحرارة والرطوبة باستخدام مزيج من مبادلات الحرارة وثبات المياه المتناثرة، وهي تشمل الآن الأساس الحالي لإعادة تدوير الكابينات.

كانت البذلات الفضائية التي ارتدت على أبولو - الـ7L - هي نفسها إنجاز هندسي رائع، وكانت كل بدلة مركبة فضائية صغيرة، مع إمدادها بالأكسجين ونظام التبريد والاتصالات، واستخدمت الطبقات الخارجية المتعددة بما فيها الألياف المحتوية على تيفلون - المزودة باللوحات لحماية حرارية وألوية بيتا لمقاومة اللهب، وكانت مفاصل البذلة تستخدم في تركيبات الفول السوداني.

نظم الإنشاء والكهرباء

تم تقسيم نظم الدفع في أبولو بين نظام الدفع في الخدمة للمناورات المدارية الرئيسية ونظام التحكم في الراتب من أجل تعديل المواقف، وقد استخدم محرك SPS محركات الدفع الفائق السرعة - تيروكسيد النيتروجين ومشتقات الهيدرازين - التي وفرت قدرة موثوقة على إعادة التشغيل بدون نظام للقذف.

The Power generation on Apollo came from fuel cells in the Service Module. These devices combined hydrogen and oxygen to produce electricity and water. This water was then used for drinking and cooling. The fuel cells operated at high efficiency and could produce up to 2.3 kilowatts of power at 30 volts DC. This was a substantial advancement over batteries, which would have been too heavy for long-duration missions.

محرك الفول السوداني المعروف باسم نظام الدفع الرئوي الرئوي كان قابلاً للتعديل أولاً لمحرك صاروخي مستخدم في الفضاء، وقد استخدم تدفقاً ثابتاً من الوقود، لكنه قد يغيّر تدفق الأوكسيزر ليغيّر اتجاهه من حوالي 1000 إلى 10000 باوند، مما سمح للحركة المحلية بتباطؤ هبوطها بدقة مع اقتراب محرك الدفع الفلكي من السطح.

التأثير المتعاقب والتأثير الحديث

تركت بعثات أبولو تراثا هنديا عميقا، كل عنصر من مكونات المركبات الفضائية الحديثة من المركبات الفضائية ودفع المواد وفوائد دعم الحياة مباشرة من الخيارات التي اتخذت خلال أبولو، و] محطة الفضاء الدولية تستخدم الوحدات آليات الركم المستمدة من نظام التعبئة الخاص بوحدة أبوللو نار.

شركات الفضاء التجارية قد اعتمدت وحسنت تقنيات صنع أبوللو-يرا، يستخدم جهاز الحاسب 9 لحام الاحتكاك، تقنية اخترعتها ناسا لإنتاج أسلاك غير مُعيبة من الألومنيوم-اليثيوم، نفس الطوافة التي طورت من أجل خزان خارجي للمكوك الفضائي، محرك الثور الأزرق B-4 يستخدم صواريخ من طراز Nera-S-IBIBIBIBIBIBIBIBIB

برنامج (أرتيميس) الذي يهدف إلى إعادة البشر إلى القمر بحلول عام 2026، هو خلف روحي مباشر لـ(أبوللو)

بعد المعدات، وضع (أبوللو) نهجاً هندسياً للنظم لا يزال معيار الذهب، أما وثائق (ناسا) (النظام) (النظام (النظام) ((النظام ((النظام (النظام (الفولط)))) فتتم دراستها من قبل مهندسي الفضاء الجوي اليوم، وقد أثبتت البعثات أن النظم المعقدة جداً يمكن أن تُبنى وتُشغل بموثوقية قصوى عندما كانت الميزانيات والجدد تحكمها عمليات احتياطياف

كما ألهمت بعثات أبولو ثقة الجمهور في العلوم والهندسة، وصور الأرض التي ترتفع فوق سطح القمر، التي استولى عليها ويليام أندرس، أبولو 8، حرّك الحركة البيئية، وأظهرت طريق القمر في أبولو 11 أن البشرية يمكن أن تحل مشاكل مستحيلة فيما يبدو عندما تعطى الموارد والإرادة، وهذه الروح مستمرة في التعليم الهندسي الحديث: تستخدم الجامعات في جميع أنحاء العالم دراسات إفرادية لتعليم [إدارة المشاريع:]

وباختصار، لم تكن بعثات أبولو مجرد انتصار لاستكشاف البشر بل لحظة مائية لعلوم الهندسة، ابتكاراتها في الصواريخ، والتوجيه، والمواد، ودعم الحياة، والتكامل في النظم قد أقامت أساساً تبنى عليه جميع الهندسة اللاحقّة للمركبات الفضائية، وبينما نتطلع إلى بعثات المريخ وما بعده، فإننا نبني على كتف أولئك الذين صمموا فيلم " زحل الخامس " ، و " محسن " ، و " مبرمجة " متطورة " ، و " محسنة " التركة " أبلوفيندبلوفر " .