كيف يُعاد استخدام صاروخ
جيل جديد من الطيران الفضائي يجعل الصواريخ الوحيدة الاستخدام شيئاً من الماضي
لقد مر نحو قرن من الزمن منذ أن أطلق الدكتور روبرت إتش غودارد Robert H. Goddard أول صاروخ يعمل بالوقود السائل في عام .1926 مُلئ صاروخ غودارد الذي بلغ ارتفاعه 3م بالبنزين والأكسجين السائل وانطلق لمسافة 12م في الهواء. على الرغم من أن حمولة صاروخ غودارد الحديث كانت نحو 4.5 كغم فقط، إلا أن طريقته لا تزال مستخدمة حتى اليوم لإرسال المركبات الفضائية والأقمار الاصطناعية إلى ما وراء الغلاف الجوي للأرض على صواريخ تبلغ حمولتها ملايين الكيلوغرامات.
لكن ما يحدث للصاروخ بمجرد أن يؤدي وظيفته في نقل البضائع خارج قبضة الجاذبية الأرضية قد تغير خلال السنوات الأخيرة. بمجرد إطلاق الصاروخ، فإن عودته إلى السطح عادة ما تكون سقوطه في المحيط. المرحلة الأولى من الصاروخ، التي تحتوي على محركات تولّد الدفع الأولي، تنفصل عن المرحلة الثانية للصاروخ وتغرق في المحيط. تُستخدم الصواريخ التي تعمل بهذه الطريقة لمرة واحدة، ولابد من صاروخ جديد لكل عملية إطلاق. لكن على مدى العقد الماضي، أثبت مصنعو الصواريخ بنجاح أن الصواريخ يمكنها العودة بأمان إلى سطح الأرض حيث تهبط، لتكون جاهزة لإعادة الاستخدام.
أكثر من 1.7 مليون رطل من الدفع عند مستوى سطح البحر.
كان أول صاروخ يخترق حاجز الغلاف الجوي للأرض، ويعود بنجاح إلى السطح ويهبط عمودياً، من إنتاج شركة الصناعات الفضائية بلو أوريجين Blue Origin المملوكة لمؤسس شركة أمازون، جيف بيزوس .Jeff Bezos في عام 2015 ، أكمل صاروخ الدعم نيو شيبارد New Shepard مهمة إطلاقه على ارتفاع 62 ميل فوق السطح وعاد إلى الأرض، واستقر في الوضع الرأسي نفسه الذي كان عليه عند إطلاقه، والمعروف باسم الإقلاع والهبوط العموديVertical takeoff and landing (اختصاراً: الإقلاعVTOL ) خلال الإقلاع VTOL لصاروخ، تكمل المحركات على متنه سلسلة من عمليات الإشعال، والتي تنفذ بشكل مستقل. محركات نيو شيبارد الزرقاء (Blue Engines (BE-3 تدفع الصاروخ باستمرار إلى الفضاء. عند عودته إلى السطح، يوجهه الاشتعال المتقطع رأسياً إلى منصة الإطلاق. تساعد زعانف السحب الإضافية الموجودة على السطح الخارجي للصاروخ أيضاً على إبطاء وتيرة هبوطه، مما يجعل سرعة هبوطه نحو 387 ميل/ساعة. عندما يرتفع الصاروخ عن سطح الأرض بنحو 30 م، تؤدي إعادة إشعال المحركات إلى زيادة سرعة هبوطه إلى 4.4 ميل/ساعة من أجل هبوط لطيف. منذ الإطلاق الناجح الأول، أجرت 4 صواريخ نيو شيبارد مختلفة 15 رحلة طيران تجريبية دون مدارية.
بلغت سرعة هبوط
نيو شيبارد 5 أميال/ساعة.
إلى جانب صارخ بلو أوريجين، ابتكر عملاق التكنولوجيا إيلون ماسك Elon Musk وشركته سبيس إكس SpaceX الجيل التالي من الصواريخ التي يُعاد استخدامها، فالكون ناين .Falcon 9 ينقسم الصاروخ إلى مرحلتين: تتكون الأولى من 9 محركات تسمى محركات ميرلين .Merlin engines تعمل هذه المحركات بالأكسجين السائل ووقود الكيروسين. في المرحلة الأولى توجد 4 أرجل للهبوط مصنوعة من ألياف الكربون وما يشبه قرص العسل Honeycomb من الألومنيوم. تتضمن المرحلة الثانية محركاً آخر من نوع ميرلين للسفر عبر فراغ الفضاء، إضافة إلى مساحة للحمولة الصافية للصاروخ، وهي أقمار اصطناعية عادة. بمجرد نقل المرحلة الثانية بنجاح إلى الفضاء، تنفصل المرحلة الأولى وتعود إلى سطح الأرض. يدور الصاروخ بالدوران في الجو بحيث تواجه محركات ميرلين التسعة الاتجاه نفسه أثناء الإطلاق. عندما يقترب الصاروخ فالكون ناين من موقع هبوطه المستهدف، يعيد تشغيل بعض محركاته بشكل مستقل، ويمد أرجل الهبوط ويوجه نفسه برفق إلى منصة الهبوط. حتى الآن، أطلقت شركة سبيس إكس أكثر من 150 صاروخاً من طراز فالكون ناين، وأجرت أكثر من 110 عملية هبوط وأعادت إطلاق أكثر من 90 صاروخاً.
مركبة ستارشيب الفضائية
من المثير إرسال الصواريخ إلى الفضاء وجعلها تهبط بأمان على الأرض، لكن ماذا عن الهبوط على كواكب أخرى؟ من إبداعات سبيس إكس الأخرى المركبة الفضائية ستارشيب ،Starship حالياً في نسختها الخامسة عشرة، والتي تجمع بين مركبة فضائية وصاروخ من طراز سوبر هيفي.Super Heavy rocket مثل فالكون ناين، فإن سوبر هيفي هو صاروخ يمكن إعادة استخدامه، وهو مصمم لنقل البضائع أو الأطقم البشرية عبر الغلاف الجوي للأرض وإلى المريخ.
صمم الصاروخ ليحمل أكثر من 100 طن إلى مدار حول الأرض. صممت كل من المركبة الفضائية ستارشيب والصاروخ سوبر هيفي لتكون قادرة على الهبوط ذاتياً على كواكب أخرى. في بعثة إلى القمر أو المريخ، تدفع المرحلة الأولى من الصاروخ سوبر هيفي حمولتها إلى مدار الأرض وما وراءه- فيحرق الميثان السائل والأكسجين السائل كوقود. بمجرد انفصال المركبة الفضائية ستارشيب – المرحلة الثانية، يدفع الصاروخ سوبر هيفي نفسه مرة أخرى إلى منصة الإطلاق أثناء رحلة المركبة الفضائية إلى المريخ. تماماً مثل صاروخ فالكون ناين الأصغر، يمكن لمركبة الإطلاق أن تهبط بشكل مستقل في موقع جديد. في 5 مايو ،2021 أكملت المركبة الفضائية SN15 رحلتها التجريبية الخامسة على ارتفاعات شاهقة- فوصلت إلى نحو 6.2 ميل. ومن المقرر أن يكمل الصاروخ سوبر هيفي أول رحلة تجريبية حول مداره حول الأرض في وقت ما من عام .2022
بقلم: سكوت داتفيلد
