ایرن‏آن

امروزه اكتشافات فضايي بدون استفاده از نيروي رايانه غير ممكن است. رايانه ها قادرند فضاپيماها را هدايت كنند، قسمتهاي بيشمار فضاپيما را بررسي و صحت عملكرد آنها را اعلام كنند، مركز هدايت زميني را در جريان وضعيت فضاپيما قرار دهند و در صورت نياز مسير حركت فضاپيماها را مشخص كرده، آنها را هدايت كنند. در نخستين پروازهاي فضايي به اندازه امروز از رايانه ها استفاده نميشد؛ در حقيقت ، رايانه هايي كه آن روزها براي هدايت فضاپيماي ايلات متحده امريكا يعني آپولو مورد استفاده قرار ميگرفتند، نيرويي به اندازه رايانه هاي شخصي امروزي ما داشتند.

كاوشگرهايي كه در فاصله هاي دوردست كره زمين در فضا پرواز ميكنند، با خود رايانه هايي را حمل ميكنند كه براي هدايت دوربين ها و اندازه گيري هاي مختلف برنامه نويسي شده اند. رايانه ها قادرند اطلاعاتي كه از كاوشگرهاي فضايي بصورت علايم ضعيف رادويي دريافت ميكنند را به اطلاعات لازم و قابل فهمي تبديل كنند. دانشمندان نيز به نوبه خود اين اطلاعات را مورد تجزيه و تحليل قرار ميدهند، تابه نكات جديدي در مورد اجرام آسماني دست يابند.

نيروي موشك
موشكهاي فضايي مانند موشكهاي آتشبازي عمل ميكنند. سوخت با ماده اي به نام اكسنده كه حاوي گاز تسريع كننده احتراق يعني اكسيژن است تركيب ميشود. آنگاه اين تركيب كه يك پيشران محسوب ميشود، ميسوزد و گازهاي داغي را توليد ميكند، اين گازها منسبط شده ، از طريق يك دماغه خارج و باعث ميشوند موشك بطرف بالا حركت كند. اين واكنش براي اولين بار در قرن هفدهم توسط دانشمندان انگليسي ، اسحاق نيوتن ، در قانون سوم حركتش بيان شد. او اظهار داشت كه براي هر علمي (خروج گازها در اينجا) عكس العملي است مساوي و مخالف جهت آن (در اينجا ، حركت موشك)
نيرويي كه يك موشك را به طرف جلو حركت ميدهد، نيروي پيشران ناميده ميشود. قدرت نيروي پيشران به سرعت خارج شدن گاز خروجي بستگي دارد. نيروي پيشران به موشك شتاب داده ، باعث افزايش سرعت آن ميشود. مقدار شتاب نيز بستگي به جرم موشك دارد. هرچه موشك سنگين تر باشد، براي رسيدن به فضا ، به نيروي پيشران بيشتري نيازمند است. تا وقتي كه موتور هاي موشك، روشن و درحال توليد نيروي پيشران هستند، شتاب فضاپيما نيز هر لحظه زيادتر ميشود. موتور موشك يا از پيشران مايع استفاده ميكند يا جامد، اما بعضي اوقات ، يك موشك كامل ممكن است در مراحل مختلف از هر دو نوع پيشران استفاده كند. كارشناسان موشكهايي را پيشنهاد كرده اند كه از انرژي اتمي به عنوان سوخت استفاده ميكنند، چرا كه آنها از نظر مصرف انرژي بسيار مقرون به صرفه اند. اما ترس از خطر استفاده از سوخت اتمي مانع استفده از اين نوع موشكها شده است.
سوختهاي پيشران از يك نوع سوخت و يك اكسنده تشكيل شده اند. براي روشن شدن موشك، كافي است يك جرقه كوچك سوخت پيشران آن را آتش بزند. سوخت آتش گرفته تا آخرين قطره ميسوزد. گازهاي حاصل از سوخت پيشران از طريق دماغه انتهايي موشك خارج ميشوند. اولين موشكها را احتمالا در قرن يازدهم ميلادي در كشور چين ساخته اند. آنها موشكهايي بودند كه از سوخت پيشران جامد استفاده ميكردند. سوخت موشك يك نوع باروت بود كه از مخلوطي از نيترات پتاسيم ، زغال چوب و سولفور تشكيل شده بود.
موشكهايي كه از سوخت پيشران جامد استفاده ميكنند، اغلب به عنوان موشكهاي تقويت كننده اي استفاده ميشوند كه نيروي اوليه موشكهاي بزرگتر را تامين ميكنند. موشكهاي بزرگتر خود از سوخت پيشران مايع استفاده ميكنند. بزرگترين موشكهاي مصرف كننده سوخت جامد با 45 متر ارتفاع جزء موشكهاي تقويت كننده شاتل فضايي ايالات متحده امريكا محسوب ميشوند. آنها حاوي 586500 كيلوگرم (2/1 ميليون پوند) سوخت پيشران هستند كه بطور متوسط 13 ميليون نيوتن (5/3 ميليون پوند نيرو) نيروي پيشران را توليد ميكنند. اين موشكها را طوري طراحي كرده اند كه بعد از اتمام سوخت و افتادن در دريا ، از دريا بيرون كشيده شده ، دوباره براي ماموريتهاي بعدي سوختگيري ميشوند. ساخت موشكهايي كه از سوخت جامد استفاده ميكنند چندان دشوار نيست. آنها مقدار زيادي نيروي پيشران را در يك مدت زمان كم توليد ميكنند. تنها ايراد اين نوع موشكها اين است كه بعد از روشن شدن به راحتي خاموش نميشوند. به عبارت ديگر، نميتوان آنها را به آساني تحت كنترل در آورد.


موشكهاي مصرف كننده سوخت مايع
اكثر موشكهايي كه از آنها در پرواز هاي فضايي استفاده ميشود، از سوخت پيشران مايع بهره ميبرند. سوخت و اكسنده كه در مخزنهاي جداگانه اي نگهداري ميشوند، هر دو مايع هستند. پمپهاي قدرتمندي آنها را به محفظه احتراق ميبرند؛ در آنجا آنها با هم تركيب شده ، شروع به توليد گازهاي خروجي ميكنند. گازهاي مذكور نيز به نوبه خود از دماغه انتهايي موشك خارح ميشوند. بعضي از موشكها از يك ماده قابل اشتعال سريع براي شروع احتراق استفاده ميكنند. سوخت پيشران ساير موشكها هنگام تركيب سوخت و اكسنده شروع به احتراق ميكنند.
بسياري از موشكها ، از جمله موشكهاي شاتل فضايي ايالات متحده از هيدروژن مايع به عنوان سوخت و اكسيژن مايع به عنوان اكسنده استفاده ميكنند. تعداد موشكهاي مصرف كننده سوخت پيشران مايع به مراتب بيشتر از موشكهاي مصرف كننده سوخت پيشران جامد است. علت اين امر كنترل آسان نيروي پيشران موتور موشكهاي مصرف كننده سوخت مايع در مواقع ضروري است. با وجود اين، موشكهاي مصرف كننده پيشران مايع خالي از ايران نيستند ، چرا كه بعضي از پيشرانها را بايست در دماي پايين نگهداري كرد. دليل اين امر اينست كه ، در دماهاي جوي ، پيشرانهاي مايع به گاز تبديل شده، فضاي بيشتري را اشغال ميكنند. موشكهاي بزرگ مانند موشكهاي آريان آزانس فضايي اروپا يا شاتلهاي فضايي ناسا بجاي يك موتور از چند موتور مصرف كننده سوخت پيشران مايع بطور همزمان استفاده ميكنند. موتورهاي مذكور به كمك هم نيروي كافي را جهت پرتاب يك فضاپيما به مدار توليد ميكنند.

مراحل مختلف يك موشك
براي سفر به فضا ، يك موشك چند مرحله اي مورد نياز است. هر كدام از اين مراحل يك موشك جداگانه محسوب ميشود كه هم داراي منبع سوخت است و هم موتور. بسته به زن محموله ماهواره ها، از موشكهاي تقويت كننده اي در كنار مراحل مختلف موشك براي افزايش نيروي موتورها استفاده ميشود. مرجله اول، كل موشك را از زمين بلند ميكند و به محض اتمام سوخت از بقيه موشك جدا شده ، به زمين سقوط ميكند. آنگاه موتور مرحله دوم روشن ميشود. به خاطر وزن سبكتر موشك در اين مرحله ، شتاب موشك نيز بيشتر ميشود؛ اين سير صعودي شتاب با جدا شدن هر مرحله از موشك ادامه ميبابد. مرحله پاياني موشك قسمت حامل ماهواره را به فضا و به طرف مقصدش حمل ميكند.