الفضاء الجوي

منظر للغلاف الجوي للأرض مع وجود القمر في الخلفية

يشير مصطلح الفضاء الجوي إلى التكنولوجيا والصناعة المتعلقة بالغلاف الجوي والفضاء الخارجي مجتمعين. وتتسم أنشطة الفضاء الجوي بتنوعها الكبير، حيث تشمل تطبيقات تجارية وصناعية وعسكرية متعددة. ويتكون هندسة الفضاء الجوي من علم الطيران وعلم الفضاء . وتقوم منظمات الفضاء الجوي بالبحث والتصميم والتصنيع والتشغيل والصيانة والإصلاح لكل من الطائرات والمركبات الفضائية . [ 1 ]

تم اقتراح أن يكون الحد الفاصل بين الفضاء والغلاف الجوي على ارتفاع 100 كيلومتر (62.1 ميل) فوق سطح الأرض، وذلك استناداً إلى التفسير الفيزيائي القائل بأن كثافة الهواء منخفضة للغاية بحيث لا يستطيع جسمٌ رافع توليد قوة رفع ذات مغزى دون تجاوز السرعة المدارية. وقد أُطلق على هذا الحد اسم خط كارمان . [ 2 ] 

ملخص

في معظم الدول الصناعية، تُعدّ صناعة الطيران والفضاء ثمرة تعاون بين القطاعين العام والخاص. فعلى سبيل المثال، تمتلك عدة دول برامج فضائية مدنية ممولة حكومياً ، مثل وكالة ناسا في الولايات المتحدة، ووكالة الفضاء الأوروبية في أوروبا، ووكالة الفضاء الكندية في كندا، ومنظمة أبحاث الفضاء الهندية في الهند، ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية في اليابان، ومؤسسة روسكوزموس الحكومية لأنشطة الفضاء في روسيا، والإدارة الوطنية الصينية للفضاء في الصين، وسوباركو في باكستان، ووكالة الفضاء الإيرانية في إيران، والمعهد الكوري لأبحاث الفضاء في كوريا الجنوبية.

إلى جانب برامج الفضاء العامة هذه، تُنتج العديد من الشركات أدوات ومكونات تقنية مثل المركبات الفضائية والأقمار الصناعية . ومن بين الشركات المعروفة العاملة في برامج الفضاء: بوينغ ، وكوبهام ، وإيرباص ، وسبيس إكس ، ولوكهيد مارتن ، وشركة آر تي إكس ، وإم دي إيه ، ونورثروب غرومان . كما تُشارك هذه الشركات في مجالات أخرى من صناعة الطيران والفضاء، مثل صناعة الطائرات.

تاريخ

الطائرة الشراعية التي اقترحها كايلي في مجلة عام 1852.

بدأ علم الطيران الحديث مع المهندس جورج كايلي في عام 1799. اقترح كايلي طائرة ذات "جناح ثابت وذيل أفقي ورأسي"، مما حدد خصائص الطائرة الحديثة. [ 3 ]

شهد القرن التاسع عشر تأسيس الجمعية البريطانية للملاحة الجوية (1866)، والجمعية الأمريكية لعلم الصواريخ، ومعهد علوم الطيران ، مما ساهم في جعل علم الطيران تخصصًا علميًا أكثر جدية. [ 3 ] استخدم طيارون مثل أوتو ليليانثال ، الذي قدم تصميم الأجنحة المنحنية عام 1891، الطائرات الشراعية لتحليل القوى الديناميكية الهوائية . [ 3 ] أبدى الأخوان رايت اهتمامًا بأعمال ليليانثال وقرأوا العديد من منشوراته. [ 3 ] كما استلهموا من أوكتاف شانوت ، الطيار ومؤلف كتاب " التقدم في آلات الطيران" (1894). [ 3 ] كان العمل التمهيدي لكايلي وليليانثال وشانوت وغيرهم من مهندسي الفضاء الأوائل هو الذي أدى إلى أول رحلة طيران مستدامة بمحرك في كيتي هوك، بولاية كارولاينا الشمالية، في 17 ديسمبر 1903، على يد الأخوين رايت.

ألهمت الحرب والخيال العلمي علماء ومهندسين مثل كونستانتين تسيولكوفسكي وفيرنر فون براون لتحقيق الطيران خارج الغلاف الجوي. وقد ألهمت الحرب العالمية الثانية فيرنر فون براون لتصميم صاروخي V1 وV2.

بدأ عصر الفضاء بإطلاق سبوتنيك 1 في أكتوبر 1957 ، وفي 20 يوليو 1969، حققت أبولو 11 أول هبوط مأهول على سطح القمر. [ 3 ] وفي أبريل 1981، انطلق مكوك الفضاء كولومبيا ، إيذانًا ببدء الوصول المنتظم المأهول إلى الفضاء المداري. بدأ الوجود البشري المستدام في الفضاء المداري مع محطة " مير " عام 1986، ويستمر مع " محطة الفضاء الدولية ". [ 3 ] يُعدّ التسويق التجاري للفضاء والسياحة الفضائية من السمات الحديثة نسبيًا لقطاع الطيران والفضاء.

تصنيع

توجد أجزاء صاروخية طويلة أسطوانية الشكل في مستودع
يتم بناء نوى الصواريخ في منشأة تابعة لشركة سبيس إكس.

تُعدّ صناعة الطيران والفضاء صناعةً عالية التقنية تُنتج "الطائرات، والصواريخ الموجهة، والمركبات الفضائية، ومحركات الطائرات، ووحدات الدفع، والأجزاء ذات الصلة". [ 4 ] ويُوجّه معظم هذا القطاع نحو العمل الحكومي. وقد خصّصت الحكومة الأمريكية لكل مُصنِّع للمعدات الأصلية (OEM) رمزًا خاصًا بالكيانات التجارية والحكومية (CAGE) . تُساعد هذه الرموز في تحديد كل مُصنِّع، ومرافق الإصلاح، وغيرهم من موردي خدمات ما بعد البيع الأساسيين في صناعة الطيران والفضاء.

في الولايات المتحدة، تُعدّ وزارة الدفاع والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) أكبر جهتين مستهلكتين لتكنولوجيا ومنتجات صناعة الطيران والفضاء. ومن بين الجهات الأخرى، قطاع الطيران الضخم. وقد وظّفت صناعة الطيران والفضاء 472,000 عامل بأجر وراتب في عام 2006. [ 5 ] وتركزت معظم هذه الوظائف في ولايتي واشنطن وكاليفورنيا، إلى جانب ولايات ميزوري ونيويورك وتكساس . ومن أبرز شركات تصنيع الطيران والفضاء في الولايات المتحدة: بوينغ ، ويونايتد تكنولوجيز كوربوريشن ، وسبيس إكس ، ونورثروب غرومان ، ولوكهيد مارتن . ومع تقدم الموظفين الأمريكيين الموهوبين في السن وتقاعدهم، تواجه هذه الشركات نقصًا متزايدًا في الأيدي العاملة. ولتزويد القطاع الصناعي بعمالة جديدة، تتعاون برامج التدريب المهني، مثل مجلس التدريب المهني المشترك في مجال الطيران والفضاء (AJAC)، مع كليات المجتمع وشركات الطيران والفضاء في ولاية واشنطن.

تشمل المواقع المهمة لصناعة الطيران المدني في جميع أنحاء العالم ولاية واشنطن ( بوينغوكاليفورنيا ( بوينغ ، ولوكهيد مارتن ، وما إلى ذلك) ومونتريال، كيبيك ، كندا ( بومباردييه ، وبرات آند ويتني كندا ) في أمريكا الشمالية ؛ وتولوز ، فرنسا ( إيرباص ) وهامبورغ ، ألمانيا ( إيرباص ) في أوروبا ؛ بالإضافة إلى ساو خوسيه دوس كامبوس ، البرازيل ( إمبرايروكويريتارو ، المكسيك (بومباردييه إيروسبيس، وجنرال إلكتريك للطيران) ومكسيكالي ، المكسيك (يونايتد تكنولوجيز كوربوريشن، وجلف ستريم إيروسبيس ) في أمريكا اللاتينية .

في الاتحاد الأوروبي، تمثل شركات الطيران والفضاء مثل إيرباص ، وسافران ، وتاليس ، وداسو للطيران ، وليوناردو ، وساب إيه بي حصة كبيرة من صناعة الطيران والفضاء العالمية وجهود البحث، وتعتبر وكالة الفضاء الأوروبية واحدة من أكبر مستهلكي تكنولوجيا ومنتجات الطيران والفضاء.

تُعدّ بنغالور في الهند مركزًا رئيسيًا لصناعة الطيران والفضاء، حيث يقع مقر شركة هندوستان للملاحة الجوية المحدودة ، والمختبرات الوطنية للفضاء ، ومنظمة أبحاث الفضاء الهندية . وقد أطلقت منظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) أول مركبة فضائية هندية تدور حول القمر، وهي تشاندرايان-1 ، في أكتوبر 2008.

في روسيا، تُعدّ شركات صناعة الطيران الكبرى مثل أوبورونبروم وشركة بناء الطائرات المتحدة (التي تضم ميكويان ، وسوخوي ، وإليوشن ، وتوبوليف ، وياكوفليف ، وإيركوت التي تشمل بيريف ) من بين أبرز الشركات العالمية في هذا القطاع. كما كان الاتحاد السوفيتي التاريخي موطناً لصناعة طيران رئيسية.

سعت المملكة المتحدة إلى الحفاظ على صناعتها الجوية الكبيرة، فصنعت طائراتها المدنية والحربية، لكنها اتجهت في الغالب إلى التعاون مع شركات أوروبية. كما تستورد من دول مثل الولايات المتحدة. مع ذلك، تُزوّد ​​شركات كبرى مثل بي إيه إي سيستمز مصنّعين آخرين في أوروبا ومناطق أخرى من العالم بطائرات مُجمّعة بالكامل، ومكونات طائرات، ومجموعات فرعية، وأنظمة فرعية.

كانت كندا تُصنّع سابقًا بعض تصاميمها الخاصة للطائرات الحربية النفاثة، وغيرها (مثل المقاتلة CF-100 )، لكنها أصبحت تعتمد على الواردات من الولايات المتحدة وأوروبا لتلبية هذه الاحتياجات. ومع ذلك، لا تزال كندا تُصنّع بعض الطائرات العسكرية. ومن الجدير بالذكر أيضًا تطوير طائرة Avro Canada CF-105 Arrow في أواخر الخمسينيات ، وهي طائرة مقاتلة اعتراضية أسرع من الصوت، والتي أثار إلغاء مشروعها عام 1959 جدلًا واسعًا.

واصلت فرنسا تصنيع طائراتها الحربية لسلاح الجو والبحرية، وتواصل السويد تصنيع طائراتها الحربية لسلاح الجو السويدي ، لا سيما دعماً لموقفها كدولة محايدة . (انظر شركة ساب إيه بي ). أما الدول الأوروبية الأخرى، فتتعاون في تصنيع الطائرات المقاتلة (مثل بانافيا تورنادو ويوروفايتر تايفون )، أو تستوردها من الولايات المتحدة.

تتمتع باكستان بصناعة هندسة طيران متطورة. وتُعدّ اللجنة الوطنية للهندسة والعلوم ، ومختبرات خان للأبحاث ، ومجمع باكستان للطيران من أبرز المؤسسات العاملة في مجال البحث والتطوير في هذا القطاع. تمتلك باكستان القدرة على تصميم وتصنيع الصواريخ الموجهة والقذائف والمركبات الفضائية. وتضم مدينة كامرا مجمع باكستان للطيران الذي يضم العديد من المصانع. ويتولى هذا المجمع مسؤولية تصنيع طائرات MFI-17 و MFI-395 و K-8 و JF-17 ثاندر . كما تمتلك باكستان القدرة على تصميم وتصنيع طائرات بدون طيار مسلحة وغير مسلحة .

في جمهورية الصين الشعبية، تُعدّ بكين وشيان وتشنغدو وشانغهاي وشنيانغ ونانتشانغ مراكز بحثية وتصنيعية رئيسية في صناعة الطيران والفضاء. وقد طوّرت الصين قدرات واسعة النطاق في تصميم واختبار وإنتاج الطائرات العسكرية والصواريخ والمركبات الفضائية. وعلى الرغم من إلغاء مشروع طائرة شنغهاي Y-10 التجريبية عام 1983 ، فإن الصين لا تزال تُطوّر صناعتها المدنية في مجال الطيران والفضاء.

نشأت صناعة قطع غيار الطائرات من بيع قطع غيار الطائرات المستعملة من قطاع تصنيع الطيران. في الولايات المتحدة، توجد إجراءات محددة يجب على وسطاء أو بائعي قطع الغيار اتباعها، تشمل الاستعانة بمركز إصلاح معتمد لإجراء الصيانة الشاملة للقطعة ووضع علامة عليها. تضمن هذه الشهادة أن القطعة قد تم إصلاحها أو تجديدها وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة الأصلية. بعد تجديد القطعة، تتحدد قيمتها بناءً على العرض والطلب في سوق الطيران. عندما تتعطل طائرة تابعة لشركة طيران، تصبح القطعة التي تحتاجها لإعادة تشغيلها ذات قيمة بالغة، مما قد يحفز الطلب على قطع غيار محددة. توجد العديد من الأسواق الإلكترونية التي تُسهّل بيع قطع غيار الطائرات.

شهدت صناعة الطيران والدفاع عمليات اندماج واستحواذ واسعة النطاق في أواخر القرن العشرين وبداية القرن الحادي والعشرين. فبين عامي 1988 و2011، أُعلن عن أكثر من 6068 عملية اندماج واستحواذ بقيمة إجمالية معروفة بلغت 678 مليار دولار أمريكي على مستوى العالم. [ 6 ] وكانت أكبر هذه الصفقات:

تكنولوجيا

تُستخدم تقنيات وابتكارات متعددة في مجال الطيران والفضاء، وقد تم تطوير العديد منها في الفترة التي سبقت الحرب العالمية الثانية : [ 11 ]

السلامة الوظيفية

تتعلق السلامة الوظيفية بجزء من السلامة العامة لنظام أو قطعة من المعدات. وهي تعني أن النظام أو المعدات يمكن تشغيلها بشكل صحيح ودون التسبب في أي خطر أو ضرر أو إصابة.

تُعدّ السلامة الوظيفية عنصرًا بالغ الأهمية في صناعة الطيران والفضاء، حيث لا مجال للتساهل أو الإهمال. وفي هذا الصدد، تُنظّم هيئات رقابية، مثل الوكالة الأوروبية لسلامة الطيران [ 12 ] ، سوق الطيران والفضاء بمعايير اعتماد صارمة، بهدف الوصول إلى أعلى مستويات السلامة الممكنة وضمانها. وتُعنى معايير AS 9100 في أمريكا، وEN 9100 في السوق الأوروبية، وJISQ 9100 في آسيا، بشكل خاص بصناعة الطيران والفضاء. وتُطبّق هذه المعايير على السلامة الوظيفية لمركبات الطيران والفضاء. ولذلك، تتخصص بعض الشركات في اعتماد المركبات وقطع الغيار وفحصها والتحقق منها واختبارها لضمان الامتثال للوائح المعمول بها.

الأعمال المشتقة

تشير المنتجات المشتقة إلى أي تقنية ناتجة بشكل مباشر عن برمجة أو منتجات طورتها وكالة ناسا وأُعيد تصميمها لغرض بديل. [ 13 ] تُعد هذه التطورات التكنولوجية من أهم نتائج صناعة الطيران والفضاء، حيث بلغت إيراداتها 5.2 مليار دولار أمريكي، وتشمل هذه التقنيات أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة. [ 13 ] وتُستخدم هذه المنتجات المشتقة في مجالات متنوعة، منها الطب والنقل والطاقة والسلع الاستهلاكية والسلامة العامة وغيرها. [ 13 ] تنشر ناسا تقريرًا سنويًا بعنوان "المنتجات المشتقة"، يتناول العديد من المنتجات والفوائد المحددة للمجالات المذكورة، بهدف تسليط الضوء على بعض أوجه استخدام التمويل. [ 14 ] على سبيل المثال، في أحدث إصدار من هذا التقرير، "المنتجات المشتقة 2015"، تم تسليط الضوء على المناظير كأحد التطبيقات الطبية الناتجة عن إنجازات صناعة الطيران والفضاء. [ 13 ] يُمكّن هذا الجهاز من إجراء جراحة أعصاب أكثر دقة وأقل تكلفة، وذلك بتقليل المضاعفات من خلال إجراء طفيف التوغل يُقلل مدة الإقامة في المستشفى. [ 13 ] قال دانيال لوكني: " لا تمنح تقنيات ناسا هذه الشركات ورواد الأعمال ميزة تنافسية في صناعاتهم فحسب، بل تساعد أيضًا في تشكيل صناعات ناشئة، مثل مركبات الهبوط التجارية على سطح القمر ". [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. "الفضاء الجوي" . www.cranfield.ac.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2022 .
  2. «أين يبدأ الفضاء؟ - هندسة الطيران والفضاء، أخبار الطيران، الرواتب، الوظائف والمتاحف» . هندسة الطيران والفضاء، أخبار الطيران، الرواتب، الوظائف والمتاحف . مؤرشف من الأصل في 17 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2015 .
  3. 1 2 3 4 5 6 7 أندرسون، جون د. الابن (2008). مقدمة في الطيران (الطبعة السادسة ). بوسطن: ماكجرو هيل . ISBN  978-0-07-352939-4.
  4. "مكتب إحصاءات العمل بالولايات المتحدة" . مؤرشف من الأصل في 23 أبريل 2013.
  5. "مكتب إحصاءات العمل الأمريكي، تصنيع منتجات وقطع غيار صناعة الطيران والفضاء" . مؤرشف من الأصل في 14 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه في 4 يوليو 2009 .
  6. "إحصاءات حول عمليات الاندماج والاستحواذ - دورات الاندماج والاستحواذ | دورات تقييم الشركات | دورات الاندماج والاستحواذ" . معهد الاندماج والاستحواذ والتحالفات. مؤرشف من الأصل في 6 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 27 سبتمبر 2013 .
  7. "استحواذ شركة يونايتد تكنولوجيز على شركة جودريتش يُكمّل ويُعزز مكانتها في صناعة الطيران والدفاع" . UTC. 21 سبتمبر 2011. مؤرشف من الأصل في 2 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 27 سبتمبر 2013 .
  8. دويتش، كلوديا هـ.؛ هولسون، لورا م. (7 يونيو 1999). "شركة ألايد سيجنال وهانيويل تعلنان عن اندماجهما اليوم" . نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 2 أكتوبر 2013. تم الاطلاع عليه في 27 سبتمبر 2013 .
  9. «اندماج ماكدونيل دوغلاس مع بوينغ - سيصبح هذا الاندماج أكبر شركة طيران في العالم» . بوينغ . ماكدونيل دوغلاس. 15 ديسمبر 1996. مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2013.
  10. «اندماج بين شركة بريتيش إيروسبيس بي إل سي ووحدة ماركوني للأنظمة الإلكترونية التابعة لشركة جنرال إلكتريك بي إل سي. تعهدات مُقدمة إلى وزير الدولة للتجارة والصناعة من قبل شركة بي إيه إي سيستمز بي إل سي لتحل محل التعهدات المُقدمة من شركة بريتيش إيروسبيس بي إل سي بموجب المادة 75g(1) من قانون التجارة العادلة لعام 1973» (ملف PDF) . بي إيه إي سيستمز . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 أغسطس 2010.
  11. جيمس ر. أسكر؛ جون كروفت؛ جاي نوريس؛ غراهام وارويك (6 مايو 2016). "أهم التقنيات: من 'حماية الطيار' إلى 'الحفاظ على سلامة الطائرة'"" . أسبوع الطيران وتكنولوجيا الفضاء .
  12. "وكالة سلامة الطيران الأوروبية (EASA)" . easa.eu.int . مؤرشف من الأصل في 20 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 3 يونيو 2013 .
  13. 1 2 3 4 5 "Spinoff 2015" (ملف PDF) . ناسا سبين أوف . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 16 أكتوبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مارس 2015 .
  14. pars3c (26 يناير 2015). "ما هي فوائد استكشاف الفضاء؟" . يونيفرس توداي . مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2015.
  15. "الشركات المنبثقة عن وكالة ناسا تُسهم في مكافحة فيروس كورونا، ومكافحة التلوث، وزراعة الغذاء، وغير ذلك" . شركة منبثقة . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. 24 يناير 2022. مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه في 10 فبراير 2022 .

للمزيد من القراءة

  • Blockley, Richard, and Wei Shyy. Encyclopedia of airspace engineering (American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., 2010).
  • برونتون، ستيفن ل. ، وآخرون. "هندسة الطيران والفضاء القائمة على البيانات: إعادة صياغة الصناعة باستخدام التعلم الآلي". مجلة AIAA . 59.8 (2021): 2820-2847. متاح على الإنترنت
  • أرون د كومار. الهندسة الدقيقة لأنظمة الطيران والدفاع والفضاء العالمية (منتجات أبهي فاين، 2025).
  • ديفيس، جيفري ر.، روبرت جونسون، وجان ستيبانيك، محرران. أساسيات طب الفضاء (ليبنكوت ويليامز وويلكنز، 2008) على الإنترنت .
  • موريتز، أدريان ب. مقدمة إلى مواد الطيران (Elsevier، 2012) عبر الإنترنت .
  • فيرو، غراهام سي، وكيسلر ستيرن. "ثورة الفضاء: التطوير، والملكية الفكرية، والقيمة." (2022). متاح على الإنترنت