علم الفضاء

الملاحة الفضائية (أو علم الملاحة الفضائية ) هي ممارسة إرسال المركبات الفضائية إلى الفضاء الخارجي خارج الغلاف الجوي للأرض . وتعد الرحلات الفضائية أحد تطبيقاتها الرئيسية، كما أن علم الفضاء هو مجالها الشامل.

تم صياغة مصطلح الملاحة الفضائية (الذي كان في الأصل astronautique بالفرنسية ) في عشرينيات القرن العشرين بواسطة J.-H. Rosny ، رئيس أكاديمية جونكور ، قياسًا على الملاحة الجوية . ^[1] نظرًا لوجود درجة من التداخل التقني بين المجالين، غالبًا ما يستخدم مصطلح الفضاء لوصف كليهما في وقت واحد. في عام 1930، نشر روبرت إسناولت بيلتيري أول كتاب عن مجال البحث الجديد. ^[2]

تم تقديم مصطلح رواد الفضاء (الذي كان في الأصل cosmonautique بالفرنسية) في ثلاثينيات القرن العشرين بواسطة آري ستيرنفيلد من خلال كتابه Initiation à la Cosmonautique (مقدمة إلى رواد الفضاء) ^[3] (حصل من خلال الكتاب على جائزة Prix REP-Hirsch ، والتي عُرفت لاحقًا باسم Prix d'Astronautique، من الجمعية الفلكية الفرنسية في عام 1934. ^[4] )

كما هو الحال مع الملاحة الجوية، تتطلب قيود الكتلة ودرجات الحرارة والقوى الخارجية أن تبقى التطبيقات في الفضاء على قيد الحياة في ظل ظروف قاسية: الفراغ عالي الدرجة ، والقصف الإشعاعي للفضاء بين الكواكب والأحزمة المغناطيسية لمدار الأرض المنخفض . يجب أن تتحمل مركبات الإطلاق الفضائية قوى هائلة، في حين يمكن للأقمار الصناعية أن تواجه اختلافات هائلة في درجات الحرارة في فترات وجيزة للغاية. ^[5] تتسبب القيود الشديدة على الكتلة في مواجهة مهندسي الفضاء للحاجة المستمرة لتوفير الكتلة في التصميم من أجل تعظيم الحمولة الفعلية التي تصل إلى المدار .

التاريخ المبكر لعلم الملاحة الفضائية نظري: أسس إسحاق نيوتن الرياضيات الأساسية للسفر عبر الفضاء في أطروحته عام 1687 "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" . ^[6] كما قدم علماء رياضيات آخرون، مثل السويسري ليونهارد أويلر والفرنسي الإيطالي جوزيف لويس لاجرانج، مساهمات أساسية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وعلى الرغم من ذلك، لم تصبح الملاحة الفضائية تخصصًا عمليًا حتى منتصف القرن العشرين. من ناحية أخرى، حيرت مسألة الرحلات الفضائية الخيال الأدبي لشخصيات مثل جول فيرن وهربرت جورج ويلز . في بداية القرن العشرين، استنتج عالم الكونيات الروسي كونستانتين تسيولكوفسكي معادلة الصاروخ ، وهي المعادلة الحاكمة للدفع الصاروخي ، مما يسمح بحساب السرعة النهائية للصاروخ من كتلة المركبة الفضائية ( )، والكتلة المجمعة للوقود والمركبة الفضائية ( ) وسرعة عادم الوقود ( ). ${\displaystyle m_{1}}$${\displaystyle m_{0}}$${\displaystyle v_{e}}$

${\displaystyle \Delta v\ =v_{e}\ln {\frac {m_{0}}{m_{1}}}}$

بحلول أوائل عشرينيات القرن العشرين، كان روبرت جودارد يعمل على تطوير صواريخ تعمل بالوقود السائل ، والتي ستصبح بعد بضعة عقود قصيرة مكونًا أساسيًا في تصميمات الصواريخ الشهيرة مثل V-2 و Saturn V.

كانت جائزة Prix d'Astronautique (جائزة الملاحة الفضائية) التي تمنحها Société astronomique de France ، الجمعية الفلكية الفرنسية، أول جائزة في هذا الموضوع. وقد تم منح هذه الجائزة الدولية، التي أسسها رائد الطيران والملاحة الفضائية روبرت إسناولت بيلتيري وأندريه لويس هيرش، في الفترة من عام 1929 إلى عام 1939 تقديراً لدراسة السفر بين الكواكب والملاحة الفضائية.

بحلول منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، بدأ سباق الفضاء بين الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة.

على الرغم من أن الكثيرين يعتبرون علم الفضاء نفسه موضوعًا متخصصًا إلى حد ما، إلا أن المهندسين والعلماء العاملين في هذا المجال يجب أن يكونوا على دراية بالعديد من المجالات المتميزة.

• علم الديناميكا الفلكية – دراسة الحركة المدارية. ويدرس المتخصصون في هذا المجال موضوعات مثل مسارات المركبات الفضائية، والباليستيات، والميكانيكا السماوية.
• دفع المركبات الفضائية - كيف تغير المركبات الفضائية مداراتها، وكيف يتم إطلاقها. تحتوي معظم المركبات الفضائية على مجموعة متنوعة من محركات الصواريخ ، وبالتالي تركز معظم جهود البحث على مجموعة متنوعة من الدفع الصاروخي ، مثل الدفع الكيميائي أو النووي أو الكهربائي.
• تصميم المركبة الفضائية – شكل متخصص من أشكال هندسة الأنظمة التي تركز على الجمع بين جميع الأنظمة الفرعية الضرورية لمركبة إطلاق أو قمر صناعي معين .
• التحكمات – إبقاء القمر الصناعي أو الصاروخ في مداره المطلوب (كما هو الحال في ملاحة المركبات الفضائية) والتوجيه (كما هو الحال في التحكم في الموقف ).
• البيئة الفضائية - على الرغم من كونها فرعًا من الفيزياء أكثر من علم الملاحة الفضائية، فإن تأثيرات الطقس الفضائي والقضايا البيئية الأخرى تشكل مجالًا دراسيًا مهمًا بشكل متزايد لمصممي المركبات الفضائية.
• علم الملاحة الحيوية

• الطيران والفضاء​
• الهندسة الميكانيكية
• الفيزياء

• العودة إلى الغلاف الجوي
• رحلة الفضاء
• فرانك مالينا
• برنامج الفضاء الفرنسي
• هيرمان أوبيرث
• سيرجي كوروليف
• فيرنر فون براون

• مايك جرونتمان (2007). من علم الملاحة الفضائية إلى علم الملاحة الفضائية . Booksurge. ISBN 9781419670855.