بوران (مركبة فضائية)

غُطّي السطح السفلي لمركبة بوران المدارية بـ 38,600 بلاطة عازلة للحرارة مصنوعة من الكربون والكربون، مصممة لتحمّل 100 عملية دخول إلى الغلاف الجوي. ^{[ 9 ] [ 10 ]} كانت هذه البلاطات مشابهة جدًا لتلك الموجودة على مكوك الفضاء الأمريكي . ^{[ 11 ]} طُليت البلاطات بطبقة مضادة للأكسدة من ثاني سيليسيد الموليبدينوم . ساعدت الطبقة السوداء على تبديد الحرارة، وكما هو الحال مع البلاطات المستخدمة في مكوك الفضاء، تم لصق بلاطات بوران بالمركبة المدارية. تُرِكت جوانب البلاطات العازلة للحرارة المواجهة للمركبة المدارية بدون طلاء لمعادلة ضغط المادة مع البيئة المحيطة، مما يمنع الأحمال الميكانيكية الإضافية. وُضعت فجوات متعمدة بين البلاطات للسماح بالتمدد الحراري. مُلئت هذه الفجوات بألياف الكوارتز ، والحبال، والعناصر القلوية، والحشوات، وفرش مانعة للتسرب، كما تم عزل البلاطات ضد الماء. ^{[ 9 ] [ 12 ]}

تعرضت مركبة بوران الفضائية ومكوك الفضاء لدرجات حرارة متقاربة، وكان لكليهما مستويات عزل حراري مماثلة. وبالمقارنة مع مكوك الفضاء، تميزت بوران بتصميم مختلف للبلاطات الحرارية على سطحها السفلي، حيث كانت جميع الفجوات بين هذه البلاطات موازية أو عمودية على اتجاه تدفق الهواء عبر سطحها السفلي. صُمم هذا التصميم لتقليل الحرارة بين البلاطات، وفي الطبقة الحدية بينها وبين الغلاف الجوي، مع المساعدة في الحفاظ على تدفق هواء انسيابي حول المركبة. ^{[ 10 ] [ 9 ]}

كانت وحدة الطاقم عبارة عن حجرة معدنية ملحومة ومضغوطة بالكامل، تضم أماكن عمل الطاقم وأنظمة التحكم ودعم الحياة. وتتكون من ثلاثة طوابق. سطح الطيران، المعروف باسم حجرة القيادة (KO)، كان مساحة عمل الطاقم، ويضم مقاعد القائد والطيار والمهندس وأخصائي المهمة، بالإضافة إلى مشغل نظام المناورة على متن المركبة. أما الطابق الأوسط، أو حجرة السكن (BO)، فكان بمثابة أماكن معيشة ونوم الطاقم. ويحتوي على خزائن ومطبخ وأكياس نوم ومرحاض، بالإضافة إلى ثلاث حجرات للأجهزة مزودة بمعدات راديو وأنظمة تحكم حراري. ويمكن أن يجلس ما يصل إلى ستة من أفراد الطاقم في الطابق الأوسط أثناء الإطلاق والعودة إلى الغلاف الجوي. أما الطابق السفلي، المعروف باسم حجرة التجميع (AO)، فيضم نظام دعم الحياة وأنظمة إمداد الطاقة وأجزاء من نظام التحكم الحراري. ^{[ 13 ]} وكان تصميم قمرة القيادة مشابهًا لتصميم قمرة قيادة مكوك الفضاء، مع ثلاث شاشات عرض CRT . ^{[ 14 ]}

كان من المقرر تركيب وحدة الالتحام ( Стыковочный Модуль ) المصممة لمركبة بوران الفضائية في الجزء الأمامي من حجرة الحمولة. وكانت عبارة عن حجرة كروية بقطر 2.67 متر (8.8 قدم) ، مزودة بنفق أسطواني يؤدي إلى وحدة الالتحام الطرفية ثنائية الجنس (APAS-89). وعلى عكس مكوك الفضاء، تميزت حجرة الالتحام في بوران بنفق قابل للتمديد لزيادة الخلوص بين المركبة المدارية والمحطة. كما صُممت فتحة أخرى، مواجهة لحجرة الحمولة، لدعم الأنشطة خارج المركبة. ^{[ 15 ]} لم تُركّب وحدة الالتحام في رحلة بوران الفضائية الوحيدة، إلا أن وحدة كريستال في محطة مير الفضائية زُوّدت بمنفذ التحام APAS-89 لزيارات محتملة للمحطة من قِبل رحلات بوران المستقبلية، واستُخدمت لاحقًا خلال برنامج مكوك الفضاء مير . ^{[ 16 ]}  

تم تطوير نظام المناورة الآلي على متن المركبة الفضائية ( Система Бортовых Манипуляторов )، المشابه لنظام المناورة الآلية (RMS ) الخاص بمكوك الفضاء ، في المعهد المركزي للبحوث والتطوير في مجال الروبوتات والسيبرنيات التقنية لدعم العمليات التي تحمل حمولة. ويمكن تشغيله يدويًا أو آليًا. ويمكن للمركبة المدارية أن تحمل، حسب المهمة، ذراعًا واحدًا أو ذراعين آليين. ^{[ 15 ] [ 17 ] [ 18 ]} لم يتم تركيب نظام المناورة الآلي على متن المركبة الفضائية في رحلتها المدارية 1K. ^{[ 16 ]}

لتعزيز قدرات مركبة بوران ، صُممت وحدات مضغوطة مشابهة لوحدات مختبر الفضاء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، استنادًا إلى تصميم 37K . كان لا بد لهذه الوحدات أن تكون بمثابة حجرات لإجراء التجارب ومساحة لوجستية، ويمكن تركيبها إما في حجرة الحمولة وتوصيلها بمقصورة الطاقم عبر نفق، أو ربطها مؤقتًا بمنفذ الالتحام الشعاعي كريستال التابع لمحطة مير . في رحلة بوران الأولى ، تم تركيب وحدة الملحقات ( Блок Дополнительных Приборов ) 37KB رقم 37070 في حجرة الحمولة. حملت هذه الوحدة معدات تسجيل وبطاريات لتوفير الطاقة للأنظمة الموجودة على متن المركبة، نظرًا لعدم جاهزية نظام الطاقة التقليدي القائم على خلايا الوقود في ذلك الوقت. تم بناء الوحدة الثانية، 37KB رقم 37071، في عام 1987. وكان من المخطط بناء وحدة ثالثة، 37KB رقم 37072، لكن ذلك لم يحدث بسبب إلغاء البرنامج. ^{[ 19 ]}

تم توفير المناورة المدارية بواسطة نظام الدفع المشترك ( Объединенная Двигательная Установка ). ^{[ 20 ]} تضمن التصميم الأولي للمركبة المدارية محركين نفاثين من طراز ساتورن AL-31 في حاضنتين خاصتين على جانبي الزعنفة الذيلية، واللتين يمكن استخدامهما في المرحلة النهائية من إعادة الدخول لتعديل مسار الاقتراب. تم تركيب حاضنات تجريبية على نماذج الاختبار OK-ML1 وOK-MT، واستخدم النموذج الديناميكي الهوائي OK-GLI أربعة محركات AL-31 لإجراء اختبارات طيران جوي مدفوعة، إلا أنه تم اتخاذ قرار في أواخر عام 1987/أوائل عام 1988 بعدم استخدام هذه المحركات في نماذج الطيران. وبناءً على ذلك، لم يتم تركيب المحركات في أول رحلة مدارية لمركبة بوران. ^{[ 16 ]}

كان نظام الهبوط الآلي قادرًا على تنفيذ هبوط واقتراب وهبوط آلي بالكامل من أي نقطة تقع ضمن "منطقة ظروف البدء المسموح بها" على ارتفاع 100 كيلومتر (62 ميلًا) ، متحكمًا في مسار المركبة المدارية أثناء الهبوط. غطى مسار الهبوط مسافة 8000 كيلومتر (4300 ميل بحري) عبر الغلاف الجوي أثناء الاقتراب، وتباطأ تدريجيًا من 28000 كيلومتر في الساعة (15000 عقدة) إلى الصفر. ^{[ 21 ]}   

تميزت رحلة بوران الأولى باختيار نظام الهبوط الآلي تنفيذ مناورة غير محتملة (باحتمالية 3% تقريبًا) عند النقطة الرئيسية على ارتفاع 20 كيلومترًا (66000 قدم) ، وذلك لزيادة مسافة الانزلاق وتبديد الطاقة الزائدة. كان المسار المعتاد للهبوط من الجنوب ويتضمن انعطافين إلى اليسار نحو مسار الاقتراب النهائي . لكن بدلًا من ذلك، نفّذ النظام مناورات إضافية في كلا الاتجاهين وحلّق فوق الحقل من جهته الشمالية، قبل أن ينعطف يمينًا عائدًا إلى المسار النهائي. وقد اختار نظام الهبوط تنفيذ هذه المناورة لأن طاقة المركبة المدارية لم تنخفض بالقدر الكافي بسبب الرياح العاتية القوية في المنطقة، والتي بلغت سرعتها 15 مترًا في الثانية (29 عقدة) ووصلت سرعتها القصوى إلى 20 مترًا في الثانية (39 عقدة) على مستوى سطح الأرض. ^{[ 22 ]}   

تم إطلاق المركبة المدارية الوحيدة من فئة بوران ، 1K1 (1K1: أول مركبة مدارية، أول رحلة ^{[ 25 ]} )، في تمام الساعة 03:00:02 بالتوقيت العالمي المنسق في 15 نوفمبر 1988 من منصة الإطلاق 110/37 في قاعدة بايكونور الفضائية . ^{[ 4 ] [ 26 ]} حُملت بوران إلى الفضاء، في مهمة غير مأهولة، بواسطة صاروخ إنرجيا 1L. سارت عملية الإطلاق الآلية كما هو مُحدد، ورفع صاروخ إنرجيا المركبة إلى مدار مؤقت قبل انفصالها عن الأرض وفقًا للبرمجة. بعد أن رفعت المركبة نفسها إلى مدار أعلى وأكملت دورتين حول الأرض، اشتغلت محركات نظام الدفع المشترك (ODU) ( بالروسية: Объединенная Двигательная Установка ، بالحروف اللاتينية : Ob "yedinennaya Dvigatel'naya Ustanovka ، وتعني حرفيًا " نظام الدفع المشترك " ) تلقائيًا لبدء الهبوط في الغلاف الجوي، والعودة إلى موقع الإطلاق ، والهبوط الأفقي على المدرج. ^{[ 27 ]}  

بعد اقتراب آلي من الموقع 251 ، ^{[ 4 ]} هبطت المركبة بوران  تحت سيطرتها الذاتية في تمام الساعة 06:24:42 بالتوقيت العالمي المنسق، وتوقفت في تمام الساعة 06:25:24، ^{[ 28 ]} أي بعد 206 دقائق من الإطلاق. ^{[ 29 ]} في ظل رياح جانبية بلغت سرعتها 61.2 كيلومترًا في الساعة (38.0 ميلًا في الساعة) ، هبطت بوران على بُعد 3 أمتار (9.8 قدمًا) أفقيًا و 10 أمتار (33 قدمًا) طوليًا من العلامة المستهدفة. ^{[ 29 ]} كانت أول مركبة فضائية تقوم برحلة غير مأهولة، بما في ذلك الهبوط في وضع آلي بالكامل. ^{[ 30 ]} تبين لاحقًا أن بوران فقدت ثمانية من أصل 38,000 بلاطة حرارية خلال رحلتها. ^{[ 31 ]}   

في عام 1989، كان من المتوقع أن تُجري مركبة بوران رحلة ثانية بدون طاقم بحلول عام 1993، بمدة تتراوح بين 15 و20 يومًا. ^{[ 25 ]} إلا أن تفكك الاتحاد السوفيتي أدى إلى توقف التمويل، وتم إلغاء برنامج بوران رسميًا في عام 1993. ^{[ 32 ] [ 33 ]}