صواريخ عالية الطاقة

إطلاق صاروخ عالي الطاقة في صحراء بلاك روك

تُعدّ هواية إطلاق الصواريخ عالية الطاقة شبيهة بهواية إطلاق الصواريخ النموذجية ، ويكمن الاختلاف الرئيسي في استخدام محركات ذات مدى دفع أعلى. ويُعرّف الاتحاد الوطني للحماية من الحرائق (NFPA) الصاروخ عالي الطاقة بأنه الصاروخ الذي يزيد وزنه الإجمالي عن 1500 غرام (3.3 رطل) ويحتوي على محرك أو محركات تحتوي على أكثر من 125 غرامًا (4.4 أونصة) من الوقود الدافع، و/أو تبلغ قوة دفعه الإجمالية 160.1 نيوتن-ثانية (40.47 رطل-قوة-ثانية) أو أكثر، أو الذي يستخدم محركًا بمتوسط ​​قوة دفع يبلغ 80 نيوتن (18 رطل-قوة) أو أكثر.   

الأنواع

تُعرَّف الصواريخ عالية الطاقة بأنها صواريخ تُطلق باستخدام محركات متوفرة تجاريًا تتراوح فئتها من H إلى O. في الولايات المتحدة، يحدد معيار NFPA1122 إرشادات استخدام الصواريخ النموذجية، بينما يختص معيار NFPA1127 بالصواريخ عالية الطاقة. وقد اعتُمد معيار NFPA1122 في معظم الولايات الأمريكية كجزء من القانون، بينما يستخدم عدد أقل من الولايات معيار NFPA1127.

الجمعيات

تعتبر جمعية طرابلس للصواريخ والرابطة الوطنية للصواريخ هي الهيئات الرئيسية المانحة للتراخيص لهذه الهواية في الولايات المتحدة، حيث تقدم شهادات للأعضاء ومعايير لإرشادات السلامة العامة.

في معظم البلدان الأخرى التي تدعم استخدام الصواريخ عالية الطاقة، تكون اللوائح مماثلة أو مستمدة من قانون السلامة الموحد لجمعية طرابلس للصواريخ [ 1 ] ونظام شهادة الطاقة العالية التابع للجمعية الوطنية للصواريخ. [ 2 ]

يوجد في أستراليا العديد من المحافظات التابعة لجمعية طرابلس للصواريخ.

في كندا، تم تعيين الرابطة الكندية لعلم الصواريخ - L'Association Canadienne De Fuséologie - كجهة تنظيمية لهذه الهواية.

في نيوزيلندا، الهيئة المسؤولة عن علم الصواريخ هي جمعية الصواريخ النيوزيلندية أو NZRA

في جنوب إفريقيا، الهيئة المسؤولة عن علم الصواريخ هي منظمة الصواريخ في جنوب إفريقيا أو Rocketry SA.

في المملكة المتحدة، تعتبر الجمعية البريطانية للطيران النموذجي أو BMFA هي الهيئة الحاكمة، بينما تعمل جمعية الصواريخ في المملكة المتحدة أو UKRA كجمعية عالية الطاقة لرحلات المحركات المصنفة على أنها H وما فوق.

في ألمانيا والنمسا وسويسرا، لدى Interessengemeinschaft Modellraketen برنامج شهادة HPR معتمد ومعترف به من قبل NAR وCAR وUKRA. [ 3 ]

شهادة

انطلق صاروخان عاليي الطاقة من صحراء بلاك روك في ولاية نيفادا.

الاعتماد في الولايات المتحدة وكندا

على عكس صواريخ النماذج، يتطلب تشغيل الصواريخ عالية الطاقة الحصول على شهادة من الهيئات التنظيمية المختصة. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] نظام الشهادات موحد في جميع منظمات الهواة والمنظمات التنظيمية. يوجد ثلاثة مستويات من الشهادات، يسمح كل منها للمستخدم بتشغيل محركات أكبر تدريجيًا. في الولايات المتحدة (TRA وNAR):

مستوى وتصنيف المحركات عالية القدرة:

النوع [ 7 ] الدفع الكلي (نيوتن ثانية)
ح160.1–320.0
أنا320.1–640.0
ج640.1–1280.0
ك1280.1–2560.0
ل2560.1–5120.0
م5120.1–10240.0
شمال10240.1–20480.00
يا20480.1–40960.00

المستوى 1: H، I

المستوى 2: J، K، L

المستوى 3: م، ن، ع وما بعدها

ملاحظة: في كندا، لدى الجمعية الكندية لعلم الصواريخ [ 8 ] مستوى إضافي للمستوى 4، وهو ما يعادل المستوى 3 في الولايات المتحدة. المستوى 1 مخصص للصواريخ ذات المحركات الهجينة، والمستوى 2 للصواريخ ذات المحركات غير الهجينة، والمستويان 3 و4 في الجمعية الكندية لعلم الصواريخ هما نفس المستويين 2 و3 في الولايات المتحدة على التوالي. وبناءً على تعديل من مجلس الإدارة بناءً على توصية من لجنة RSO، تُعتبر جميع الصواريخ الهجينة عالية الطاقة. [ 9 ]

للحصول على شهادة، يجب على الفرد إثبات قدرته على إطلاق صاروخ ضمن نطاق الطاقة المحدد للمستوى الذي يسعى إليه بنجاح. على سبيل المثال، إذا رغب شخص ما في الحصول على شهادة المستوى الأول، فعليه إطلاق محرك عالي الضغط بنجاح في صاروخ مناسب الحجم، واستعادته بنجاح في حالة تسمح بإعادة إطلاقه بأمان. وينطبق هذا أيضًا على شهادتي المستوى الثاني والثالث، مع إضافة متطلبات أخرى، وهي: اجتياز اختبار كتابي بنجاح للمستوى الثاني، وتوثيق عملية بناء الصاروخ والإشراف عليها من قبل جهتين فنيتين معتمدتين تُعرفان باسم "اللجنة الاستشارية الفنية" (TAPs) [ 10 ] ، وهما حاصلتان على شهادة المستوى الثالث وتتمتعان بكفاءة عالية في مجال الصواريخ. وتُعتمد الجهات الفنية المختصة بالمستوى الثالث من قبل المنظمتين الوطنيتين المعنيتين، وهما طرابلس أو الرابطة الوطنية للصواريخ (NAR). وتختلف هذه المتطلبات اختلافًا طفيفًا بين الرابطة الوطنية للصواريخ وطرابلس، ولكنها متقاربة جدًا في كلتا المنظمتين.

سيتم تصنيف جميع مستويات دفع محركات الصواريخ المذكورة أعلاه على أنها صواريخ من الفئة 2 وفقًا لقانون اللوائح الفيدرالية الأمريكية CFR الباب 14 الطيران والفضاء، الجزء 101، الجزء الفرعي ج، 101.22 التعريفات:

"(ب) الفئة 2 - الصاروخ عالي الطاقة تعني صاروخًا للهواة بخلاف الصاروخ النموذجي يتم دفعه بواسطة محرك أو محركات ذات دفع إجمالي مجتمع يبلغ 40960 نيوتن ثانية (9208 رطل ثانية) أو أقل."

(ج) الفئة 3 - الصاروخ المتقدم عالي الطاقة تعني صاروخًا للهواة بخلاف الصاروخ النموذجي أو الصاروخ عالي الطاقة.

تحتفظ جمعية طرابلس للصواريخ بلجنة مراجعة من الفئة الثالثة [ 11 ] تقوم طوعًا (دون إلزام من إدارة الطيران الفيدرالية) بمراجعة الصواريخ التي يُتوقع أن تصل ارتفاعاتها إلى 50,000 قدم أو تتجاوزها، وذلك كفحص أولي لمشاريع الصواريخ التي سيتم تقديمها إلى إدارة الطيران الفيدرالية كمشروع من الفئة الثالثة. وتؤدي لجنة المراجعة من الفئة الثالثة المهام التالية:

  • إجراء تحليل تشتت 3 سيجما، 6 درجات حرية على المشاريع المقدمة.
  • تقديم التوجيه ومراجعة حزمة طلب الإعفاء من الفئة 3 قبل تقديمها إلى إدارة الطيران الفيدرالية.
  • العمل مع إدارة الطيران الفيدرالية/هيئة سلامة الطيران لتثقيف المتقدمين وموظفي إدارة الطيران الفيدرالية بشأن احتياجات فرق مشاريع الفئة 3 في الحفاظ على جدوى وسلامة الهواية الآن وفي المستقبل.
  • العمل على تحقيق فرصة أكثر كفاءة وفائدة للأعضاء لمتابعة محاولات الطيران من الفئة 3 وما بعدها.

بموجب القواعد الأمريكية، يُسمح بإطلاق صواريخ تزيد قوتها عن 40,960 نيوتن-ثانية (أي قوة دفع إجمالية تتجاوز فئة O)، ولكنها تُصنف ضمن الفئة 3 وتتطلب موافقة فردية من إدارة الطيران الفيدرالية . وتتطلب الموافقة على الفئة 3 إجراءات معقدة، منها تحليل تشتت بست درجات حرية للصاروخ العائد، وتوثيق معايير الإطلاق/عدم الإطلاق، وغيرها. وقد أطلق هواة صواريخ بقوة دفع إجمالية تصل إلى S (327,680 نيوتن-ثانية على الأقل) بموجب قواعد الفئة 3.

توجد علاقة تبادلية بين هيئتي منح الشهادات الأمريكيتين، وهما NAR وTripoli. فعلى سبيل المثال، يمكن لـTripoli الاعتراف بعضو حاصل على شهادة المستوى الثاني من NAR كعضو حاصل على شهادة المستوى الثاني، حيث أن كلتا الهيئتين تطبقان نفس لوائح NFPA (القانون الوطني للحماية من الحرائق) وFAA/CFR. ويتطلب الحصول على شهادة مزدوجة دفع رسوم لكلتا الهيئتين. أما الاختلافات الرئيسية بين NAR وTripoli فهي كالتالي: تميل NAR إلى التركيز بشكل أكبر على نماذج الصواريخ والمسابقات، وهي تجذب الأطفال وفرق الكشافة وإطلاق الصواريخ الترفيهية مثل اختبار مدة التحليق ورمي البيض. بينما تركز Tripoli بشكل أكبر على الصواريخ عالية الطاقة والتجريبية والمتقدمة. فعلى سبيل المثال، تشجع Tripoli استخدام محركات الصواريخ التجريبية (EX) أو محركات الصواريخ غير التجارية المصنعة بشكل فردي والتي تعتمد على بيركلورات الأمونيوم، وذلك للطيارين الحاصلين على شهادة المستوى الثاني وما فوق، بالإضافة إلى المحركات الهجينة (مثل محركات أكسيد النيتروز الغازية المؤكسدة والمطاط الصلب كوقود). تُقيم طرابلس برامج إرشادية فعّالة بالتعاون مع العديد من برامج الهندسة في الجامعات الأمريكية، وتدعم، كما ذُكر آنفًا، استكشاف العلوم الدقيقة وحدود علم الصواريخ من قِبل مواطنين متعلمين، بما في ذلك صواريخ الفئة الثالثة. وتُطلق شركات رحلات الفضاء الخاصة غير التابعة لوكالة ناسا صواريخ تُصنّف ضمن الفئة الثالثة وما فوقها. وقد اكتسب أحد موظفي شركة سبيس إكس الحاليين خبرته في قيادة الصواريخ عالية الطاقة من خلال العمل مع فرع طرابلس هيوستن التابع للمنظمة الوطنية، وذلك خلال دراسته الجامعية في برنامج الهندسة بإحدى الجامعات المحلية.

الاعتماد في المملكة المتحدة

تقدم UKRA [ 12 ] برنامج اعتماد في المملكة المتحدة مشابهًا لبرنامج الولايات المتحدة، ولكنه يقتصر على O. العملية مشابهة جدًا لتلك المتبعة في الولايات المتحدة.

المستوى 1  : H، I

المستوى 2  : J، K، L

المستوى 3  : م، ن، ع

مسؤول السلامة في ميدان الرماية (RSO)

متطلبات الحصول على شهادة المستوى 1 هي رحلة تجريبية ناجحة بمحرك من المستوى 1 أمام ضابط سلامة معتمد من UKRA.

تتطلب شهادة المستوى الثاني اجتياز رحلة تجريبية ناجحة بمحرك من المستوى الثاني بحضور مسؤول سلامة الطيران. كما يجب على المرشح اجتياز امتحان كتابي متعدد الخيارات تحدده هيئة تنظيم الطيران البريطانية (UKRA).

يتعين على المرشح لمستوى 3 تقديم تقرير كتابي مفصل عن صاروخه إلى لجنة السلامة والتقنية التابعة لهيئة أبحاث الصواريخ البريطانية، والتي ستقوم بدورها بفحص الصاروخ قبل إطلاقه. بعد الموافقة على التقرير الكتابي وفحص الصاروخ، يجب على المرشح إكمال رحلة تجريبية ناجحة للحصول على شهادة المستوى 3.

يمكن لأي عضو في UKRA التقدم لشغل منصب مسؤول سلامة ميدان الرماية. يجب على المرشح اجتياز الاختبار الكتابي من المستوى الثاني واجتياز مقابلة شخصية. يمكن أن يكون مسؤول سلامة ميدان الرماية إما مسؤول سلامة ميدان رماية صواريخ نموذجية، أو مسؤول سلامة ميدان رماية من المستوى الأول، أو مسؤول سلامة ميدان رماية من المستوى الثاني، أو مسؤول سلامة ميدان رماية من المستوى الثالث، وذلك حسب مستوى الشهادة التي يحملها. ولا يُسمح لمسؤول سلامة ميدان الرماية بالعمل إلا في عمليات إطلاق الصواريخ التي تحمل مستوى شهادته أو أقل.

لا تُقدم تأمينات المسؤولية تجاه الغير إلا من قِبل الجمعية البريطانية لهواة الطيران النموذجي (BMFA)، وهي مُدرجة ضمن باقة العضوية. يجب على مُشغّلي الصواريخ عالية الطاقة حيازة الشهادة المُناسبة لحجم المحرك الذي يُشغّلونه، والالتزام بقواعد السلامة الصادرة عن هيئة أبحاث الطيران البريطانية (UKRA)، لكي يكون التأمين ساري المفعول.

تعترف هيئة UKRA بالشهادات الصادرة عن المنظمات الوطنية التالية، والتي تعترف بدورها بشهادات UKRA.

  • Interessengemeinschaft Modellraketen eV (IMR)
  • الرابطة الوطنية لعلم الصواريخ (NAR)
  • جمعية طرابلس للصواريخ (TRA)
  • الجمعية الكندية لعلم الصواريخ (CAR)

الاعتماد في أستراليا

سامانثا ريدجواي، التي صممت وبنت وحلّقت بأول طائرة من طراز TRA L3 في أستراليا

يمكن الحصول على الشهادة من خلال:

  • الجمعية الأسترالية لعلم الصواريخ (المسجلة) والأندية الأعضاء فيها.
  • تُقدّم جمعية طرابلس للصواريخ شهادة في مجال الصواريخ عالية الطاقة لجميع الأستراليين، وهي جمعية معترف بها دوليًا. وهي الجمعية الدولية الوحيدة في أستراليا المتخصصة في مجال الصواريخ، والوحيدة التي تتمتع بتأمين دولي شامل.

الاعتماد في جنوب أفريقيا

تقدم شركة Rocketry SA [ 13 ] برنامج شهادات في جنوب إفريقيا مع عمليات وإجراءات مماثلة لتلك الموجودة في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة.

المستوى 1  : H، I

المستوى 2  : J، K، L

المستوى 3  : م، ن، ع

للحصول على الشهادة، يجب على الفرد أن يثبت قدرته على بناء وإطلاق واستعادة صاروخ بنجاح ضمن نطاق الطاقة للمستوى المطلوب.

بناء

صاروخ عالي الطاقة يتم تجهيزه قبل الإطلاق

تتنوع تصاميم الصواريخ عالية الطاقة بشكل كبير، وكذلك الارتفاعات المتوقعة والأداء، ولكن الوصول إلى ارتفاعات تبلغ 3048 مترًا (10000 قدم) وسرعات تفوق سرعة الصوت ليس بالأمر النادر. وقد يتطلب الجمع بين كتلة أكبر (غالبًا) ونقاط أوج أعلى أنظمة استعادة متطورة. وتُستخدم هذه الصواريخ عادةً مع أجهزة إلكترونية متطورة لتسجيل بيانات الرحلة (الارتفاع، السرعة، التسارع/التباطؤ، قوى التسارع) ولنشر طرق أو أجهزة الاستعادة. 

تُصنع الصواريخ عالية الطاقة من مواد مثل الراتنج الفينولي ، والألياف الزجاجية ، وألياف الكربون ، وغيرها من المواد المركبة والبلاستيك . أما أغلفة المحركات ، فهي عادةً مصنوعة من الألومنيوم المشغول آلياً مع بطانات فينولية أو ورقية قابلة للتآكل، وهي قابلة لإعادة التعبئة، أي يمكن استخدامها عدة مرات.

الدفع

تعتمد الصواريخ عالية الطاقة بشكل أساسي على محركات APCP المتوفرة تجارياً أو محركات هجينة تعتمد على أكسيد النيتروز .

تُصنّف محركات الصواريخ عالية الطاقة عادةً ضمن الفئة "H" وما فوق (مع بعض الاستثناءات الملحوظة في الفئة "G"). يُعدّ نظام التسمية الحرفي معيارًا في هذا المجال، حيث يُضاعف الحرف التالي قوة الدفع التي يُقدّمها الحرف السابق. كما يُحدّد كل حرف نطاقًا من قوة الدفع التي يُمكن تصنيف المحرك ضمنها.

الحصول على محركات الصواريخ في المملكة المتحدة

تُصنّف محركات البارود الأسود، التي تُصنّعها عادةً شركات مثل إستيس وكويست، ضمن فئة الألعاب النارية، وتخضع لقيود شراء قليلة في المملكة المتحدة، وأهمها أن يكون عمر المشتري أكثر من 18 عامًا. وتتوفر هذه المحركات حتى الفئة D في المملكة المتحدة، وهي مناسبة فقط لصواريخ النماذج منخفضة الطاقة.

يُصنّف بيركلورات الأمونيوم كمادة متفجرة من قِبل الهيئة التنفيذية للصحة والسلامة في المملكة المتحدة ، [ 14 ] ولذلك، كانت محركات الدفع المركبة من بيركلورات الأمونيوم (AP) تتطلب سابقًا من المشتري الحصول على ترخيص متفجرات ووثيقة نقل من السلطة المختصة (RCA). كما كان مطلوبًا أيضًا شهادة تخزين مسجلة إذا رغب المشتري في تخزين المحركات بدلًا من شرائها في فعالية الطيران واستخدامها فورًا.

تفاوضت هيئة تنظيم الصواريخ البريطانية (UKRA) على استثناء يسمح لهواة إطلاق الصواريخ النموذجية بالحصول على بعض محركات الدفع الذاتي بكميات محدودة دون الحاجة إلى ترخيص متفجرات. منذ 4 ديسمبر 2007، أصبح بإمكانهم شراء محركات الدفع الذاتي التي يقل وزنها الصافي عن  كيلوغرام واحد من الوقود الدافع دون ترخيص متفجرات. كما يُسمح لهم بتخزين محركات يصل وزنها الصافي الإجمالي إلى 5  كيلوغرامات دون الحاجة إلى ترخيص متفجرات أو شهادة تخزين مسجلة. مع ذلك، سيظلون بحاجة إلى وثيقة ترخيص تخزين مسجلة (RCA). يمكن الحصول على هذه الوثيقة من هيئة الصحة والسلامة المهنية البريطانية (HSE) عن طريق كتابة خطاب مناسب إليهم لطلب استثناء لمحركات الصواريخ النموذجية. تُصدر هذه الوثيقة حاليًا مجانًا، ولكن قد يتغير هذا الوضع.

يُعتبر المحرك الذي يحتوي على كيلوغرام واحد (2.2 رطل) من الوقود محرك دفع من الفئة K، لذا يُمكن الآن لهواة إطلاق الصواريخ النموذجية تشغيل نماذج المستوى 2 دون الحاجة إلى رخصة متفجرات، مع ذلك، لا يزال الحصول على ترخيص من هيئة مراقبة الصواريخ (RCA) مطلوبًا. وقد ساهم هذا التخفيف في اللوائح في جعل إطلاق الصواريخ متوسطة وعالية الطاقة أكثر سهولة في المملكة المتحدة. 

استعادة

حجرة نشر نموذجية تعتمد على مقياس الارتفاع.

في مجال الصواريخ النموذجية، تُفتح مظلة أو شريط أو أي وسيلة استعادة أخرى عند نقطة الأوج، لكن الصواريخ عالية الطاقة قد تستخدم أنظمة استعادة أكثر تعقيدًا نظرًا لارتفاعاتها العالية. في الصاروخ عالي الطاقة، قد يقوم مقياس الارتفاع أو المؤقت الإلكتروني بفتح مظلة كبح (تُثبّت الصاروخ أثناء الهبوط) أو إسقاط حر مُتحكّم به (حيث يفصل بين الجزأين الأمامي والخلفي حبل أو سلك، غالبًا ما يكون مصنوعًا من النايلون الأنبوبي). يمكن تحقيق عمليات الاستعادة هذه بواسطة شحنات متفجرة صغيرة ( البارود الأسود أو البايرودكس ) أو غازات مضغوطة (مثل ثاني أكسيد الكربون ). عند ارتفاع يُحدده الهاوي، يفتح مقياس الارتفاع مظلة رئيسية تُبطئ الصاروخ إلى سرعة استعادة آمنة. تستخدم معظم أنواع مقاييس الارتفاع مقاييس التسارع أو أجهزة استشعار الضغط الجوي أو مزيجًا منهما.

انظر أيضاً

مراجع

  1. مدونة السلامة الخاصة بهيئة تنظيم الاتصالات
  2. شهادة NAR عالية الطاقة، مؤرشفة بتاريخ 23 ديسمبر 2008 في Wayback Machine
  3. "شهادة IMR عالية الطاقة" . مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2012 .
  4. "مدونة السلامة الموحدة لجمعية طرابلس للصواريخ" . جمعية طرابلس للصواريخ . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2020 .
  5. "إجراءات اعتماد القدرة العالية من قبل الرابطة الوطنية لعلم الصواريخ" . الرابطة الوطنية لعلم الصواريخ . مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2011. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2008 .
  6. "شهادة CAR" . الرابطة الكندية لعلم الصواريخ . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2009 .
  7. "مخطط محرك إستيس" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 6 نوفمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2012 .
  8. "عملية اعتماد CAR" . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2008 .
  9. "شهادة CAR" . الرابطة الكندية لعلم الصواريخ . تم الاطلاع عليه في 3 أبريل 2009 .
  10. "سياسة TAP" . www.tripoli.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2022 .
  11. "لجنة مراجعة الفئة 3" . جمعية طرابلس للصواريخ . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2022 .
  12. "شهادات UKRA HPR" . UKRA . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2009 .
  13. "شهادات الصواريخ عالية الطاقة" . روكيتري إس إيه . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 مايو 2018 .
  14. "دليل تقييم تقرير السلامة : المتفجرات" . الهيئة التنفيذية للصحة والسلامة في المملكة المتحدة. مؤرشف من الأصل في 25 مارس 2010. تم الاطلاع عليه في 5 أبريل 2009 .