مركبة الإطلاق

مركبة الإطلاق هي مركبة تعمل بالصواريخ ، مصممة لحمل حمولة ( مركبة فضائية مأهولة أو أقمار صناعية ) من سطح الأرض أو طبقاتها الجوية السفلى إلى الفضاء الخارجي . أكثر أشكالها شيوعًا هو الصاروخ الباليستي متعدد المراحل ، لكن المصطلح أعمّ ليشمل مركبات أخرى مثل مكوك الفضاء . تعمل معظم مركبات الإطلاق من منصة إطلاق ، بدعم من مركز تحكم الإطلاق وأنظمة تجميع المركبة وتزويدها بالوقود. ^{[ 1 ]} تُصمَّم مركبات الإطلاق بتقنيات وديناميكيات هوائية متطورة ، مما يُسهم في ارتفاع تكاليف تشغيلها.

يجب أن ترفع مركبة الإطلاق المدارية حمولتها على الأقل إلى حدود الفضاء، أي ما يقارب 150 كيلومترًا (93 ميلًا)، وأن تسرعها إلى سرعة أفقية لا تقل عن 7814 مترًا في الثانية (17480 ميلًا في الساعة) . ^{[ 2 ]} أما المركبات شبه المدارية فتطلق حمولاتها بسرعات أقل أو بزوايا ارتفاع أكبر من الأفقي.    

تستخدم مركبات الإطلاق المدارية العملية مواد دافعة كيميائية مثل الوقود الصلب ، والهيدروجين السائل ، والكيروسين ، والأكسجين السائل ، أو المواد الدافعة فائقة الاشتعال .

يتم تصنيف مركبات الإطلاق حسب قدرتها على حمل الحمولة المدارية، بدءًا من حمولة صغيرة ومتوسطة وثقيلة وصولًا إلى حمولة ثقيلة للغاية .

تصنف وكالة ناسا مركبات الإطلاق وفقًا لقدرة الحمولة في المدار الأرضي المنخفض : ^{[ 3 ]}

• مركبة إطلاق صغيرة الحجم : < 2000 كيلوغرام (4400 رطل) - على سبيل المثال فيغا ^{[ 4 ]} 
• مركبة إطلاق متوسطة الحمولة : من 2000 إلى 20000 كيلوغرام (من 4400 إلى 44100 رطل) - على سبيل المثال سويوز إس تي ^{[ 5 ]} 
• مركبة إطلاق ثقيلة الوزن : من 20000 إلى 50000 كيلوغرام (من 44000 إلى 110000 رطل) - على سبيل المثال أريان 5 ^{[ 5 ]} 
• مركبة رفع ثقيلة للغاية : > 50,000 كيلوغرام (110,000 رطل) - على سبيل المثال ساتورن 5 ^{[ 6 ]} 

تُشبه صواريخ السبر مركبات الإطلاق الصغيرة، إلا أنها عادةً ما تكون أصغر حجماً ولا تحمل حمولات إلى المدار. وقد استُخدم صاروخ سبر مُعدّل من طراز SS-520 لوضع حمولة وزنها 4 كيلوغرامات ( TRICOM-1R ) في المدار عام 2018. ^{[ 7 ]}

تتطلب الرحلات الفضائية المدارية تسريع حمولة قمر صناعي أو مركبة فضائية إلى سرعة عالية. في فراغ الفضاء، يجب توفير قوى رد الفعل من خلال قذف الكتلة، مما ينتج عنه معادلة الصاروخ . وتقتضي فيزياء الرحلات الفضائية عادةً استخدام مراحل صاروخية لتحقيق المدار المطلوب.

صُممت مركبات الإطلاق المستهلكة للاستخدام لمرة واحدة، حيث تنفصل معززاتها عادةً عن حمولتها وتتفكك أثناء دخولها الغلاف الجوي أو عند ملامستها للأرض. في المقابل، صُممت مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام بحيث يمكن استعادتها سليمة وإطلاقها مرة أخرى. يُعد صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس مثالًا على مركبة إطلاق قابلة لإعادة الاستخدام. ^{[ 8 ]} اعتبارًا من عام 2023، كانت جميع مركبات الإطلاق القابلة لإعادة الاستخدام التي كانت قيد التشغيل قابلة لإعادة الاستخدام جزئيًا، أي أنه يتم استعادة بعض مكوناتها بينما لا يتم استعادة مكونات أخرى. وهذا يعني عادةً استعادة مراحل محددة، غالبًا المرحلة الأولى فقط، ولكن في بعض الأحيان قد يتم استعادة مكونات معينة من مرحلة الصاروخ دون غيرها. على سبيل المثال، استعاد مكوك الفضاء معززاته الصاروخية الصلبة وأعاد استخدامها ، بالإضافة إلى المركبة المدارية التي كانت تعمل أيضًا كمرحلة ثانية، والمحركات المستخدمة في المرحلة الأساسية ( RS-25 ، الموجودة في الجزء الخلفي من المركبة المدارية)، إلا أن خزان الوقود الذي كانت المحركات تتزود منه بالوقود، والذي كان منفصلًا عنها، لم يُعاد استخدامه.

فعلى سبيل المثال، تتولى وكالة الفضاء الأوروبية مسؤولية صاروخ أريان 5 ، وتقوم شركة يونايتد لانش ألاينس بتصنيع وإطلاق صواريخ دلتا 4 وأطلس 5 .

مواقع منصات الإطلاق

يمكن أن تقع منصات الإطلاق على اليابسة ( ميناء فضائي )، أو على منصة بحرية ثابتة ( سان ماركو )، أو على منصة بحرية متحركة ( سي لانش )، أو على غواصة . كما يمكن إطلاق المركبات الفضائية من الجو .

بعد عام 1980 وقبل العقد الثاني من الألفية الثانية، طُوِّرت مركبتان إطلاق مداريتان بقدرة العودة إلى موقع الإطلاق. فقد امتلكت كل من مكوك الفضاء الأمريكي - الذي يتميز بأحد أوضاع الإجهاض ^{[ 12 ] [ 13 ]} - ومركبة بوران السوفيتية ^{[ 14 ]} قدرةً مُدمجةً لإعادة جزء من مركبة الإطلاق إلى موقع الإطلاق عبر آلية الهبوط الأفقي لجزء المركبة الفضائية . وفي كلتا الحالتين، كان هيكل الدفع الرئيسي للمركبة وخزان الوقود الكبير قابلين للاستهلاك ، كما كان الإجراء القياسي لجميع مركبات الإطلاق المدارية التي أُطلقت قبل ذلك الوقت. وقد أُجريت تجارب عملية على كلتا المركبتين في رحلات مدارية اسمية فعلية، على الرغم من أن كلتيهما كانتا تمتلكان أيضًا وضع إجهاض أثناء الإطلاق يُمكن أن يسمح للطاقم بهبوط المركبة الفضائية بعد إطلاق غير مُخطط له. ^{[ 15 ]}

في العقد الأول من الألفية الثانية، طورت كل من شركتي سبيس إكس وبلو أوريجين ، بشكل مستقل، مجموعة من التقنيات لدعم الهبوط العمودي للمرحلة المعززة من مركبة الإطلاق. بعد عام 2010، شرعت سبيس إكس في برنامج تطوير لاكتساب القدرة على إعادة جزء من مركبة الإطلاق المدارية فالكون 9 ، وهو المرحلة الأولى ، وهبوطه عموديًا . وقد تم أول هبوط ناجح في ديسمبر 2015. ^{[ 16 ]} منذ عام 2017، تهبط مراحل الصاروخ بشكل روتيني إما على منصة هبوط مجاورة لموقع الإطلاق أو على منصة هبوط في البحر، على مسافة ما من موقع الإطلاق. ^{[ 17 ]} صُمم صاروخ فالكون الثقيل من سبيس إكس بشكل مماثل لإعادة استخدام النوى الثلاثة المكونة لمرحلته الأولى. في رحلته الأولى في فبراير 2018، عادت النواتان الخارجيتان إلى منصات الهبوط في موقع الإطلاق، بينما استهدفت النواة المركزية منصة الهبوط في البحر، لكنها لم تهبط عليها بنجاح. ^{[ 18 ]}

طوّرت شركة بلو أوريجين تقنيات مماثلة لإعادة وهبوط صاروخها شبه المداري نيو شيبارد ، وقد أثبتت نجاحها في عملية العودة عام 2015، وأعادت استخدام الصاروخ نفسه بنجاح في رحلة شبه مدارية ثانية في يناير 2016. ^{[ 19 ]} وبحلول أكتوبر 2016، أعادت بلو أوريجين إطلاق وهبوط نفس الصاروخ بنجاح خمس مرات. ^{[ 20 ]} تختلف مسارات إطلاق المركبتين اختلافًا كبيرًا، حيث ينطلق نيو شيبارد عموديًا للأعلى والأسفل، بينما يتخلص فالكون 9 من سرعة أفقية كبيرة ويعود من مسافة بعيدة. ^{[ 21 ]}

Both Blue Origin and SpaceX also have additional reusable launch vehicles under development. Blue Origin is developing the first stage of the orbital New Glenn LV to be reusable, with first flight planned for no earlier than 2024. SpaceX has a new super-heavy launch vehicle under development for missions to interplanetary space. The SpaceX Starship is designed to support return to the launch site, vertical-landing and full reuse of both the booster stage and the integrated second-stage/large-spacecraft that are designed for use with Starship.^[22] Its first launch attempt took place in April 2023; however, both stages were lost during ascent.^[23] The fifth launch attempt ended with Booster 12 being caught (upon its return) by the launch tower, and Ship 30, the upper stage, successfully landing in the Indian Ocean.^[24]

• Air launch to orbit
• Comparison of orbital launch systems
• Comparison of retired orbital launch vehicles
• Launch vehicle system tests
• List of canceled launch vehicle designs
• List of human spaceflights
• List of orbital launch systems
• NewSpace
• Nuclear thermal rocket
• Rocket launch
• Reusable launch vehicle
• Space exploration
• Space logistics
• Space vehicle launch preparation
• Timeline of spaceflight
• Transporter erector

• مقطع فيديو بتقنية التصوير الزمني تم التقاطه من قمر صناعي على متن صاروخ يحمل 35 قمراً صناعياً