المركبة الفضائية

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "مركبة فضائية" – أخبار  · صحف  · كتب  · باحث  · JSTOR ( مايو 2024 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

جزء من سلسلة عن
رحلة الفضاء
تاريخ تاريخ رحلات الفضاء سباق الفضاء الجدول الزمني لرحلات الفضاء مسبارات الفضاء البعثات القمرية بعثات المريخ
التطبيقات الاتصالات مراقبة الأرض استكشاف تجسس جيش ملاحة مستعمرة التلسكوبات السياحة
المركبة الفضائية مركبة فضائية روبوتية القمر الصناعي مسبار الفضاء مركبة شحن فضائية مركبة فضائية مأهولة وحدة أبولو القمرية كبسولات الفضاء مكوك الفضاء محطات الفضاء الطائرات الفضائية فوستوك
إطلاق إلى الفضاء ميناء فضائي منصة الإطلاق مركبات الإطلاق القابلة للتصرف وإعادة الاستخدام سرعة الهروب الإطلاق الفضائي غير الصاروخي
أنواع الرحلات الفضائية شبه مداري مداري بين الكواكب بين النجوم بين المجرات
قائمة المنظمات الفضائية وكالات الفضاء القوات الفضائية شركات
Spaceflight portal
v t e

المركبة الفضائية هي مركبة مصممة للطيران والعمل في الفضاء الخارجي . ^[1] تُستخدم المركبات الفضائية لمجموعة متنوعة من الأغراض، بما في ذلك الاتصالات ، ومراقبة الأرض ، والأرصاد الجوية ، والملاحة ، واستعمار الفضاء ، واستكشاف الكواكب ، ونقل البشر والبضائع . لا يمكن لجميع المركبات الفضائية باستثناء المركبات ذات المرحلة الواحدة للوصول إلى المدار الوصول إلى الفضاء بمفردها، وتتطلب مركبة إطلاق ( صاروخ حامل).

في الرحلات الفضائية دون المدارية ، تدخل المركبة الفضائية الفضاء ثم تعود إلى السطح دون اكتساب طاقة أو سرعة كافية لإتمام مدار أرضي كامل . بالنسبة للرحلات الفضائية المدارية ، تدخل المركبات الفضائية مدارات مغلقة حول الأرض أو حول الأجرام السماوية الأخرى . تحمل المركبات الفضائية المستخدمة في الرحلات الفضائية البشرية أشخاصًا على متنها كطاقم أو ركاب من البداية أو في المدار ( محطات الفضاء ) فقط، في حين تعمل المركبات المستخدمة في المهام الفضائية الآلية إما بشكل مستقل أو عن بعد . المركبات الفضائية الآلية المستخدمة لدعم البحث العلمي هي مجسات فضائية . المركبات الفضائية الآلية التي تظل في مدار حول جسم كوكبي هي أقمار صناعية . حتى الآن، يوجد عدد قليل فقط من المجسات بين النجوم ، مثل بايونير 10 و 11 ، وفوييجر 1 و 2 ، ونيو هورايزونز ، في مسارات تغادر النظام الشمسي .

قد تكون المركبات الفضائية المدارية قابلة للاسترداد أو لا. معظمها ليس كذلك. يمكن تقسيم المركبات الفضائية القابلة للاسترداد من خلال طريقة إعادة الدخول إلى الأرض إلى كبسولات فضائية غير مجنحة وطائرات فضائية مجنحة . قد تكون المركبات الفضائية القابلة للاسترداد قابلة لإعادة الاستخدام (يمكن إطلاقها مرة أخرى أو عدة مرات، مثل سبيس إكس دراغون ومركبات الفضاء المكوكية ) أو قابلة للتصرف (مثل سويوز ). في السنوات الأخيرة، اتجهت المزيد من وكالات الفضاء نحو المركبات الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام.

لقد حققت البشرية رحلات الفضاء، ولكن عدد قليل فقط من الدول لديها التكنولوجيا اللازمة للإطلاق المداري : روسيا ( روسكوزموس ^[2] )، الولايات المتحدة ( ناسا ^[3] )، الدول الأعضاء في وكالة الفضاء الأوروبية ، ^[4] اليابان ( جاكسا ^[5] )، الصين ( CNSA ^[6] )، الهند ( ISRO ^[7] )، تايوان ( TSA ^{[8] [9] [10]} )، إسرائيل ( ISA )، إيران ( ISA )، وكوريا الشمالية ( NADA ). بالإضافة إلى ذلك، طورت العديد من الشركات الخاصة أو تطور التكنولوجيا الخاصة بالإطلاق المداري بشكل مستقل عن الوكالات الحكومية. ومن أبرز الأمثلة على هذه الشركات سبيس إكس وبلو أوريجين .

أصبحت المركبة الفضائية الألمانية V-2 أول مركبة فضائية عندما وصلت إلى ارتفاع 189 كم في يونيو 1944 في بينمونده بألمانيا. ^{[11] كان} سبوتنيك 1 أول قمر صناعي . أطلقه الاتحاد السوفيتي في مدار أرضي منخفض بيضاوي (LEO) في 4 أكتوبر 1957. بشر الإطلاق بتطورات سياسية وعسكرية وتكنولوجية وعلمية جديدة؛ في حين كان إطلاق سبوتنيك حدثًا واحدًا، إلا أنه كان بمثابة بداية عصر الفضاء . ^{[12] [13]} بصرف النظر عن قيمته كأول تكنولوجي، ساعد سبوتنيك 1 أيضًا في تحديد كثافة الطبقة الجوية العليا ، من خلال قياس التغيرات المدارية للقمر الصناعي. كما قدم بيانات حول توزيع الإشارات الراديوية في الغلاف الأيوني . قدم النيتروجين المضغوط في الجسم الزائف للقمر الصناعي أول فرصة لاكتشاف النيازك . تم إطلاق سبوتنيك 1 خلال السنة الجيوفيزيائية الدولية من الموقع رقم 1/5 ، في نطاق تيوراتام الخامس ، في جمهورية كازاخستان الاشتراكية السوفياتية (الآن في قاعدة بايكونور الفضائية ). سافر القمر الصناعي بسرعة 29000 كيلومتر في الساعة (18000 ميل في الساعة)، واستغرق 96.2 دقيقة لإكمال مداره، وأرسل إشارات راديو بتردد 20.005 و40.002  ميجا هرتز.

في حين كان سبوتنيك 1 أول مركبة فضائية تدور حول الأرض، فقد وصلت أجسام أخرى من صنع الإنسان في السابق إلى ارتفاع 100 كيلومتر، وهو الارتفاع المطلوب من قبل المنظمة الدولية Fédération Aéronautique Internationale لاعتباره رحلة فضائية. يُطلق على هذا الارتفاع اسم خط كارمان . على وجه الخصوص، في أربعينيات القرن العشرين، كانت هناك عدة عمليات إطلاق تجريبية لصاروخ V-2 ، وصل بعضها إلى ارتفاعات تزيد عن 100 كيلومتر.

اعتبارًا من عام 2016، أطلقت ثلاث دول فقط مركبات فضائية مأهولة: الاتحاد السوفييتي/روسيا، والولايات المتحدة الأمريكية، والصين. كانت أول مركبة فضائية مأهولة هي فوستوك 1 ، والتي حملت رائد الفضاء السوفييتي يوري جاجارين إلى الفضاء في عام 1961، وأكملت مدارًا كاملاً حول الأرض. كانت هناك خمس بعثات مأهولة أخرى استخدمت مركبة فوستوك الفضائية . ^[14] سميت المركبة الفضائية المأهولة الثانية فريدوم 7 ، وأجرت رحلة فضائية دون مدارية في عام 1961 تحمل رائد الفضاء الأمريكي آلان شيبارد إلى ارتفاع يزيد قليلاً عن 187 كيلومترًا (116 ميلًا). كانت هناك خمس بعثات مأهولة أخرى باستخدام مركبة ميركوري الفضائية .

تشمل المركبات الفضائية السوفيتية المأهولة الأخرى فوسخود وسويوز ، التي حلقت بدون طاقم مثل زوند/إل1 ، إل3 ، تي كي إس ، ومحطتي الفضاء المأهولتين ساليوت ومير . تشمل المركبات الفضائية الأمريكية المأهولة الأخرى مركبة جيميني الفضائية ، ومركبة أبولو الفضائية بما في ذلك وحدة أبولو القمرية ، ومحطة الفضاء سكاي لاب، ومكوك الفضاء مع مختبر الفضاء الأوروبي غير المتصل ومحطات الفضاء الأمريكية الخاصة سبيس هاب ، وتكوين سبيس إكس كرو دراجون لمركبتهم دراغون 2. كما طورت شركة بوينج الأمريكية وأطلقت مركبة فضائية خاصة بها، وهي سي إس تي-100 ، والتي يشار إليها عادةً باسم ستارلاينر ، ولكن لم تحدث رحلة مأهولة بعد. طورت الصين شوجوانج، لكنها لم تطلقها ، وتستخدم حاليًا شنتشو (كانت أول مهمة مأهولة لها في عام 2003).

باستثناء مكوك الفضاء وطائرة الفضاء بوران التابعة للاتحاد السوفييتي، والتي لم يكن لها سوى رحلة تجريبية واحدة غير مأهولة، فإن جميع المركبات الفضائية المدارية المأهولة القابلة للاسترداد كانت كبسولات فضائية .

• مركبة فضائية مأهولة
• 
  مركبات الفضاء الأمريكية ميركوري وجيميني وأبوللو
• 
  كبسولة فوستوك السوفيتية
• 
  فوسخود السوفيتية (البديل لفوستوك)
• 
  مركبة الفضاء سويوز السوفيتية/الروسية عام 1967
• 
  المركبة الفضائية الصينية شنتشو

محطة الفضاء الدولية ، التي أصبحت مأهولة منذ نوفمبر/تشرين الثاني 2000، هي مشروع مشترك بين روسيا والولايات المتحدة وكندا وعدة دول أخرى.

المركبات الفضائية غير المأهولة هي مركبات فضائية لا يوجد على متنها أشخاص. قد تتمتع المركبات الفضائية غير المأهولة بمستويات متفاوتة من الاستقلالية عن المدخلات البشرية؛ فقد يتم التحكم فيها عن بعد أو توجيهها عن بعد أو حتى مستقلة ، مما يعني أنها تحتوي على قائمة مبرمجة مسبقًا من العمليات، والتي ستنفذها ما لم يتم إصدار تعليمات بخلاف ذلك.

العديد من البعثات الفضائية أكثر ملاءمة للعمليات الروبوتية عن بعد بدلاً من العمليات المأهولة ، بسبب التكلفة المنخفضة وعوامل الخطر المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض الوجهات الكوكبية مثل الزهرة أو جوار كوكب المشتري معادية للغاية لبقاء الإنسان. الكواكب الخارجية مثل زحل وأورانوس ونبتون بعيدة جدًا بحيث لا يمكن الوصول إليها بتقنية الرحلات الفضائية المأهولة الحالية ، لذا فإن المجسات الروبوتية عن بعد هي الطريقة الوحيدة لاستكشافها. تسمح الروبوتات عن بعد أيضًا باستكشاف المناطق المعرضة للتلوث بالكائنات الحية الدقيقة على الأرض حيث يمكن تعقيم المركبات الفضائية. لا يمكن تعقيم البشر بنفس الطريقة التي يتم بها تعقيم المركبة الفضائية، حيث يتعايشون مع العديد من الكائنات الحية الدقيقة، كما يصعب احتواء هذه الكائنات الحية الدقيقة داخل مركبة فضائية أو بدلة فضائية. تم إرسال العديد من المجسات الفضائية لدراسة القمر والكواكب والشمس والعديد من الأجرام الصغيرة في النظام الشمسي (المذنبات والكويكبات).

فئة خاصة من المركبات الفضائية غير المأهولة هي التلسكوبات الفضائية ، وهي تلسكوب في الفضاء الخارجي يستخدم لمراقبة الأجرام الفلكية. كانت أول التلسكوبات العاملة هي المرصد الفلكي المداري الأمريكي ، OAO-2 الذي أطلق في عام 1968، والتلسكوب السوفييتي أوريون 1 فوق البنفسجي على متن محطة الفضاء ساليوت 1 في عام 1971. تتجنب التلسكوبات الفضائية الترشيح والتشويه ( الوميض ) للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ترصده، وتتجنب التلوث الضوئي الذي تواجهه المراصد الأرضية . ومن أشهر الأمثلة تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب جيمس ويب الفضائي .

صُممت مركبات الشحن الفضائية لنقل البضائع ، وربما لدعم تشغيل محطات الفضاء من خلال نقل الطعام والوقود والإمدادات الأخرى. تم استخدام مركبات الشحن الفضائية الآلية منذ عام 1978 وقامت بخدمة ساليوت 6 وساليوت 7 ومير ومحطة الفضاء الدولية ومحطة الفضاء تيانجونج .

يمكن لبعض المركبات الفضائية أن تعمل كمركبة فضائية مأهولة وغير مأهولة. على سبيل المثال، يمكن لطائرة الفضاء بوران أن تعمل بشكل مستقل ولكن لديها أيضًا أدوات تحكم يدوية، على الرغم من أنها لم تطير أبدًا مع طاقم على متنها. ^{[15] [16]}

تشمل المركبات الفضائية الأخرى المأهولة وغير المأهولة: سبيس إكس دراغون 2 ، ^{[17] [18] [19]} [ ^20] دريم تشيسر ، ^{[21] [22]} وتيانتشو . ^{[23] [24]}

قمر الاتصالات هو قمر صناعي ينقل ويضخم إشارات الاتصالات اللاسلكية عبر جهاز إرسال واستقبال ؛ فهو ينشئ قناة اتصال بين مصدر إرسال وجهاز استقبال في مواقع مختلفة على الأرض . تُستخدم أقمار الاتصالات في تطبيقات التلفزيون والهاتف والراديو والإنترنت والتطبيقات العسكرية . [ ^25] توجد العديد من أقمار الاتصالات في مدار ثابت جغرافيًا على ارتفاع 22300 ميل (35900 كم) فوق خط الاستواء ، بحيث يبدو القمر الصناعي ثابتًا في نفس النقطة في السماء؛ وبالتالي يمكن توجيه هوائيات أطباق الأقمار الصناعية للمحطات الأرضية بشكل دائم إلى تلك النقطة ولا يتعين عليها التحرك لتتبع القمر الصناعي. يشكل البعض الآخر مجموعات أقمار صناعية في مدار أرضي منخفض ، حيث يتعين على الهوائيات الموجودة على الأرض متابعة موضع الأقمار الصناعية والتبديل بين الأقمار الصناعية بشكل متكرر.

تنتقل الموجات الراديوية عالية التردد المستخدمة في روابط الاتصالات عن طريق خط البصر وبالتالي تعوقها انحناءة الأرض. الغرض من أقمار الاتصالات هو نقل الإشارة حول منحنى الأرض مما يسمح بالاتصال بين نقاط جغرافية متباعدة على نطاق واسع. ^[26] تستخدم أقمار الاتصالات مجموعة واسعة من الترددات الراديوية والميكروويف . لتجنب تداخل الإشارة، وضعت المنظمات الدولية لوائح تحدد نطاقات التردد أو "النطاقات" التي يُسمح لبعض المنظمات باستخدامها. يقلل هذا التخصيص للنطاقات من خطر تداخل الإشارة. ^[27]

المركبات الفضائية المخصصة للشحن أو إعادة الإمداد هي مركبات فضائية آلية مصممة خصيصًا لنقل البضائع ، وربما لدعم تشغيل محطات الفضاء من خلال نقل الطعام والوقود والإمدادات الأخرى.

تم استخدام مركبات الشحن الفضائية الآلية منذ عام 1978 وقامت بخدمة ساليوت 6 ، وساليوت 7 ، ومير ، ومحطة الفضاء الدولية ، ومحطة تيانجونج الفضائية.

اعتبارًا من عام 2023، يتم استخدام ثلاث مركبات شحن فضائية مختلفة لتزويد محطة الفضاء الدولية : مركبة Progress الروسية ، ومركبة SpaceX Dragon 2 الأمريكية ، ومركبة Cygnus . يتم استخدام مركبة Tianzhou الصينية لتزويد محطة الفضاء Tiangong .

المسبارات الفضائية هي مركبات فضائية آلية تُرسل لاستكشاف الفضاء العميق أو الأجرام الفلكية غير الأرض. وتتميز عن مركبات الهبوط بحقيقة أنها تعمل في الفضاء المفتوح، وليس على أسطح الكواكب أو في أجواء الكواكب. وكونها آلية يلغي الحاجة إلى أنظمة دعم الحياة المكلفة والثقيلة ( تطلبت هبوطات أبولو المأهولة على القمر استخدام صاروخ ساتورن 5 الذي تكلف أكثر من مليار دولار لكل عملية إطلاق، مع تعديل التضخم) وبالتالي يسمح بصواريخ أخف وزناً وأقل تكلفة. زارت المسبارات الفضائية كل كوكب في النظام الشمسي وبلوتو ، ومسبار باركر الشمسي لديه مدار يقع في أقرب نقطة له في الغلاف اللوني للشمس . هناك خمسة مسبارات فضائية تهرب من النظام الشمسي ، وهي فوييجر 1 ، وفوييجر 2 ، وبايونير 10 ، وبايونير 11 ، ونيو هورايزونز .

تم إطلاق مسباري فوييجر المتطابقين ، اللذين يزن كل منهما 721.9 كيلوغرامًا (1592 رطلاً)، ^[28] في عام 1977 للاستفادة من محاذاة نادرة للمشتري وزحل وأورانوس ونبتون والتي من شأنها أن تسمح للمركبة الفضائية بزيارة الكواكب الأربعة في مهمة واحدة، والوصول إلى كل وجهة بشكل أسرع باستخدام مساعدة الجاذبية . في الواقع، لم يتمكن الصاروخ الذي أطلق المجسات ( تيتان IIIE ) حتى من إرسال المجسات إلى مدار زحل ، ومع ذلك فإن فوييجر 1 يسافر بسرعة تقارب 17 كم/ثانية (11 ميل/ثانية) ويتحرك فوييجر 2 بسرعة تقارب 15 كم/ثانية (9.3 ميل/ثانية) كيلومتر في الثانية اعتبارًا من عام 2023. في عام 2012، خرج فوييجر 1 من الغلاف الشمسي، وتبعه فوييجر 2 في عام 2018. تم إطلاق فوييجر 1 بالفعل بعد 16 يومًا من فوييجر 2 ولكنه وصل إلى كوكب المشتري في وقت أقرب لأن فوييجر 2 كان يسلك طريقًا أطول سمح له بزيارة أورانوس ونبتون، بينما لم يزر فوييجر 1 أورانوس أو نبتون، واختار بدلاً من ذلك التحليق بالقرب من قمر زحل تيتان . اعتبارًا من أغسطس 2023، تجاوزت فوييجر 1 160 وحدة فلكية ، مما يعني أنها أبعد عن الشمس بمقدار 160 مرة عن الأرض. هذا يجعلها أبعد مركبة فضائية عن الشمس. تبعد فوييجر 2 عن الشمس مسافة 134 وحدة فلكية اعتبارًا من أغسطس 2023. توفر وكالة ناسا بيانات في الوقت الفعلي عن مسافاتها وبيانات من أجهزة كشف الأشعة الكونية الخاصة بالمسبار. ^[29] نظرًا لتناقص إنتاج الطاقة للمسبار وتدهور مولدات النظائر المشعة الكهروضوئية بمرور الوقت، اضطرت وكالة ناسا إلى إيقاف تشغيل بعض الأدوات للحفاظ على الطاقة. قد لا تزال المسبارات تحتوي على بعض الأدوات العلمية حتى منتصف عشرينيات القرن الحادي والعشرين أو ربما ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين. بعد عام 2036، سيكون كلاهما خارج نطاق شبكة الفضاء العميق .

التلسكوب الفضائي أو المرصد الفضائي هو تلسكوب في الفضاء الخارجي يستخدم لمراقبة الأجرام الفلكية. تتجنب التلسكوبات الفضائية ترشيح وتشويه الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ترصده، وتتجنب التلوث الضوئي الذي تواجهه المراصد الأرضية . وهي مقسمة إلى نوعين: الأقمار الصناعية التي ترسم خريطة للسماء بأكملها ( المسح الفلكي )، والأقمار الصناعية التي تركز على الأجرام الفلكية المختارة أو أجزاء من السماء وما بعدها. تختلف التلسكوبات الفضائية عن أقمار تصوير الأرض ، والتي تشير نحو الأرض لتصوير الأقمار الصناعية ، وتستخدم لتحليل الطقس ، والتجسس ، وأنواع أخرى من جمع المعلومات .

المركبة الفضائية هي نوع من المركبات الفضائية التي تهبط بهدوء على سطح جرم فلكي غير الأرض . تهبط بعض المركبات الفضائية، مثل فيلة ووحدة أبولو القمرية ، باستخدام إمدادات الوقود الخاصة بها بالكامل، ومع ذلك، تستخدم العديد من المركبات الفضائية (وهبوط المركبات الفضائية على الأرض ) الكبح الجوي ، وخاصة للوجهات الأكثر بعدًا. يتضمن هذا استخدام المركبة الفضائية لحرق الوقود لتغيير مسارها حتى تمر عبر الغلاف الجوي لكوكب (أو قمر). تمكن السحب الناتج عن اصطدام المركبة الفضائية بالغلاف الجوي من التباطؤ دون استخدام الوقود، ومع ذلك، فإن هذا يولد درجات حرارة عالية جدًا وبالتالي يضيف متطلبًا لدرع حراري من نوع ما.

الكبسولات الفضائية هي نوع من المركبات الفضائية التي يمكنها العودة من الفضاء مرة واحدة على الأقل. لها شكل غير حاد، ولا تحتوي عادةً على وقود أكثر مما هو مطلوب، ولا تمتلك أجنحة على عكس الطائرات الفضائية . وهي أبسط شكل من أشكال المركبات الفضائية القابلة للاسترداد، وبالتالي فهي الأكثر استخدامًا. كانت أول كبسولة من هذا النوع هي كبسولة فوستوك التي بناها الاتحاد السوفيتي، والتي حملت أول شخص في الفضاء، يوري جاجارين . تشمل الأمثلة الأخرى كبسولات سويوز وأوريون ، التي بناها الاتحاد السوفيتي وناسا ، على التوالي.

الطائرات الفضائية هي مركبات فضائية مبنية على شكل طائرات وتعمل مثلها . وكان أول مثال على ذلك هو طائرة الفضاء نورث أميركان إكس-15 ، التي أجرت رحلتين مأهولتين وصلتا إلى ارتفاع يزيد عن 100 كيلومتر (62 ميلاً) في ستينيات القرن العشرين. تم إطلاق أول مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام جواً في مسار دون مداري في 19 يوليو 1963.

كانت أول طائرة فضائية مدارية قابلة لإعادة الاستخدام هي مكوك الفضاء . أطلقت الولايات المتحدة أول مركبة فضائية تحلق في الفضاء، وهي مكوك الفضاء كولومبيا ، في الذكرى العشرين لرحلة يوري جاجارين ، في 12 أبريل 1981. خلال عصر المكوك، تم بناء ستة مركبات مدارية، طارت جميعها في الغلاف الجوي وخمسة منها طارت في الفضاء. تم استخدام إنتربرايز فقط لاختبارات الاقتراب والهبوط، حيث تم إطلاقها من الجزء الخلفي من طائرة بوينج 747 SCA والانزلاق إلى هبوط ثابت في قاعدة إدواردز الجوية، كاليفورنيا . كانت كولومبيا أول مكوك فضائي يطير إلى الفضاء ، تلتها تشالنجر وديسكفري وأتلانتس وإنديفور . تم بناء إنديفور ليحل محل تشالنجر عندما فقد في يناير 1986. تحطمت كولومبيا أثناء إعادة الدخول في فبراير 2003.

كانت أول طائرة فضائية ذاتية التشغيل وقابلة لإعادة الاستخدام هي المكوك من فئة بوران ، الذي أطلقه الاتحاد السوفييتي في 15 نوفمبر 1988، على الرغم من أنها قامت برحلة واحدة فقط وكانت غير مأهولة. صُممت هذه الطائرة الفضائية لطاقم وكانت تشبه إلى حد كبير مكوك الفضاء الأمريكي، على الرغم من أن معززات الإنزال الخاصة بها استخدمت الوقود السائل وكانت محركاتها الرئيسية موجودة في قاعدة ما سيكون الخزان الخارجي في المكوك الأمريكي. منع نقص التمويل، الذي زاد تعقيدًا بسبب تفكك الاتحاد السوفييتي ، أي رحلات أخرى لبوران. تم تعديل مكوك الفضاء لاحقًا للسماح بإعادة الدخول المستقل في حالة الضرورة.

وفقًا لرؤية استكشاف الفضاء ، تم إيقاف تشغيل مكوك الفضاء في عام 2011 بشكل أساسي بسبب قدمه وارتفاع تكلفة البرنامج التي وصلت إلى أكثر من مليار دولار لكل رحلة. سيتم استبدال دور النقل البشري للمكوك بمركبة سبيس إكس دراغون 2 من سبيس إكس ومركبة ستارلاينر CST-100 من بوينج . حدثت أول رحلة مأهولة لمركبة دراغون 2 في 30 مايو 2020. ^[30] سيتم استبدال دور نقل البضائع الثقيلة للمكوك بصواريخ قابلة للتصرف مثل نظام الإطلاق الفضائي وصاروخ فولكان من ULA ، بالإضافة إلى مركبات الإطلاق التجارية.

كانت SpaceShipOne من Scaled Composites عبارة عن طائرة فضائية مدارية قابلة لإعادة الاستخدام حملت الطيارين مايك ميلفيل وبريان بيني في رحلات متتالية في عام 2004 للفوز بجائزة Ansari X. قامت شركة Spaceship Company ببناء خليفة SpaceShipTwo . كان من المقرر أن يبدأ أسطول من SpaceShipTwos الذي تديره Virgin Galactic في رحلات فضائية خاصة قابلة لإعادة الاستخدام تحمل ركابًا يدفعون في عام 2014، ولكن تأخر بعد تحطم VSS Enterprise .

مكوك الفضاء هو نظام إطلاق مداري منخفض حول الأرض قابل لإعادة الاستخدام ومتقاعد. يتكون من صاروخين معززين صلبين قابلين لإعادة الاستخدام هبطا بالمظلة، وتم انتشالهما من البحر، وكانا أقوى محركات الصواريخ التي تم تصنيعها على الإطلاق حتى حلت محلهما محركات صاروخ SLS التابع لوكالة ناسا ، بقوة دفع إقلاع تبلغ 2,800,000 رطل (12 مليون نيوتن)، والتي سرعان ما زادت إلى 3,300,000 رطل (15 مليون نيوتن) لكل معزز، ^[31] وتم تزويدهما بمزيج من PBAN و APCP ، ومركبة المكوك الفضائي ، مع 3 محركات RS-25 تستخدم مزيجًا من الأكسجين السائل / الهيدروجين السائل ، وخزان خارجي برتقالي لامع يمكن التخلص منه لمكوك الفضاء والذي استمدت منه محركات RS-25 وقودها. كانت المركبة المدارية طائرة فضائية تم إطلاقها في مركز كينيدي الفضائي التابع لوكالة ناسا وهبطت بشكل أساسي في منشأة هبوط المكوك ، وهي جزء من مركز كينيدي الفضائي. تم تجديد موقع الإطلاق الثاني، مجمع فاندنبرغ لإطلاق الفضاء 6 في كاليفورنيا ، حتى يمكن استخدامه لإطلاق المكوكات الفضائية، ولكن لم يتم استخدامه أبدًا. يمكن لنظام الإطلاق رفع حوالي 29 طنًا (64000 رطل) إلى مدار أرضي منخفض باتجاه الشرق . كان وزن كل مركبة فضائية حوالي 78 طنًا (172000 رطل)، ومع ذلك، كان للمدارات المختلفة أوزان مختلفة وبالتالي حمولات مختلفة، حيث كانت كولومبيا أثقل مركبة فضائية، وكانت تشالنجر أخف وزنًا من كولومبيا ولكنها لا تزال أثقل من الثلاثة الآخرين. كان هيكل المداري يتكون في الغالب من سبائك الألومنيوم. كان للمدار سبعة مقاعد لأفراد الطاقم، على الرغم من أنه في STS-61-A تم الإطلاق مع وجود 8 أفراد من الطاقم على متنها. كانت للمدارات حجرات حمولة بعرض 4.6 متر (15 قدمًا) وطول 18 مترًا (59 قدمًا) وكانت مجهزة أيضًا بـ CanadaArm1 بطول 15.2 مترًا (50 قدمًا) ، وهو إصدار مطور منه يستخدم في محطة الفضاء الدولية . كان الدرع الحراري (أو نظام الحماية الحرارية ) للمركبة الفضائية، المستخدم لحمايتها من مستويات الحرارة الشديدة أثناء العودة إلى الغلاف الجوي وبرودة الفضاء، مصنوعًا من مواد مختلفة اعتمادًا على الوزن وكمية الحرارة التي قد تتلقاها منطقة معينة على المكوك أثناء العودة إلى الغلاف الجوي، والتي تتراوح من أكثر من 2900 درجة فهرنهايت (1600 درجة مئوية) إلى أقل من 700 درجة فهرنهايت (370 درجة مئوية). كان يتم تشغيل المركبة الفضائية يدويًا، على الرغم من إضافة نظام هبوط مستقل أثناء استمرار المكوك في الخدمة. كان لديه نظام مناورة في المدار يُعرف باسم نظام المناورة المدارية، والذي يستخدم الوقود الفائق الاشتعالمونوميثيل هيدرازين (MMH) ورباعي أكسيد ثنائي النيتروجين ، والذي تم استخدامه لإدخال المدارات وتغييرات المدارات وحرق إزالة المدار.

على الرغم من أن أهداف المكوك كانت تقليل تكاليف الإطلاق بشكل كبير، إلا أنه لم يفعل ذلك، وانتهى به الأمر إلى أن يكون أكثر تكلفة بكثير من منصات الإطلاق القابلة للتصرف المماثلة. وكان هذا بسبب تكاليف التجديد الباهظة واستنزاف الخزان الخارجي. بمجرد حدوث الهبوط، كان لا بد من تفكيك محركات الصواريخ ذاتية الدفع والعديد من أجزاء المركبة الفضائية للفحص، وهو ما كان طويلاً وشاقًا. علاوة على ذلك، كان لا بد من استبدال محركات RS-25 كل بضع رحلات. كان لابد من وضع كل بلاطة من بلاطات الحماية من الحرارة في منطقة محددة واحدة على المركبة الفضائية، مما زاد من التعقيد. بالإضافة إلى ذلك، كان المكوك نظامًا خطيرًا إلى حد ما، مع بلاطات حماية حرارية هشة، بعضها هش للغاية بحيث يمكن للمرء أن يكشطها بسهولة باليد، وغالبًا ما تكون قد تعرضت للتلف في العديد من الرحلات الجوية. بعد 30 عامًا في الخدمة من عام 1981 إلى عام 2011 و135 رحلة، تم إخراج المكوك من الخدمة بسبب تكلفة صيانة المكوكات الفضائية، وتم تجهيز المركبات الفضائية الثلاثة المتبقية (دُمرت المركبتان الأخريان في حوادث) للعرض في المتاحف.

لا تندرج بعض المركبات الفضائية ضمن أي من فئات المركبات الفضائية العامة. وهذه قائمة بهذه المركبات.

ستارشيب هي مركبة فضائية ومرحلة ثانية ^[32] قيد التطوير من قبل شركة الفضاء الأمريكية سبيس إكس . وهي مكدسة فوق معززها، سوبر هيفي ، وتشكل مركبة الفضاء الثقيلة للغاية ستارشيب التي تحمل الاسم نفسه . تم تصميم المركبة الفضائية لنقل كل من الطاقم والبضائع إلى مجموعة متنوعة من الوجهات، بما في ذلك مدار الأرض والقمر والمريخ وربما أبعد من ذلك. وهي تهدف إلى تمكين الرحلات بين الكواكب طويلة الأمد لطاقم يصل إلى 100 شخص. ^[32] ستكون أيضًا قادرة على النقل من نقطة إلى نقطة على الأرض، مما يتيح السفر إلى أي مكان في العالم في أقل من ساعة. علاوة على ذلك، سيتم استخدام المركبة الفضائية لإعادة تزويد مركبات ستارشيب الأخرى بالوقود للسماح لها بالوصول إلى مدارات أعلى ووجهات فضائية أخرى. قدر إيلون ماسك ، الرئيس التنفيذي لشركة سبيس إكس، في تغريدة أن هناك حاجة إلى 8 عمليات إطلاق لإعادة تزويد ستارشيب بالوقود بالكامل في مدار أرضي منخفض ، واستقراء ذلك من حمولة ستارشيب إلى المدار وكمية الوقود التي تحتويها ستارشيب المليئة بالوقود بالكامل. ^[33] للهبوط على أجسام لا تحتوي على غلاف جوي، مثل القمر، سوف تقوم المركبة الفضائية بتشغيل محركاتها ودوافعها لإبطاء سرعتها. ^[34]

مركبة تمديد المهمة هي مركبة فضائية آلية مصممة لإطالة عمر مركبة فضائية أخرى. تعمل المركبة عن طريق الالتحام بمركبتها الفضائية المستهدفة، ثم تصحيح اتجاهها أو مدارها. وهذا يسمح لها أيضًا بإنقاذ قمر صناعي في مدار خاطئ باستخدام وقودها الخاص لتحريك هدفه إلى المدار الصحيح. يدير المشروع حاليًا شركة نورثروب جرومان إنوفيشن سيستمز. اعتبارًا من عام 2023، تم إطلاق 2 مركبة. أطلقت المركبة الأولى على صاروخ بروتون في 9 أكتوبر 2019، والتقت بالقمر الصناعي إنتلسات 901 في 25 فبراير 2020. وستبقى المركبة مع القمر الصناعي حتى عام 2025 قبل نقل القمر الصناعي إلى مدار مقبرة نهائي وتلتقي المركبة بقمر صناعي آخر. وأطلقت المركبة الأخرى على صاروخ أريان 5 في 15 أغسطس 2020.

This section may need to be rewritten to comply with Wikipedia's quality standards. You can help. The talk page may contain suggestions. (November 2022)

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Astrionics" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (May 2024) (Learn how and when to remove this message)

يتألف نظام إلكترونيات المركبة الفضائية من أنظمة فرعية مختلفة، اعتمادًا على ملف تعريف المهمة. يتم تثبيت الأنظمة الفرعية للمركبة الفضائية في ناقل الأقمار الصناعية وقد تشمل تحديد الاتجاه والتحكم (يُطلق عليه بشكل مختلف ADAC أو ADC أو ACS)، والتوجيه والملاحة والتحكم (GNC أو GN&C)، والاتصالات (comms)، والأوامر ومعالجة البيانات (CDH أو C&DH)، والطاقة (EPS)، والتحكم الحراري (TCS)، والدفع، والهياكل. عادةً ما تكون الحمولات متصلة بالناقل .

دعم الحياة

يجب أن تتضمن المركبة الفضائية المخصصة لرحلات الفضاء البشرية أيضًا نظام دعم الحياة للطاقم.

التحكم في الموقف

تحتاج المركبة الفضائية إلى نظام فرعي للتحكم في الاتجاه لتوجيهها بشكل صحيح في الفضاء والاستجابة لعزم الدوران والقوى الخارجية بشكل صحيح. قد يستخدم هذا عجلات رد الفعل أو قد يستخدم محركات صاروخية صغيرة. يتكون نظام التحكم في الارتفاع من أجهزة استشعار ومشغلات ، جنبًا إلى جنب مع خوارزميات التحكم. يسمح نظام التحكم في الاتجاه بالتوجيه المناسب للهدف العلمي، وتوجيه الشمس للطاقة إلى المصفوفات الشمسية وتوجيه الأرض للاتصالات.

جي إن سي

يشير التوجيه إلى حساب الأوامر (التي يتم إجراؤها عادةً بواسطة نظام CDH الفرعي) اللازمة لتوجيه المركبة الفضائية إلى المكان المطلوب. تعني الملاحة تحديد العناصر المدارية للمركبة الفضائية أو موقعها. يعني التحكم تعديل مسار المركبة الفضائية لتلبية متطلبات المهمة.

الأوامر ومعالجة البيانات

يتلقى نظام C&DH الفرعي الأوامر من نظام الاتصالات الفرعي، ويقوم بالتحقق من صحة الأوامر وفك شفرتها، ويوزع الأوامر على الأنظمة الفرعية والمكونات المناسبة للمركبة الفضائية. كما يتلقى CDH أيضًا بيانات التدبير المنزلي وبيانات العلوم من الأنظمة الفرعية والمكونات الأخرى للمركبة الفضائية، ويحزم البيانات للتخزين على مسجل بيانات أو إرسالها إلى الأرض عبر نظام الاتصالات الفرعي. تشمل الوظائف الأخرى لـ CDH الحفاظ على ساعة المركبة الفضائية ومراقبة حالة الصحة.

الاتصالات

تحتوي المركبات الفضائية، سواء الآلية أو المأهولة ، على أنظمة اتصالات متنوعة للتواصل مع المحطات الأرضية وللخدمة بين الأقمار الصناعية . وتشمل التقنيات محطة الراديو الفضائية والاتصالات البصرية . بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض حمولات المركبات الفضائية مخصصة صراحةً للاتصالات الأرضية باستخدام تقنيات إلكترونية للمستقبل/المعيد الإرسال .

قوة

تحتاج المركبات الفضائية إلى نظام فرعي لتوليد وتوزيع الطاقة الكهربائية لتشغيل الأنظمة الفرعية المختلفة للمركبة الفضائية. بالنسبة للمركبات الفضائية القريبة من الشمس ، تُستخدم الألواح الشمسية بشكل متكرر لتوليد الطاقة الكهربائية. قد تستخدم المركبات الفضائية المصممة للعمل في مواقع أبعد، على سبيل المثال كوكب المشتري ، مولدًا حراريًا كهربائيًا يعمل بالنظائر المشعة (RTG) لتوليد الطاقة الكهربائية. يتم إرسال الطاقة الكهربائية من خلال معدات معالجة الطاقة قبل أن تمر عبر وحدة توزيع الطاقة عبر ناقل كهربائي إلى مكونات المركبة الفضائية الأخرى. عادةً ما يتم توصيل البطاريات بالناقل عبر منظم شحن البطارية، وتُستخدم البطاريات لتوفير الطاقة الكهربائية خلال الفترات التي لا تتوفر فيها الطاقة الأساسية، على سبيل المثال عندما تحجب الأرض مركبة فضائية في مدار أرضي منخفض.

التحكم الحراري

يجب تصميم المركبات الفضائية بحيث تتحمل المرور عبر الغلاف الجوي للأرض وبيئة الفضاء . يجب أن تعمل في فراغ مع درجات حرارة تتراوح بشكل محتمل عبر مئات الدرجات المئوية وكذلك (إذا كانت عرضة لإعادة الدخول) في وجود البلازما. متطلبات المواد هي مثل استخدام درجة حرارة ذوبان عالية أو مواد منخفضة الكثافة مثل البريليوم والكربون المقوى أو (ربما بسبب متطلبات السماكة المنخفضة على الرغم من كثافتها العالية) التنغستن أو المركبات الكربونية الكربونية القابلة للتآكل . اعتمادًا على ملف تعريف المهمة، قد تحتاج المركبة الفضائية أيضًا إلى العمل على سطح جسم كوكبي آخر. يمكن أن يكون نظام التحكم الحراري سلبيًا، ويعتمد على اختيار المواد ذات الخصائص الإشعاعية المحددة. يستخدم التحكم الحراري النشط سخانات كهربائية ومحركات معينة مثل الشرائح للتحكم في نطاقات درجة حرارة المعدات ضمن نطاقات محددة.

دفع المركبات الفضائية

قد تحتوي المركبة الفضائية على نظام دفع فرعي أو لا تحتوي عليه ، وذلك اعتمادًا على ما إذا كان ملف تعريف المهمة يتطلب الدفع أم لا. تعد مركبة سويفت الفضائية مثالاً على مركبة فضائية لا تحتوي على نظام دفع فرعي. ومع ذلك، عادةً ما تتضمن مركبات المدار الأرضي المنخفض نظام دفع فرعي لتعديلات الارتفاع (مناورات تعويض السحب) ومناورات تعديل الميل . كما يلزم وجود نظام دفع للمركبات الفضائية التي تقوم بمناورات إدارة الزخم. تشمل مكونات نظام الدفع الفرعي التقليدي الوقود والخزان والصمامات والأنابيب والدوافع . يتفاعل نظام التحكم الحراري مع نظام الدفع الفرعي من خلال مراقبة درجة حرارة تلك المكونات، وتسخين الخزانات والدوافع مسبقًا استعدادًا لمناورة المركبة الفضائية.

الهياكل

يجب تصميم المركبة الفضائية بحيث تتحمل الأحمال التي تفرضها مركبة الإطلاق، ويجب أن تحتوي على نقطة ربط لجميع الأنظمة الفرعية الأخرى. اعتمادًا على ملف المهمة، قد يحتاج النظام الفرعي الهيكلي إلى تحمل الأحمال التي تفرضها الدخول في الغلاف الجوي لجسم كوكبي آخر ، والهبوط على سطح جسم كوكبي آخر.

الحمولة

تعتمد الحمولة على مهمة المركبة الفضائية، وعادة ما تعتبر جزءًا من المركبة الفضائية "الذي يدفع الفواتير". يمكن أن تشمل الحمولات النموذجية أدوات علمية ( كاميرات أو تلسكوبات أو أجهزة كشف الجسيمات ، على سبيل المثال)، أو حمولة، أو طاقم بشري .

قطعة الأرض

على الرغم من أن الجزء الأرضي ليس جزءًا من المركبة الفضائية من الناحية الفنية، إلا أنه حيوي لتشغيل المركبة الفضائية. تتضمن المكونات النموذجية للجزء الأرضي المستخدم أثناء العمليات العادية منشأة عمليات المهمة حيث يقوم فريق عمليات الطيران بإجراء عمليات المركبة الفضائية، ومنشأة معالجة وتخزين البيانات، ومحطات أرضية لبث الإشارات إلى المركبة الفضائية واستقبالها منها، وشبكة اتصالات صوتية وبيانات لربط جميع عناصر المهمة. ^[35]

مركبة الإطلاق

تدفع مركبة الإطلاق المركبة الفضائية من سطح الأرض، عبر الغلاف الجوي ، وإلى مدار ، ويعتمد المدار الدقيق على تكوين المهمة. قد تكون مركبة الإطلاق قابلة للاستبدال أو إعادة الاستخدام . في صاروخ بمرحلة واحدة إلى المدار ، يمكن اعتبار الصاروخ مركبة فضائية بحد ذاتها.

• مسبار باركر الشمسي (يقدر بسرعة 343000 كم/ساعة أو 213000 ميل في الساعة عند أول اقتراب من الشمس، وسوف يصل إلى 700000 كم/ساعة أو 430000 ميل في الساعة عند الحضيض النهائي) ^[36]
• مسباري الشمس هيليوس 1 و2 (252,792 كم/ساعة أو 157,078 ميل/ساعة)

• فوييجر 1 على بعد 156.13 وحدة فلكية اعتبارًا من أبريل 2022، يسافر للخارج بسرعة حوالي 3.58 وحدة فلكية/سنة (61100 كم/ساعة؛ 38000 ميل/ساعة) ^[37]
• بايونير 10 عند 122.48 وحدة فلكية اعتبارًا من ديسمبر 2018، يسافر للخارج بسرعة حوالي 2.52 وحدة فلكية/فدان (43000 كم/ساعة؛ 26700 ميل/ساعة) ^[37]
• فوييجر 2 على بعد 122.82 وحدة فلكية اعتبارًا من يناير 2020، يسافر للخارج بسرعة حوالي 3.24 وحدة فلكية/سنة (55300 كم/ساعة؛ 34400 ميل/ساعة) ^[37]
• بايونير 11 عند 101.17 وحدة فلكية اعتبارًا من ديسمبر 2018، يسافر للخارج بسرعة حوالي 2.37 وحدة فلكية/سنة (40400 كم/ساعة؛ 25100 ميل/ساعة) ^[37]

• ناسا: بعثات علوم الفضاء والمركبات الفضائية أرشيف 2005-11-08 على موقع واي باك مشين
• نموذج الاستعلام عن كتالوج المركبة الفضائية الرئيسي التابع لـ NSSDC
• التاريخ المبكر للمركبات الفضائية
• دورة تدريبية حول أساسيات رحلات الفضاء من JPL/Caltech
• متحف الرحلات الفضائية الدولية