موقف سيارات دائري

مدار التوقف هو مدار مؤقت يُستخدم أثناء إطلاق مركبة فضائية . تتبع مركبة الإطلاق مسارًا إلى مدار التوقف، ثم تنطلق بحرية لفترة من الوقت، ثم تُشغل المحركات مرة أخرى للدخول في المسار النهائي المطلوب.

يُعدّ الحقن المباشر مسارًا بديلًا يُستخدم في بعض المهمات ، حيث يُطلق الصاروخ بشكل متواصل (باستثناء مرحلة الانفصال) حتى ينفد وقوده، وينتهي الأمر بالحمولة على المسار النهائي . وقد استُخدمت هذه التقنية لأول مرة في مهمة فينيرا 1 السوفيتية إلى كوكب الزهرة عام 1961.

أسباب الاستخدام

مركبة فضائية ثابتة بالنسبة للأرض

تتطلب المركبات الفضائية الثابتة بالنسبة للأرض مدارًا في مستوى خط الاستواء. ويتطلب الوصول إلى هذا المدار مدارًا انتقاليًا ثابتًا بالنسبة للأرض، حيث تقع نقطة الأوج مباشرةً فوق خط الاستواء. ما لم يكن موقع الإطلاق نفسه قريبًا جدًا من خط الاستواء، فإن إطلاق مركبة فضائية مباشرةً في مثل هذا المدار يتطلب كمية كبيرة جدًا من الوقود، وهو أمر غير عملي. بدلًا من ذلك، تُوضع المركبة بمرحلة علوية في مدار ركن مائل. عندما تعبر المركبة خط الاستواء، تُشغل المرحلة العلوية لرفع نقطة الأوج إلى ارتفاع المدار الثابت بالنسبة للأرض (وغالبًا ما يقلل ذلك من ميل المدار الانتقالي أيضًا). أخيرًا، يلزم إجراء عملية احتراق دائرية لرفع نقطة الحضيض إلى نفس الارتفاع وإزالة أي ميل متبقٍ. [ 1 ]

مركبة فضائية عابرة للقمر أو بين الكواكب

مدار التوقف لإحدى مهمات رينجر الأولى إلى القمر. لاحظ أن زاوية الإطلاق تختلف باختلاف وقت الإطلاق ضمن نافذة الإطلاق.

للوصول إلى القمر أو أي كوكب آخر في الوقت المحدد، يجب إطلاق المركبة الفضائية ضمن نطاق زمني محدود يُعرف بنافذة الإطلاق . ويمكن توسيع هذه النافذة من ثوانٍ أو دقائق إلى عدة ساعات باستخدام مدار انتظار أولي قبل الإطلاق النهائي. [ 2 ] [ 3 ] في مهمات برنامج أبولو المأهولة إلى القمر، أتاح مدار الانتظار وقتًا كافيًا لفحص المركبة الفضائية وهي لا تزال قريبة من الأرض، قبل الانطلاق في الرحلة القمرية. [ 3 ]

تحديات التصميم

قد يؤدي استخدام مدار ركن إلى عدد من التحديات التقنية. على سبيل المثال، خلال تطوير المرحلة العليا من صاروخ سنتور ، لوحظت المشكلات التالية وكان لا بد من معالجتها: [ 4 ]

  • يحدث الحرق الناتج عن الحقن في ظل ظروف انعدام الجاذبية .
  • إذا تم استخدام نفس المرحلة العليا التي تقوم بحقن مدار التوقف للاحتراق النهائي للحقن، فسيلزم محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل قابل لإعادة التشغيل.
  • أثناء تحليق المركبة في مدار التوقف، ستنجرف المواد الدافعة بعيدًا عن قاع الخزان ومداخل المضخة. يجب معالجة هذه المشكلة باستخدام أغشية الخزان، أو صواريخ تفريغ الخزان ، لإعادة المواد الدافعة إلى قاع الخزان. [ 5 ]
  • هناك حاجة إلى نظام للتحكم في التفاعل لتوجيه المرحلة بشكل صحيح للاحتراق النهائي، وربما لتحديد اتجاه حراري مناسب أثناء التوقف.
  • يجب تخزين المواد الدافعة المبردة في خزانات معزولة جيدًا، لمنع التبخر المفرط أثناء الإبحار.
  • يجب أن يكون عمر البطارية والمواد الاستهلاكية الأخرى كافياً طوال مدة التوقف المؤقت والحقن النهائي.

صُممت عائلات سنتور وأجينا من المراحل العليا لإعادة التشغيل، وكثيراً ما استُخدمت في مهمات تعتمد على مدارات التوقف . أُطلقت آخر مرحلة من أجينا عام 1987، بينما لا يزال إنتاج سنتور مستمراً. كما أن بريز-إم قادر على التوقف وإعادة التشغيل، وغالباً ما يؤدي الدور نفسه في الصواريخ الروسية. [ 6 ]

أمثلة

  • استخدم برنامج أبولو مدارات التوقف، لجميع الأسباب المذكورة أعلاه باستثناء تلك المتعلقة بالمدارات الثابتة بالنسبة للأرض. [ 7 ] [ 8 ]
  • عندما أطلق مكوك الفضاء المداري مجسات بين الكواكب مثل غاليليو ، استخدم مدارًا وقوفيًا لتوصيل المجس إلى نقطة الإطلاق الصحيحة. [ 9 ]
  • لا يستخدم صاروخ أريان 5 عادةً مدارات التوقف. [ 10 ] يُبسّط هذا الأمر عملية الإطلاق، إذ لا حاجة لإعادة التشغيل المتكرر، كما أن تأثير ذلك ضئيل في مهمات المدار الانتقالي الثابت بالنسبة للأرض (GTO) المعتادة ، نظرًا لقرب موقع الإطلاق من خط الاستواء. أما المرحلة الثانية، أريان 5ES، الأقل استخدامًا ، فتتمتع بإمكانية إعادة التشغيل المتكرر، وقد استُخدمت في مهمات مثل مركبة النقل الآلية (ATV) التي تستخدم مدارات التوقف. [ 11 ] تدعم المرحلة العليا من صاروخ أريان 6 إعادة التشغيل المتكرر، ويمكن استخدامها في المهمات التي تتطلب مدارات التوقف.
  • في مثالٍ حرفي على مدار التوقف، يمكن لمركبة النقل الآلية أن تتوقف لعدة أشهر في المدار بانتظار الالتقاء بمحطة الفضاء الدولية . ولأسباب تتعلق بالسلامة، لا يمكن للمركبة الاقتراب من المحطة أثناء التحام مكوك فضائي بها، أو عندما تقوم مركبة سويوز أو بروجرس بالمناورة للالتحام أو المغادرة. [ 12 ]

مراجع

  1. تشارلز د. براون (1998). تصميم مهمات المركبات الفضائية . معهد الطيران والفضاء الأمريكي. ص  83. رقم ISBN 978-1-60086-115-4.
  2. هول، ر. كارغيل (1977). اصطدام القمر - تاريخ مشروع رينجر . سلسلة تاريخ ناسا (تقرير فني). الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء . ناسا SP-4210 . تاريخ الاسترجاع: 11 نوفمبر 2011 .
  3. 1 2 كورترايت، إي إم (يناير 1975). "رحلات أبولو إلى القمر" .الفصل 3.4
  4. "ترويض الهيدروجين السائل: صاروخ المرحلة العليا سنتور 1958-2002" (ملف PDF) . ناسا.
  5. كريفتسكي، أ.؛ باور، و.هـ.؛ لوكس، هـ.ل.؛ بادلوغ، ج.؛ وروبنسون، ج.ف. (1962). بحث حول تقنيات الطرد في انعدام الجاذبية (ملف PDF) (تقرير فني). مركز المعلومات التقنية للدفاع. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 18 يوليو 2021.
  6. "بريز-إم: مركبة السحب الفضائية الروسية ذات الأداء العالي" .
  7. "نافذة إطلاق هبوط أبولو على سطح القمر: العوامل والقيود المتحكمة" . ناسا.
  8. "يوميات رحلة أبولو - أبولو 8، اليوم الأول: مدار الأرض والحقن في مدار القمر" . ناسا. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 فبراير 2008.
  9. داماريو، لويزا؛ برايت، لاري؛ وولف، أرونا. (1992). "تصميم مسار غاليليو" . مراجعات علوم الفضاء . 60 ( 1-4 ): 23. Bibcode : 1992SSRv...60...23D . doi : 10.1007/BF00216849 . S2CID 122388506 . 
  10. كريس جيبهاردت (18 فبراير 2020). "أريان 5 يرفع أقمارًا صناعية يابانية وكورية جنوبية إلى مدار النقل الثابت بالنسبة للأرض" . NasaSpaceFlight.com.
  11. "أريان-5 إي إس" .
  12. ستيفن كلارك. "تحديد موعد جديد لإطلاق أول رحلة تجريبية لسفينة الإمداد الأوروبية" . سبيس فلايت ناو.