أوضاع الإجهاض في مكوك الفضاء

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
تتوفر أوضاع الإجهاض حسب وقت تعطل المحرك.

كانت أوضاع الإجهاض في مكوك الفضاء إجراءاتٍ يُمكن من خلالها إنهاء الإطلاق المُخطط له لمكوك الفضاء التابع لناسا . يحدث الإجهاض من منصة الإطلاق بعد تشغيل المحركات الرئيسية للمكوك وقبل الإقلاع. يُطلق على الإجهاض أثناء الصعود، والذي يؤدي إلى عودة المركبة المدارية إلى مدرج أو إلى مدار أقل من المُخطط له، اسم "الإجهاض السليم"، بينما يُطلق على الإجهاض الذي لا تتمكن فيه المركبة المدارية من الوصول إلى مدرج، أو أي إجهاض ينطوي على تعطل أكثر من محرك رئيسي واحد، اسم "الإجهاض الطارئ". كان لا يزال من الممكن قفز الطاقم بالمظلات في بعض الحالات التي لا تستطيع فيها المركبة المدارية الهبوط على مدرج.

إيقاف تسلسل إطلاق المجموعة الزائدة

تم إشعال المحركات الرئيسية الثلاثة لمكوك الفضاء قبل حوالي 6.6 ثانية من الإطلاق، وراقبت الحواسيب أداءها أثناء زيادة قوة الدفع. في حال رصد أي خلل، يتم إيقاف المحركات تلقائيًا ويتوقف العد التنازلي قبل إشعال معززات الصواريخ الصلبة عند الزمن T = 0 ثانية. يُعرف هذا الإجراء باسم "إجهاض نظام تسلسل الإطلاق الاحتياطي"، وقد حدث خمس مرات: STS-41-D ، و STS-51-F ، و STS-55 ، و STS-51 ، و STS-68 . [ 1 ]

أوضاع إجهاض الصعود

بمجرد إشعال معززات الصواريخ الصلبة للمكوك، يتم إطلاق المركبة. في حال حدوث طارئ يستدعي الإجهاض بعد إشعال المعززات، لا يمكن البدء بالإجهاض إلا بعد احتراق المعززات وانفصالها، أي بعد حوالي دقيقتين من الإطلاق. تتوفر خمسة أنماط للإجهاض أثناء الصعود، مقسمة إلى فئتين: الإجهاض السليم والإجهاض الطارئ. [ 2 ] يعتمد اختيار نمط الإجهاض على مدى إلحاح الموقف وإمكانية الوصول إلى موقع هبوط اضطراري.

شملت خيارات الإجهاض مجموعة واسعة من المشاكل المحتملة، ولكن المشكلة الأكثر شيوعًا كانت عطلًا في المحرك الرئيسي ، مما يؤدي إلى عدم كفاية قوة الدفع للمركبة للوصول إلى مدارها المخطط له. وشملت الأعطال المحتملة الأخرى التي لا تتعلق بالمحركات ولكنها تستدعي الإجهاض: عطلًا متعددًا في وحدة الطاقة المساعدة ، وعطلًا هيدروليكيًا تدريجيًا، وتسربًا في المقصورة، وتسربًا في الخزان الخارجي.

أوضاع الإجهاض السليمة

لوحة الإجهاض على متن مكوك الفضاء تشالنجر . تم التقاط الصورة أثناء مهمة STS-51-F مع تشغيل وضع ATO.

كان لدى مكوك الفضاء أربعة أوضاع إجهاض سليمة. صُممت أوضاع الإجهاض السليمة لتوفير عودة آمنة للمركبة المدارية إلى موقع هبوط مخطط له أو إلى مدار أقل من المدار الذي تم التخطيط له للمهمة.

العودة إلى موقع الإطلاق

كان خيار العودة إلى موقع الإطلاق (RTLS) أول وضع إجهاض متاح، ويمكن اختياره مباشرةً بعد انفصال معززات الصواريخ الصلبة (SRB). يستمر المكوك في مساره نحو موقع الإطلاق لحرق الوقود الزائد، بالإضافة إلى رفع مقدمة المركبة للحفاظ على سرعتها الرأسية في حالات الإجهاض عند تعطل المحرك الرئيسي. بعد حرق كمية كافية من الوقود، يدور المكوك دورة كاملة ويبدأ بالدفع عائدًا نحو موقع الإطلاق. تُعرف هذه المناورة باسم "الدوران المُعزز" (PPA)، ويتم ضبط توقيتها لضمان بقاء أقل من 2% من الوقود في الخزان الخارجي عند عودة المكوك إلى مركز كينيدي للفضاء . إضافةً إلى ذلك، تستمر محركات نظام المناورة المدارية ( OMS ) ونظام التحكم في رد الفعل (RCS) في الدفع لحرق الوقود الزائد في نظام المناورة المدارية، وذلك لتقليل وزن الهبوط وتعديل مركز ثقل المركبة المدارية.

قبل إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي مباشرةً، يُصدر أمرٌ للمركبة المدارية بالانحناء لأسفل لضمان التوجيه الصحيح لفصل الخزان الخارجي ، إذ أن القوى الديناميكية الهوائية قد تتسبب في اصطدام الخزان بالمركبة. ثم تُوقف المحركات الرئيسية، ويُفصل الخزان، بينما تستخدم المركبة نظام التحكم في رد الفعل لزيادة المسافة بينهما.

سيحدث الانفصال فعليًا داخل الغلاف الجوي العلوي على ارتفاع حوالي 70,000  متر (230,000 قدم)، وهو ارتفاع كافٍ لتجنب تعريض الخزان الخارجي لإجهاد ديناميكي هوائي مفرط وتسخين زائد. ستعتمد سرعة الانفصال على المسافة المتبقية للوصول إلى موقع الهبوط، وستزداد بناءً على مسافة المركبة المدارية عند الانفصال. على أي حال، ستكون المركبة المدارية تحلق بسرعة بطيئة جدًا بحيث لا يمكنها الانزلاق بسلاسة على هذا الارتفاع الشاهق، وستبدأ بالهبوط بسرعة. ستعمل سلسلة من المناورات المتتالية على رفع مقدمة المركبة المدارية لتسويتها بمجرد وصولها إلى هواء أكثر كثافة، مع ضمان عدم تجاوز الحدود الهيكلية للمركبة (تم ضبط حد الحمل التشغيلي على 2.5  جي، وعند 4.4  جي كان من المتوقع أن تنفصل كبسولات نظام المناورة المدارية عن المركبة المدارية).

بمجرد اكتمال هذه المرحلة، ستكون المركبة المدارية على بعد حوالي 150 ميلًا بحريًا (300 كيلومتر) من موقع الهبوط وفي حالة انزلاق مستقر، لتشرع في الهبوط بشكل طبيعي بعد حوالي 25 دقيقة من الإطلاق. [ 3 ]   

في حال تعطل المحرك الرئيسي الثاني في أي مرحلة من مراحل اختبار القدرة على الهبوط، لن تتمكن المكوك من الوصول إلى مدرج مركز كينيدي للفضاء، وسيتعين على الطاقم القفز بالمظلات. أما تعطل المحرك الثالث خلال هذه المرحلة فسيؤدي إلى فقدان السيطرة، وبالتالي فقدان الطاقم والمركبة. كما أن تعطل المحركات الثلاثة جميعها عندما تقترب السرعة الأفقية من الصفر أو قبيل انفصال خزان الوقود الخارجي سيؤدي أيضاً إلى فقدان السيطرة والمركبة. [ 4 ]

سيقوم جهاز الاتصال الخاص بالكبسولة بتحديد النقطة في الصعود التي لم يعد فيها نظام تحديد المواقع في الوقت الحقيقي ممكناً على أنها "عودة سلبية"، وذلك بعد حوالي أربع دقائق من الإطلاق، وعند هذه النقطة لن تتمكن المركبة من التخلص بأمان من السرعة التي اكتسبتها في المسافة بين موقعها في المدى البعيد وموقع الإطلاق.

لم تكن هناك حاجة مطلقًا لوضع الإجهاض RTLS في تاريخ برنامج المكوك الفضائي. فقد اعتُبر هذا الوضع الأكثر صعوبة وخطورة، ولكنه كان أيضًا من بين الأقل احتمالًا للحدوث، نظرًا لوجود نطاق ضيق جدًا من حالات الفشل المحتملة التي يمكن النجاة منها، ولكنها مع ذلك بالغة الأهمية من حيث الوقت لدرجة أنها استبعدت أوضاع الإجهاض الأكثر استهلاكًا للوقت. وقد وصف رائد الفضاء مايك مولان وضع الإجهاض RTLS بأنه "فعل فيزيائي غير طبيعي"، وتمنى العديد من رواد الفضاء الطيارين ألا يضطروا إلى تنفيذ مثل هذا الإجهاض نظرًا لصعوبته. [ 5 ]

هبوط فاشل عبر المحيط

تتضمن عملية الهبوط الاضطراري عبر المحيط (TAL) الهبوط في موقع محدد مسبقًا في أفريقيا أو أوروبا الغربية أو المحيط الأطلسي (في مطار لاجيس بجزر الأزور ) بعد حوالي 25 إلى 30  دقيقة من الإطلاق. [ 6 ] وكان من المقرر استخدامها عندما لا تسمح السرعة والارتفاع والمسافة بالعودة إلى نقطة الإطلاق عبر نظام العودة إلى موقع الإطلاق (RTLS). كما كان من المقرر استخدامها أيضًا عندما لا يتطلب عطل أقل أهمية من حيث الوقت عملية الهبوط الاضطراري الأسرع ولكن الأكثر خطورة عبر نظام العودة إلى موقع الإطلاق (RTLS).

في حال حدوث مشاكل في الأداء، مثل تعطل أحد المحركات، كان يتم إعلان إجهاض الرحلة (TAL) بين  دقيقتين و30  ثانية تقريبًا بعد الإطلاق (T+2:30) وخمس دقائق تقريبًا بعد الإطلاق (T+5:00)، وبعدها يتغير نمط الإجهاض إلى إجهاض دورة واحدة (AOA) متبوعًا بإجهاض إلى المدار (ATO). مع ذلك، في حال حدوث عطل حرج زمنيًا، أو عطل يُهدد سلامة الطاقم، مثل تسرب في المقصورة أو عطل في نظام التبريد، كان من الممكن إعلان إجهاض الرحلة (TAL) حتى قبل إيقاف المحرك الرئيسي (MECO) بقليل، أو حتى بعد إيقافه في حالات انخفاض السرعة الشديد. عندها، كان المكوك يهبط في مهبط طائرات مُحدد مسبقًا عبر المحيط الأطلسي. كانت آخر أربعة مواقع لإجهاض الرحلة (TAL) هي قاعدة إيستر الجوية في فرنسا، وقاعدتي سرقسطة ومورون الجويتين في إسبانيا، وقاعدة فيرفورد التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني في إنجلترا. قبل إطلاق المكوك، كان يتم اختيار موقعين بناءً على خطة الرحلة، ويتم تزويدهما بأفراد احتياطيين تحسبًا لاستخدامهما. وقد تغيرت قائمة مواقع إجهاض الرحلة (TAL) بمرور الوقت بسبب عوامل جيوسياسية. تم تحديد المواقع الدقيقة من عملية إطلاق إلى أخرى بناءً على ميل المدار. [ 6 ]

استغرقت تجهيزات مواقع الهبوط الفضائي من أربعة إلى خمسة أيام، وبدأت قبل أسبوع من الإطلاق، حيث وصل معظم العاملين من وكالة ناسا ووزارة الدفاع والمتعاقدين قبل 48 ساعة من الإطلاق. إضافةً إلى ذلك، قامت طائرتان من طراز C-130 تابعتان لمكتب دعم رحلات الفضاء في قاعدة باتريك الفضائية المجاورة (التي كانت تُعرف آنذاك باسم قاعدة باتريك الجوية) بنقل ثمانية من أفراد الطاقم، وتسعة من رجال الإنقاذ المظليين ، وجراحَي طيران ، وممرضة، وفني طبي، و 1100 كيلوغرام من المعدات الطبية إلى سرقسطة أو إستري أو كليهما. كما تم نشر طائرة أو أكثر من طراز C-21S أو C-12S لتوفير استطلاع جوي في حال حدوث إجهاض، مع وجود وحدة تحكم طيران رواد الفضاء (TALCOM) على متنها للتواصل مع قائد المكوك الفضائي. [ 6 ] 

لم يتم استخدام وضع الإجهاض هذا مطلقًا طوال تاريخ برنامج مكوك الفضاء.

الإجهاض حول

كان خيار الإجهاض لدورة واحدة (AOA) متاحًا في حال عجز المكوك عن الوصول إلى مدار مستقر، ولكنه كان يمتلك سرعة كافية للدوران حول الأرض مرة واحدة والهبوط بعد حوالي 90 دقيقة من الإطلاق. بعد حوالي خمس دقائق من الإطلاق، يصل المكوك إلى سرعة وارتفاع كافيين لدورة واحدة حول الأرض. [ 7 ] ثم يبدأ المكوك عملية إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي؛ ويمكن لناسا اختيار هبوط المكوك في قاعدة إدواردز الجوية ، أو ميناء وايت ساندز الفضائي ، أو مركز كينيدي للفضاء . [ 7 ] كانت الفترة الزمنية المتاحة لاستخدام خيار الإجهاض لدورة واحدة قصيرة جدًا، بضع ثوانٍ فقط بين فرصتي الإجهاض عند الوصول إلى المدار (TAL) والإجهاض عند بدء التشغيل التلقائي (ATO). لذلك، كان من غير المرجح اللجوء إلى هذا الخيار بسبب عطل فني (مثل عطل في المحرك)، على الرغم من أن حالة طوارئ طبية على متن المكوك قد تستدعي استخدام خيار الإجهاض لدورة واحدة.

لم تكن هناك حاجة إلى وضع الإجهاض هذا طوال تاريخ برنامج مكوك الفضاء.

إلغاء الانتقال إلى المدار

كان خيار الإجهاض إلى المدار (ATO) متاحًا عندما يتعذر الوصول إلى المدار المقصود، ولكن كان من الممكن الوصول إلى مدار مستقر منخفض على ارتفاع يزيد عن 190 كيلومترًا (120 ميلًا) فوق سطح الأرض. [ 7 ] تُعرف اللحظة التي يصبح فيها خيار الإجهاض إلى المدار ممكنًا بلحظة "الضغط للإجهاض إلى المدار". في حالة الإجهاض إلى المدار، يقوم قائد المركبة الفضائية بتدوير مفتاح وضع الإجهاض في قمرة القيادة إلى وضع الإجهاض إلى المدار، ثم يضغط على زر الإجهاض. يؤدي هذا إلى تشغيل برامج التحكم في الطيران التي تتولى عملية الإجهاض. في حالة فقدان الاتصال، كان بإمكان قائد المركبة الفضائية اتخاذ قرار الإجهاض والتصرف بشكل مستقل. 

حدث هذا خلال مهمة STS-51-F في عام 1985، عندما كانت مكوك تشالنجرتعطل المحرك المركزي للمركبة بعد 5 دقائق و46 ثانية من الإطلاق. [ 7 ] رصد مركز التحكم بالمهمة في مركز جونسون للفضاء عطلاً في المحرك الرئيسي للمركبة، وأبلغ مركز التحكم " تشالنجر ، هيوستن، إلغاء عملية الإقلاع التلقائي". تبين لاحقًا أن عطل المحرك كان توقفًا غير مقصود للمحرك نتيجة خلل في مستشعرات درجة الحرارة. [ 7 ] تم تحديد مدار قريب من المدار المخطط للمركبة، واستمرت المهمة رغم الإلغاء إلى مدار أقل. [ 7 ] [ 8 ]

أدى تسرب وقود الهيدروجين في أحد محركات SSME خلال مهمة STS-93 في عام 1999 إلى انخفاض طفيف في السرعة عند إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي (MECO) ولكنه لم يستدعِ إجراء ATO، وحققت كولومبيا مدارها المخطط له؛ لو كان التسرب أكثر حدة، لكان من الممكن أن يستدعي أحد خيارات الإجهاض السابقة.

التفضيلات

كان هناك ترتيب تفضيل لأنماط الإجهاض:

  1. كان خيار الإلغاء المفضل كلما أمكن ذلك.
  2. كان خيار الإجهاض TAL هو الخيار المفضل إذا لم تكن المركبة قد وصلت بعد إلى سرعة تسمح بخيار ATO.
  3. كان من الممكن استخدام AOA فقط في الفترة القصيرة بين خياري TAL و ATO، أو إذا حدثت حالة طوارئ حرجة زمنياً (مثل حالة طوارئ طبية على متن السفينة) بعد نهاية فترة TAL.
  4. أسفر نظام الهبوط في الوقت الحقيقي (RTLS) عن أسرع هبوط بين جميع خيارات الإجهاض، ولكنه اعتُبر الأكثر خطورة. لذا، لم يكن يُختار إلا في الحالات التي يكون فيها الوضع الطارئ حرجًا للغاية بحيث لا تكون خيارات الإجهاض الأخرى ممكنة، أو في الحالات التي لا تملك فيها المركبة طاقة كافية لتنفيذ خيارات الإجهاض الأخرى.

على عكس جميع المركبات المأهولة الأخرى التابعة للولايات المتحدة والقادرة على الوصول إلى المدار (السابقة واللاحقة حتى عام 2024)، لم تُحلّق المكوك الفضائي قط بدون رواد فضاء على متنها. ولإجراء اختبار تدريجي خارج المدار، فكرت ناسا في جعل المهمة الأولى عملية إجهاض في الوقت الحقيقي. إلا أن قائد مهمة STS-1 ، جون يونغ ، رفض ذلك قائلاً: "دعونا لا نلعب لعبة الروليت الروسية " [ 9 ] و"يتطلب نجاح عملية الإجهاض في الوقت الحقيقي معجزات متواصلة تتخللها معجزات إلهية". [ 10 ]

عمليات الإجهاض الطارئة

كانت عمليات الإجهاض الطارئة تتضمن تعطل أكثر من محرك رئيسي واحد، وعادةً ما كانت ستؤدي إلى عدم قدرة المركبة المدارية على الوصول إلى المدرج. [ 11 ] وكان الهدف من هذه العمليات ضمان بقاء المركبة المدارية لفترة كافية لتمكين الطاقم من القفز بالمظلات. وكان من الممكن النجاة من فقدان محركين باستخدام المحرك المتبقي لتحسين مسار المركبة المدارية بحيث لا تتجاوز حدودها الهيكلية أثناء العودة إلى الغلاف الجوي. أما فقدان ثلاثة محركات فكان من الممكن النجاة منه خارج "المناطق السوداء" المحددة حيث كانت المركبة المدارية ستتعطل قبل أن يصبح القفز بالمظلات ممكنًا. [ 4 ] وقد أُضيفت عمليات الإجهاض الطارئة هذه بعد تدمير مكوك تشالنجر .

تحسينات الإجهاض بعد مكوك تشالنجر

خيارات الإجهاض حتى STS-51-L. تشير المناطق السوداء إلى حالات فشل لا يمكن النجاة منها.
خيارات الإجهاض بعد مهمة STS-51-L. تشير المناطق الرمادية إلى حالات الفشل التي يمكن أن تبقى فيها المركبة المدارية سليمة حتى خروج الطاقم بالقفز.

قبل كارثة تشالنجر خلال مهمة STS-51-L ، كانت خيارات إجهاض الصعود في حال تعطل أكثر من محرك رئيسي للصاروخ محدودة للغاية. فبينما كان تعطل محرك رئيسي واحد كافيًا للنجاة طوال فترة الصعود، فإن تعطل محرك رئيسي ثانٍ قبل حوالي 350  ثانية (وهي النقطة التي يمتلك فيها المكوك سرعة كافية للوصول إلى موقع الهبوط باستخدام محرك واحد فقط) كان سيؤدي إلى توقف المركبة عن العمل، لعدم وجود خيار إنقاذ. وقد أظهرت الدراسات أن الهبوط الاضطراري في المحيط غير ممكن. علاوة على ذلك، فإن فقدان محرك رئيسي ثانٍ أثناء إجهاض الصعود في الوقت الحقيقي كان سيؤدي إلى توقف المركبة عن العمل باستثناء الفترة الزمنية التي تسبق مباشرةً إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي (والتي خلالها كان بإمكان المكوك الوصول إلى مركز كينيدي للفضاء بإطالة مدة احتراق المحرك المتبقي)، وكذلك الحال بالنسبة لتعطل ثلاثة محركات رئيسية في أي وقت أثناء إجهاض الصعود في الوقت الحقيقي.

بعد كارثة تشالنجر في مهمة STS-51-L، أُضيفت العديد من التحسينات على أنظمة الإجهاض. وبفضل هذه التحسينات، أصبح بإمكان الطاقم النجاة من فقدان محركين رئيسيين للصاروخ طوال فترة الصعود، كما أصبح بإمكان المركبة الهبوط والنجاة خلال أجزاء كبيرة من الصعود. وتم تعزيز الدعامات التي تربط المركبة المدارية بالخزان الخارجي لتحمل تعطل عدة محركات رئيسية للصاروخ أثناء طيران معززات الصواريخ الصلبة. وأصبح بإمكان الطاقم النجاة من فقدان ثلاثة محركات رئيسية للصاروخ خلال معظم فترة الصعود، على الرغم من أن النجاة في حالة تعطل ثلاثة محركات رئيسية قبل مرور 90  ثانية من زمن الرحلة (T+90) كانت مستبعدة بسبب الأحمال التصميمية التي ستتجاوزها نقاط اتصال المركبة المدارية/الخزان الخارجي ومعززات الصواريخ الصلبة/الخزان الخارجي، وستظل هذه المشكلة قائمة في أي وقت أثناء طيران معززات الصواريخ الصلبة بسبب صعوبة التحكم أثناء مراحل الانفصال. [ 4 ]

كان من أبرز التحسينات قدرة نظام الإنقاذ بالقفز. فعلى عكس مقعد القذف في الطائرة المقاتلة، زُوّد المكوك بنظام هروب الطاقم أثناء الطيران [ 12 ] (ICES). يتم وضع المركبة في انزلاق مستقر باستخدام الطيار الآلي، ثم يُفتح بابها، وينزلق الطاقم للخارج على عمود لإبعادهم عن الجناح الأيسر للمكوك. بعد ذلك، يهبطون بالمظلات إلى الأرض أو البحر. ورغم أن هذا النظام بدا في البداية قابلاً للاستخدام في ظروف نادرة فقط، إلا أن هناك العديد من حالات الأعطال التي يتعذر فيها الوصول إلى موقع هبوط اضطراري، ومع ذلك تبقى المركبة سليمة وتحت السيطرة. قبل كارثة تشالنجر ، كاد هذا أن يحدث في مهمة STS-51-F ، عندما تعطل محرك رئيسي واحد للمكوك (SSME) بعد حوالي 345  ثانية من بدء المهمة. وكان المكوك في تلك الحالة هو تشالنجر أيضاً . وكاد محرك رئيسي ثانٍ للمكوك أن يتعطل بسبب قراءة خاطئة لدرجة الحرارة؛ إلا أن مراقب الرحلة، بفضل سرعة بديهته، منع إيقاف تشغيل المحرك. لو تعطل المحرك الرئيسي الثاني في غضون 69  ثانية من تعطل الأول، لما كانت الطاقة كافية لعبور المحيط الأطلسي. لولا وجود نظام القفز بالمظلات، لكان جميع أفراد الطاقم قد لقوا حتفهم. بعد كارثة تشالنجر ، أصبح بالإمكان النجاة من مثل هذه الأعطال. ولتسهيل عمليات القفز بالمظلات على ارتفاعات شاهقة، بدأ الطاقم بارتداء بدلة دخول الإطلاق ، ثم بدلة الهروب المتقدمة للطاقم لاحقًا ، أثناء الصعود والهبوط. قبل كارثة تشالنجر ، كان طاقم العمليات يرتدي بدلات طيران قماشية فقط.

من التحسينات الأخرى التي أُدخلت بعد مهمة تشالنجر ، إضافة خيار الهبوط الاضطراري على الساحل الشرقي/برمودا. كان بإمكان عمليات الإطلاق ذات الميل المداري العالي (بما في ذلك جميع مهمات محطة الفضاء الدولية ) الوصول إلى مدرج طوارئ على الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية في ظل ظروف معينة. أما معظم عمليات الإطلاق ذات الميل المداري المنخفض فكانت ستهبط في برمودا (مع أن هذا الخيار لم يكن متاحًا لعمليات الإطلاق ذات الميل المداري الأدنى جدًا - تلك التي تصل إلى ميل مداري قدره 28.5 درجة - والتي انطلقت شرقًا من مركز كينيدي للفضاء ومرت جنوب برمودا).

كان الإجهاض في حالة ECAL/BDA مشابهًا للإجهاض في حالة RTLS، ولكن بدلًا من الهبوط في مركز كينيدي للفضاء ، كان المكوك يحاول الهبوط في موقع آخر على طول الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية (في حالة ECAL) أو في برمودا (في حالة BDA). امتدت مواقع الهبوط المحتملة المختلفة لـ ECAL من ولاية كارولينا الجنوبية إلى نيوفاوندلاند، كندا. وكان موقع الهبوط المحدد في برمودا هو قاعدة برمودا الجوية البحرية ( منشأة تابعة للبحرية الأمريكية ). كان ECAL/BDA إجهاضًا طارئًا أقل تفضيلًا من الإجهاض السليم، ويرجع ذلك أساسًا إلى ضيق الوقت المتاح لاختيار موقع الهبوط والاستعداد لوصول المكوك. كانت جميع المواقع المحددة مسبقًا إما مطارات عسكرية أو منشآت مدنية/عسكرية مشتركة. لم تكن مواقع الطوارئ الخاصة بـ ECAL مجهزة جيدًا لاستقبال هبوط المكوك مثل تلك المجهزة لإجهاضات RTLS وTAL. [ 13 ] لم تكن هذه المواقع مزودة بموظفين أو متعاقدين مع وكالة ناسا، ولم يتلقَ الموظفون العاملون هناك أي تدريب خاص للتعامل مع هبوط المكوك. إذا دعت الحاجة إليهم، فسيتعين على طياري المكوك الاعتماد على موظفي مراقبة الحركة الجوية العاديين باستخدام إجراءات مماثلة لتلك المستخدمة في هبوط طائرة شراعية تعرضت لعطل كامل في المحرك.

أُضيفت العديد من التحسينات الأخرى على نظام الإجهاض، والتي شملت بشكل رئيسي برامج مُحسّنة لإدارة طاقة المركبة في سيناريوهات الإجهاض المختلفة. وقد مكّنت هذه التحسينات من زيادة فرص الوصول إلى مدرج الطوارئ في حالات فشل المحرك الرئيسي للطائرة.

أنظمة الهروب بالطرد

نوقش نظام الهروب بالقذف، والذي يُطلق عليه أحيانًا " نظام الهروب من الإطلاق "، مرارًا وتكرارًا لمكوك الفضاء. وبعد حوادث تشالنجر وكولومبيا ، ازداد الاهتمام بهذا النظام. جميع المركبات الفضائية الأمريكية المأهولة السابقة واللاحقة مزودة بأنظمة الهروب من الإطلاق، على الرغم من أنه اعتبارًا من مايو 2026 لم يتم استخدام أي منها مطلقاً في رحلة جوية يقودها طاقم أمريكي.

مقعد القذف

صُممت أول مركبتين فضائيتين، إنتربرايز وكولومبيا ، بمقاعد قذف . وكان من المُفترض أن تكون هاتان المركبتان جزءًا من برنامج اختبار المكوك الفضائي، وأن تُحلّقا بطاقمٍ مُكوّن من طيارين أو رائدَي فضاء. أما المركبات اللاحقة ، تشالنجر ، وديسكفري ، وأتلانتس ، وإنديفور ، فقد صُممت لمهام تشغيلية بطاقمٍ يزيد عن اثنين، بما في ذلك مقاعد في الطابق السفلي، واعتُبرت خيارات مقاعد القذف غير عملية. وكان النوع المُستخدم في أول مركبتين فضائيتين عبارة عن نسخ مُعدّلة من مقعد لوكهيد SR-71 . وقد استُخدمت هذه المقاعد كخيار للهروب في اختبارات الاقتراب والهبوط التي أجرتها إنتربرايز ، كما استُخدمت أيضًا كخيار لإجهاض الطاقم في الرحلات الأربع الأولى لكولومبيا . [ 14 ] ومع انتهاء برنامج رحلات كولومبيا التجريبية برحلة STS-5 ، وباعتبارها مهمة تشغيلية بطاقمٍ مُكوّن من أربعة أفراد، فقد أُزيلت محركات الصواريخ من مقعدي القذف في قمرة القيادة قبل الرحلة. وبالمثل، أُجريت رحلة كولومبيا التالية ( STS-9 ) مع تعطيل المقاعد بهذه الطريقة. عندما حلّقت كولومبيا مجدداً ( مهمة STS-61-C ، التي انطلقت في 12 يناير 1986)، كانت قد خضعت لعملية صيانة شاملة في بالمدايل ، وتمّ إزالة مقاعد القذف (بالإضافة إلى الفتحات القابلة للتفجير) بالكامل. ولم يتم تطوير مقاعد القذف للمكوك الفضائي لأسباب عديدة.

  • من الصعب جداً إخراج سبعة من أفراد الطاقم عندما يكون ثلاثة أو أربعة منهم على سطح الطائرة الأوسط (تقريباً مركز الجزء الأمامي من جسم الطائرة )، محاطين بهيكل مركبة ضخم.
  • نطاق قذف محدود. تعمل مقاعد القذف حتى سرعة 3400 ميل في الساعة (3000 عقدة؛ 5500 كم/ساعة) وارتفاع 130000 قدم (40000 متر) . ويمثل هذا جزءًا محدودًا جدًا من نطاق تشغيل المكوك، أي حوالي أول 100 ثانية من الصعود المدفوع الذي يستغرق 510 ثوانٍ.   
  • لا توجد مساعدة أثناء حادث دخول الغلاف الجوي من نوع حادثة كولومبيا . كان القذف من المركبة أثناء حادثة دخول الغلاف الجوي سيؤدي إلى الوفاة بسبب درجات الحرارة المرتفعة والرياح العاتية بسرعات عالية.
  • أبدى رواد الفضاء شكوكهم حول جدوى مقاعد القذف. وصرح روبرت كريبن، قائد مهمة STS-1، قائلاً:

    ...في الحقيقة، لو اضطررت لاستخدامها أثناء وجود المواد الصلبة، لا أعتقد أنك ستنجو - لو خرجت منها ثم هوت عبر مسار النار خلفها، لكنت نجوت، أو حتى لو نجوت، فلن يكون لديك مظلة لأنها ستحترق. ولكن بحلول الوقت الذي تحترق فيه المواد الصلبة، ستكون قد وصلت إلى ارتفاع شاهق جدًا بحيث لا يمكنك استخدامها. ... لذلك شخصيًا، لم أشعر أن مقاعد القذف ستساعدنا حقًا إذا واجهنا حالة طارئة. [ 15 ]

كان من المخطط تزويد المكوك السوفيتي بوران بنظام هروب طارئ للطاقم، والذي كان سيشمل مقاعد K-36RB (K-36M-11F35) وبدلة ستريج المضغوطة بالكامل، والمؤهلة للتحليق على ارتفاعات تصل إلى 30,000 متر (98,000 قدم) وبسرعات تصل إلى ثلاثة ماخ. [ 16 ] حلّق بوران مرة واحدة فقط في وضع التشغيل الآلي الكامل بدون طاقم؛ وبالتالي، لم يتم تركيب المقاعد ولم يتم اختبارها في رحلات فضائية بشرية حقيقية. 

كبسولة القذف

كان البديل لمقاعد القذف هو كبسولة هروب الطاقم أو نظام هروب المقصورة، حيث يُقذف الطاقم في كبسولات واقية، أو تُقذف المقصورة بأكملها. وقد استُخدمت هذه الأنظمة في العديد من الطائرات العسكرية. استخدمت طائرتا بي-58 هاستلر وإكس بي-70 فالكيري نظام قذف الكبسولات، بينما استخدمت طائرة جنرال دايناميكس إف-111 والنماذج الأولية المبكرة من طائرة روكويل بي-1 لانسر نظام قذف المقصورة.

كما هو الحال مع مقاعد القذف، كان قذف الكبسولة من المكوك الفضائي صعباً لعدم وجود طريقة سهلة للخروج من المركبة. جلس العديد من أفراد الطاقم في الطابق الأوسط، محاطين بهيكل المركبة الضخم.

كان نظام إخراج الطاقم من المقصورة مناسبًا لجزء أكبر بكثير من نطاق الطيران مقارنةً بمقاعد القذف، إذ كان الطاقم سيتمتع بالحماية من درجات الحرارة المرتفعة، وقوة الرياح، ونقص الأكسجين أو الفراغ. من الناحية النظرية، كان من الممكن تصميم مقصورة قذف تتحمل العودة إلى الغلاف الجوي، على الرغم من أن ذلك كان سيستلزم تكلفة ووزنًا وتعقيدًا إضافيًا. لم يُعتمد نظام إخراج الطاقم من المقصورة لعدة أسباب:

  • تتطلب عملية النقل تعديلات كبيرة، ومن المرجح أن تستغرق عدة سنوات. وخلال معظم هذه الفترة، ستكون المركبة غير متاحة.
  • أنظمة إخراج الركاب من المقصورة ثقيلة الوزن، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في الحمولة.
  • تُعدّ أنظمة قذف المقصورة أكثر تعقيدًا بكثير من مقاعد القذف. فهي تتطلب أجهزة لقطع الكابلات والأنابيب التي تربط المقصورة بجسم الطائرة. ويجب أن تحتوي المقصورة على أجهزة تثبيت ديناميكية هوائية لتجنب الانقلاب بعد القذف. ويتطلب وزن المقصورة الكبير مظلة هبوط ضخمة، مع تسلسل استخراج أكثر تعقيدًا. كما يجب أن تُفتح الوسائد الهوائية أسفل المقصورة لتخفيف الصدمة أو توفير الطفو. ولجعل عمليات القذف على منصة الهبوط ممكنة، يجب أن تكون صواريخ الفصل كبيرة جدًا. باختصار، يجب أن تحدث العديد من العمليات المعقدة بتسلسل زمني محدد لكي ينجح قذف المقصورة، وفي حالة احتمال تفكك المركبة. فإذا التوى هيكل الطائرة أو تشوه، مما يمنع انفصال المقصورة، أو إذا ألحقت الحطام أضرارًا بالوسائد الهوائية للهبوط أو نظام التثبيت أو أي نظام آخر في المقصورة، فمن المرجح ألا ينجو الركاب.
  • تزيد المخاطر بسبب وجود العديد من الأجهزة النارية الكبيرة . حتى وإن لم تكن هناك حاجة إليها، فإن كثرة المتفجرات اللازمة لفصل المقصورة تنطوي على بعض مخاطر الانفجار المبكر أو غير المقصود.
  • يُعدّ تركيب نظام إخراج الركاب من المقصورة أكثر صعوبة وتكلفةً ومخاطرةً في مركبة لم تُصمّم أصلاً لهذا الغرض. لو صُمّمت الحافلة المكوكية في الأصل بنظام هروب من المقصورة، لكان من الممكن إضافة هذا النظام بسهولة أكبر.
  • تتمتع أنظمة قذف المقصورة/الكبسولة بسجل نجاح متفاوت. فقد تعرض آل وايت لإصابة في ذراعه أثناء قذفه من طائرة XB-70 التي تعرضت لاصطدام جوي ، بينما فشلت الكبسولة الأخرى في الفتح، مما أدى إلى وفاة أحد أفراد الطاقم. [ 17 ]

تاريخ عمليات إجهاض مكوك الفضاء

المصدر: [ 18 ]

تاريخالمركبة المداريةمهمةنوع الإجهاضوقت الإجهاضوصف
26-06-1984اكتشافSTS-41-DRSLST−4 ثوانٍتم اكتشاف صمام بطيء في المحرك الرئيسي رقم 3 لمكوك الفضاء (SSME). تم إرجاع ديسكفري إلى مبنى تجميع المركبات (VAB) لاستبدال المحرك.
1985-07-12تشالنجرSTS-51-FRSLST−3 ثوانٍمشكلة في صمام التبريد في المحرك الفضائي رقم 2. تم استبدال الصمام على منصة الإطلاق.
29-07-1985تشالنجرSTS-51-Fمصلحة الضرائب الأستراليةبعد مرور 5 دقائق و45 ثانيةأدى عطل في أحد أجهزة الاستشعار إلى إيقاف تشغيل وحدة SSME رقم 1. استمرت المهمة في مدار أقل من المدار المخطط له. كان هذا هو الإجهاض الوحيد غير المرتبط بنظام إطلاق الصواريخ الموجه (RSLS) خلال البرنامج بأكمله.
22-03-1993كولومبياSTS-55RSLST−3 ثوانٍمشكلة في قراءات ضغط التطهير في غرفة الاحتراق المسبق للمؤكسد في المحرك SSME رقم 2. تم استبدال جميع المحركات في المنصة.
1993-08-12اكتشافSTS-51RSLST−3 ثوانٍتعطل المستشعر الذي يراقب تدفق وقود الهيدروجين في المحرك الفضائي رقم 2. تم استبدال جميع المحركات على منصة الإطلاق.
18-08-1994سعيSTS-68RSLST−1 ثانيةرصد المستشعر قراءات أعلى من المسموح بها لدرجة حرارة تصريف مضخة التوربين المؤكسد عالي الضغط في المحرك الرئيسي رقم 3. عادت مركبة إنديفور إلى مبنى تجميع المركبات لاستبدال المحركات الثلاثة. وأكدت تجربة إطلاق في مركز ستينيس الفضائي وجود انحراف في مقياس تدفق الوقود، مما أدى إلى بطء بدء تشغيل المحرك، وبالتالي ارتفاع درجات الحرارة.

مواقع الهبوط الاضطراري

تم اختيار مواقع الهبوط الاضطراري المحددة مسبقًا للمركبة المدارية على أساس كل مهمة على حدة، وفقًا لملف المهمة والظروف الجوية والأوضاع السياسية الإقليمية. وشملت مواقع الهبوط الاضطراري خلال برنامج المكوك الفضائي ما يلي: [ 19 ] [ 20 ]

هبط مسبار في ثلاثة مواقع مصنفة أيضاً كمواقع هبوط اضطراري: قاعدة إدواردز الجوية ، ومركز كينيدي للفضاء ، ومرفأ وايت ساندز الفضائي . مع ذلك، لم تكن أي من عمليات الهبوط في هذه المواقع الثلاثة هبوطاً اضطرارياً. هذه المواقع موضحة بخط عريض أدناه.

الجزائر

أستراليا

جزر البهاما

بربادوس

كندا [ 25 ]

الرأس الأخضر

تشيلي

فرنسا

غامبيا

ألمانيا

اليونان

أيسلندا

أيرلندا

جامايكا

ليبيريا

المغرب

نيوزيلندا

البرتغال

المملكة العربية السعودية

إسبانيا

الصومال

جنوب أفريقيا

السويد

ديك رومى

المملكة المتحدة

الأقاليم البريطانية ما وراء البحار

الولايات المتحدة

جمهورية الكونغو الديمقراطية

مواقع أخرى

في حال حدوث هبوط اضطراري للمركبة الفضائية في منطقة خارج نطاق موقع الهبوط الاضطراري المُحدد، كان بإمكانها نظرياً الهبوط على أي مدرج مُعبّد لا يقل طوله عن 3 كيلومترات (9800 قدم) ، وهو ما يشمل غالبية المطارات التجارية الكبيرة. عملياً، كان يُفضّل استخدام مطار عسكري أمريكي أو تابع لحلفائه لأسباب أمنية ولتقليل تعطيل حركة الطيران التجاري.  

  • يؤدي إجهاض عملية إطلاق إلى جزيرة إيستر إلى بدء أحداث رواية لي كوري " شاتل داون" التي صدرت عام 1981 .
  • تم تصوير مناورة RTLS مفصلة في رواية الإثارة التكنولوجية التي كتبها رائد الفضاء مايك مولان عام 1993 بعنوان Red Sky: A Novel of Love, Space, and War .
  • تم تصوير استخدام نظام الهروب لطاقم الطائرة (ICES) في فيلم الخيال العلمي Space Cowboys الذي صدر عام 2000 .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "ناسا - نبذة عن المهمة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 ديسمبر 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أكتوبر 2007 .
  2. ↑ "أوضاع إجهاض المكوك الفضائي" . مرجع وبيانات المكوك الفضائي . ناسا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 ديسمبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 ديسمبر 2006 .
  3. ↑ "كتيب عمل ناسا حول عمليات الإجهاض أثناء الصعود السليم، الفصل 6: العودة إلى موقع الإطلاق" (ملف PDF) . مؤرشف (PDF) من الأصل بتاريخ 21 مارس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2021 .
  4. 1 2 3 "عمليات الإجهاض الطارئة" (ملف PDF) . NASA.gov . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 26 فبراير 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2015 .
  5. ↑ مولان، مايك (2006). ركوب الصواريخ: حكايات مثيرة لرائد فضاء على متن مكوك فضائي . نيويورك: سكريبنر. ص 588. ISBN  9780743276825.
  6. 1 2 3 "مواقع الهبوط الاضطراري العابر للمحيطات لمكوك الفضاء" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. ديسمبر 2006. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 25 فبراير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 يوليو 2009 .
  7. 1 2 3 4 5 6 مولان، مايك (1997). هل تشعر بضغط في أذنيك في الفضاء؟ و500 سؤال آخر مثير للدهشة حول السفر إلى الفضاء . جون وايلي وأولاده، ص 60. ISBN  0471154040.
  8. ↑ «تقرير مهمة نظام النقل الفضائي الوطني STS-51F» . مركز ليندون جونسون الفضائي التابع لوكالة ناسا. سبتمبر 1985. ص 2. مؤرشف من الأصل في 25 يناير 2022. تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2020 . 
  9. ↑ "رواد الفضاء في خطر" . مجلة Popular Mechanics . ديسمبر 2000. مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 فبراير 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 ديسمبر 2006 .
  10. ↑ دان، تيري (26 فبراير 2014). "خطة إجهاض الإطلاق المثيرة للجدل لمكوك الفضاء" . تم اختباره . مؤرشف من الأصل في 8 ديسمبر 2017. تم الاسترجاع في 11 ديسمبر 2017 .
  11. ↑ "تطور عملية إجهاض مكوك الفضاء" (ملف PDF) . ntrs.nasa.gov . 26 سبتمبر 2011. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 16 فبراير 2015. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2015 .
  12. ↑ "نظام هروب الطاقم أثناء الرحلة" . spaceflight.nasa.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17-08-2000.
  13. ↑ "أوضاع إجهاض مكوك الفضاء" . aerospaceweb.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 يوليو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2007 .
  14. ↑ هندرسون، إدوارد (29 سبتمبر 2011). "تطور إجهاض مكوك الفضاء" (ملف PDF) . مؤتمر ومعرض AIAA SPACE 2011. 1 (1): 2 – عبر وكالة ناسا، مركز جونسون للفضاء.
  15. ↑ "روبرت ل. كريبن" (ملف PDF) . مشروع التاريخ الشفوي لمركز جونسون للفضاء التابع لناسا . 26 مايو 2006. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 3 مارس 2016.
  16. ↑ "أنظمة الهروب في حالات الطوارئ لشركة RD&PE Zvezda" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-01-2013.
  17. ↑ وينشستر، جيم (2005). "طائرة نورث أمريكان إكس بي-70 فالكيري". طائرات مفاهيمية: نماذج أولية، طائرات تجريبية، وطائرات تجريبية . سان دييغو، كاليفورنيا: دار نشر ثاندر باي. ص 186. ISBN  9781840138092.
  18. ↑ "مجموعة مواد صحفية لمهمة STS-135" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 11 يناير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يوليو 2011 .
  19. ↑ جينكينز، دينيس ر. (2001). مكوك الفضاء: تاريخ نظام النقل الفضائي الوطني : أول 100 مهمة . ISBN  9780963397454.
  20. ↑ "معلومات عن مواقع هبوط مكوك الفضاء العالمي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-06-2014 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11-05-2008 .
  21. ↑ دوغيرتي، كيري؛ جيمس، ماثيو ل. (1993). الفضاء الأسترالي: قصة مشاركة أستراليا في الفضاء . باورهاوس.
  22. ↑ "تحديث: وزارة النقل الدولية بشأن الهبوط الاضطراري في مطار جايا" . لوب نيوز . 2017-08-02.
  23. ↑ nationnews (2017-08-02). "تحديث: الوزارة تنشر تفاصيل الهبوط الاضطراري" . nationnews.com .
  24. ↑ "طائرة ناسا تهبط اضطرارياً" . 2017-08-03. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2017-08-07 – عبر PressReader.
  25. ↑ "خطة الطوارئ لموقع هبوط مكوك الفضاء التابع لناسا" (ملف PDF) . وزارة النقل الكندية. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 17 مايو 2013.
  26. ↑ قاعدة ناماو الجوية الكندية، مؤرشفة بتاريخ 9 أكتوبر 2008 في أرشيف الإنترنت ( Wayback Machine). موسوعة ألبرتا الإلكترونية - تراث ألبرتا في مجال الطيران. تاريخ الاسترجاع: 1 مارس 2011
  27. ↑ «فرنسا ستساعد ناسا في عمليات إطلاق مكوك الفضاء المستقبلية» . Spaceref . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25 يناير 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2009 .
  28. ↑ "الهوية المفقودة لصوماليلاند" . بي بي سي نيوز . 5 مايو 2005. مؤرشف من الأصل في 11 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 8 يوليو 2011 .
  29. ↑ "وكالة ناسا تُعلن عن مطار في ولاية كارولاينا الشمالية موقعًا للهبوط الاضطراري لمكوك الفضاء" . space.com . ١٨ يناير ٢٠٠١. مؤرشف من الأصل بتاريخ ١٨ يونيو ٢٠٠٨. تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٧ يناير ٢٠٠٩ .