فانغارد (صاروخ)

كان من المفترض أن يكون صاروخ فانغارد ^{[ 1 ]} أول مركبة إطلاق تستخدمها الولايات المتحدة لوضع قمر صناعي في مداره. ولكن، أدت أزمة سبوتنيك ، الناجمة عن الإطلاق المفاجئ لسبوتنيك 1، إلى قيام الولايات المتحدة، بعد فشل فانغارد تي في-3 ، بوضع القمر الصناعي إكسبلورر 1 في مداره بسرعة باستخدام صاروخ جونو 1 ، مما جعل فانغارد 1 ثاني عملية إطلاق مداري ناجحة للولايات المتحدة.

استُخدمت صواريخ فانغارد في مشروع فانغارد بين عامي 1957 و1959. ومن بين أحد عشر صاروخًا من صواريخ فانغارد التي حاول المشروع إطلاقها، نجح ثلاثة منها في وضع أقمار صناعية في مداراتها. وكانت صواريخ فانغارد جزءًا مهمًا من سباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي .

في عام 1955، أعلنت الولايات المتحدة عن خطط لإطلاق قمر صناعي علمي في مداره بمناسبة السنة الجيوفيزيائية الدولية (IGY) في الفترة 1957-1958. وكان الهدف هو تتبع القمر الصناعي أثناء قيامه بالتجارب. ^{[ 2 ]} في ذلك الوقت، كانت هناك ثلاثة مرشحين لمركبة الإطلاق: صاروخ SM-65 أطلس التابع للقوات الجوية ، وهو نسخة مشتقة من صاروخ SSM-A-14 ريدستون التابع لوكالة الصواريخ الباليستية للجيش ، واقتراح من البحرية لصاروخ ثلاثي المراحل مبني على صاروخ RTV-N-12a فايكنغ الاستكشافي . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

سعت مؤسسة راند والقوات الجوية ووكالة المخابرات المركزية منذ فترة طويلة إلى تطوير فكرة قمر صناعي للاستطلاع . ^{[ 5 ]} وكان هناك برنامج قيد التنفيذ، وهو نظام الأسلحة 117L، الذي كان مصنفًا ضمن البرامج السرية للغاية. ^{[ 6 ]} تمثلت إحدى مشكلات الاستطلاع في مسألة شرعيته: هل هناك "حرية في الفضاء" أم أن المجال الجوي للدولة ينتهي عند دخول الفضاء؟ ^{[ 2 ]} دعم مجلس الأمن القومي قمر IGY الصناعي لأنه سيوفر غطاءً جيدًا لنظام الأسلحة 117L ويرسي سابقة لحرية الفضاء لقمر صناعي مدني سلمي. في الوقت نفسه، شدد مجلس الأمن القومي على ضرورة عدم تعارض قمر IGY الصناعي مع البرامج العسكرية. [7] من المرجح أن يكون اقتراح الجيش ^{القائم على نظام} ريدستون أول اقتراح جاهز لإطلاق قمر صناعي. إلا أن ارتباطه بالعالم الألماني المولد فيرنر فون براون كان يشكل خطرًا على العلاقات العامة. ^{[ 8 ] [ 4 ]} على أي حال، كان صاروخا أطلس وريدستون الباليستيان من المشاريع العسكرية ذات الأولوية القصوى، والتي لم يكن من الممكن إعاقتها بالسعي وراء مهمة إطلاق فضائية ثانوية. ^{[ 9 ]} كان مشروع فانغارد، الذي ابتكره ميلتون روزن ، مشروعًا في مختبر الأبحاث البحرية (NRL)، الذي كان يُنظر إليه على أنه منظمة علمية أكثر منه عسكرية. وقد ضغط كل من روزن وريتشارد بورتر (رئيس قسم الأقمار الصناعية في السنة الجيوفيزيائية ورئيس الجمعية الأمريكية للصواريخ ) من أجل مشروع فانغارد وضد استخدام صاروخي أطلس أو فون براون. ^{[ 10 ]} وقد أكدا على الأهداف غير العسكرية لبرنامج الأقمار الصناعية. فإلى جانب جانب العلاقات العامة، اعتُبر القمر الصناعي غير العسكري مهمًا، لأنه كان من الضروري تجنب النقاش حول ما إذا كانت تحليقات الأقمار الصناعية فوق الدول الأجنبية قانونية أم غير قانونية. ^{[ 11 ]}

في أغسطس أو سبتمبر من عام 1955، اختارت لجنة القدرات الخاصة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية مقترح مختبر الأبحاث البحرية، المسمى "فانغارد"، لمشروع السنة الجيوفيزيائية الدولية. وأصبحت شركة مارتن، التي سبق لها بناء صاروخ "فايكنغ"، المقاول الرئيسي لمركبة الإطلاق. ^{[ 12 ]} صُمم صاروخ "فانغارد" كمركبة ثلاثية المراحل. كانت المرحلة الأولى محركًا يعمل بالوقود السائل من طراز جنرال إلكتريك X-405 (أطلقت عليه البحرية اسم XLR50-GE-2)، وهو مشتق من محرك مركبة " فايكنغ" RTV-N-12a . أما المرحلة الثانية فكانت محركًا يعمل بالوقود السائل من طراز إيروجيت جنرال AJ10-37 (XLR52-AJ-2)، وهو نسخة معدلة من محرك مركبة "أيروبي " RTV-N-10 . وأخيرًا، كانت المرحلة الثالثة محركًا صاروخيًا يعمل بالوقود الصلب. استخدمت جميع رحلات "فانغارد" ثلاثية المراحل، باستثناء الرحلة الأخيرة، محركًا من صنع شركة "غراند سنترال روكيت" . لم يكن لصاروخ "فانغارد" زعانف توجيه، وكانت المرحلتان الأولى والثانية تُوجهان بواسطة محركات دوارة . احتوت المرحلة الثانية على نظام القياس عن بُعد للمركبة، ونظام التوجيه بالقصور الذاتي، والطيار الآلي. أما المرحلة الثالثة فكانت مُثبَّتة بالدوران ، حيث يتم توليد الدوران بواسطة قرص دوار على المرحلة الثانية قبل الانفصال.

استُخدمت المرحلة الثانية من صاروخ فانغارد لعقود كمرحلة ثانية لصاروخي إيبل ودلتا لإطلاق الأقمار الصناعية. ^{[ 13 ]} تم تعديل محرك AJ10، الذي كان يُشكّل هاتين المرحلتين، ليصبح محرك AJ10-137 ، الذي استُخدم كمحرك لوحدة خدمة أبولو . أما محرك AJ10-190 ، المُعدّل من مركبة أبولو الفضائية، فقد استُخدم في مكوك الفضاء للمناورات المدارية. ^{[ 14 ]} اعتبارًا من عام 2025يتم استخدام محرك AJ10 في كل وحدة خدمة أوروبية لمركبة أوريون الفضائية التابعة لناسا .

كانت أول رحلتين لبرنامج فانغارد، والمعروفتان باسمي فانغارد تي في-0 وفانغارد تي في-1 ، في الواقع آخر صاروخين من طراز RTV-N-12a فايكنغ بعد تعديلهما. اختبرت فانغارد تي في-0، التي أُطلقت في 8 ديسمبر 1956، أنظمة القياس عن بُعد الجديدة بشكل أساسي، بينما كانت فانغارد تي في-1، التي أُطلقت في 1 مايو 1957، مركبة ثنائية المراحل لاختبار فصل واشتعال المرحلة العلوية التي تعمل بالوقود الصلب من فانغارد.

أُطلق صاروخ فانغارد TV-2 في 23 أكتوبر 1957، بعد عدة محاولات فاشلة، وكان أول صاروخ فانغارد حقيقي. ^{[ 15 ]} كانت المرحلتان الثانية والثالثة خاملتين، لكن الرحلة اختبرت بنجاح انفصال المرحلتين الأولى والثانية ودوران المرحلة الثالثة. مع ذلك، كان الاتحاد السوفيتي قد وضع بالفعل القمر الصناعي سبوتنيك 1 في مداره، ولذا اضطر مشروع فانغارد إلى إطلاق قمره الصناعي الخاص في أسرع وقت ممكن. لذلك، أُضيف قمر صناعي تجريبي صغير جدًا (أطلق عليه نيكيتا خروتشوف اسم "الجريب فروت" تهكمًا ، ويزن 1.5 كيلوغرام فقط ) إلى صاروخ فانغارد TV-3 ، الذي كان من المقرر أن يكون أول اختبار لصاروخ فانغارد كامل. على الرغم من محاولة مختبر الأبحاث البحرية وشركة غلين إل. مارتن التأكيد على أن مهمة فانغارد تي في-3 كانت رحلة تجريبية بحتة (وحققت العديد من الإنجازات الأولى)، إلا أن الجميع اعتبرها أول إطلاق قمر صناعي في العالم الغربي، ووُصفت بأنها "رد أمريكا على سبوتنيك". وقد عبّر فيرنر فون براون عن غضبه من إطلاق سبوتنيك قائلاً: "كنا نعلم أنهم سيفعلون ذلك. لن ينجح فانغارد أبدًا. لدينا المعدات اللازمة جاهزة. يمكننا إطلاق قمر صناعي في غضون 60 يومًا". ^{[ 16 ]} 

في السادس من ديسمبر عام ١٩٥٧، أطلقت البحرية الأمريكية صاروخ فانغارد تي في-٣ ، حاملاً قمراً صناعياً يزن ١.٥ كيلوغرام (٣.٣ رطل) ، من كيب كانافيرال . لم يصل الصاروخ إلا إلى ارتفاع ١.٢ متر (٣.٩ قدم) قبل أن يسقط وينفجر. قُذف القمر الصناعي من أعلى الصاروخ، وسقط في شجيرات قرب منصة الإطلاق، وبدأ في بث إشارات، ما دفع دوروثي كيلغالين، كاتبة عمود في صحيفة نيويورك جورنال-أمريكان ، إلى التساؤل: "لماذا لا يذهب أحد إلى هناك، ويعثر عليه، ويدمره؟" ^{[ ١٧ ]} أطلقت الصحافة الأمريكية عليه اسم كابوتنيك . ^{[ ١٨ ]}  

خلص التحقيق في الحادث إلى أن انخفاض ضغط خزان الوقود سمح لغازات العادم الساخنة بالارتداد إلى رأس الحاقن وتدميره، مما أدى إلى فقدان كامل لقوة دفع المحرك. بعد فشل مركبة فانغارد TV-3، تم تجهيز المركبة الاحتياطية، فانغارد TV-3BU (اختصارًا لكلمة "احتياطية")، لمحاولة إطلاق أخرى. سارعت فرق العمل على منصة الإطلاق لإصلاح الأضرار التي لحقت بمنصة الإطلاق LC-18A جراء انفجار فانغارد TV-3، وفي الأسبوع الثالث من يناير 1958، اكتملت المهمة. تم نصب فانغارد TV-3BU على منصة الإطلاق، لكن التأخيرات المتواصلة أحبطت محاولة الإطلاق. تسببت الأمطار الغزيرة في حدوث تماس كهربائي في بعض الكابلات الكهربائية على الأرض، مما استدعى استبدالها. كما كانت المرحلة الثانية موجودة على منصة الإطلاق محملة بالكامل بحمض النيتريك لعدة أسابيع، مما أدى في النهاية إلى تآكل خزان الوقود والصمامات. كان لا بد من إزالتها واستبدالها بمرحلة أخرى. وأخيرًا، انطلق الصاروخ ليلة 5 فبراير 1958. ارتفع صاروخ فانغارد بسلاسة في السماء، وأدى أداءً جيدًا حتى الثانية 57 من الإطلاق، حين انحرف الصاروخ المعزز بزاوية تقارب 40 درجة. انقسمت المرحلة الثانية النحيلة إلى نصفين نتيجة الإجهاد الديناميكي الهوائي بعد أربع ثوانٍ، مما تسبب في انقلاب فانغارد رأسًا على عقب قبل أن يرسل مسؤول السلامة في الموقع أمر التدمير. عُزي سبب العطل إلى إشارة توجيه خاطئة تسببت في قيام المرحلة الأولى بمناورات انحراف غير مقصودة. تم تعديل نظام التوجيه لزيادة موثوقيته، وبُذلت جهود لتحسين مراقبة الجودة.

في 17 مارس 1958، نجح صاروخ فانغارد تي في-4 أخيرًا في وضع القمر الصناعي فانغارد 1 في مداره حول الأرض . ولكن في ذلك الوقت، كان صاروخ جونو التابع للجيش الأمريكي قد أطلق بالفعل أول قمر صناعي أمريكي، إكسبلورر 1. وضع صاروخ فانغارد تي في-4 القمر الصناعي فانغارد 1 في مدار مرتفع نسبيًا ( 3966 × 653 كيلومترًا (2464 ميلًا × 406 ميلًا) ). ولا يزال فانغارد 1 ومرحلته الثالثة يدوران في الفضاء كأقدم القطع الأثرية التي صنعها الإنسان. ^{[ 19 ] [ 20 ]}   

فشلت الرحلات الأربع التالية، TV-5 وSLV (مركبة إطلاق الأقمار الصناعية) فانغارد SLV-1 ، وفانغارد SLV-2 ، وفانغارد SLV-3، جميعها، ولكن في 17 فبراير 1959، أطلقت مركبة فانغارد SLV-4 القمر الصناعي فانغارد 2 ، الذي يزن 10.8 كيلوغرامات (24 رطلاً) ، إلى مداره. كانت مركبات SLV هذه هي صواريخ فانغارد "الإنتاجية". كما فشلت مركبتي فانغارد SLV-5 وفانغارد SLV-6 ، ولكن الرحلة الأخيرة في 18 سبتمبر 1959 نجحت في وضع القمر الصناعي فانغارد 3 ، الذي يزن 24 كيلوغراماً (53 رطلاً)، في المدار.  

أُطلق على تلك المهمة الأخيرة اسم "فانغارد تي في-4 بي يو"، لأنها استخدمت مركبة اختبار متبقية، جرى تحديثها بمرحلة ثالثة جديدة، وهي " أليغاني باليستيكس لابوراتوري إكس-248 إيه2 ألتاير" . ^{[ 15 ]} وقد مكّن هذا المحرك الأكثر قوة من إطلاق حمولة أثقل. كما استُخدم مزيج محرك "إيه جيه 10" السائل ومحرك "إكس-248" الصلب ، تحت اسم "إيبل" ، كمرحلة علوية لمركبتي الإطلاق الفضائيتين "ثور" و"أطلس".

تم إطلاق برنامج فانجارد اثنتي عشرة مرة، مع أربع عمليات إطلاق ناجحة فقط: ^{[ 15 ]}

كانت مركبة فانغارد مركبة من ثلاث مراحل: ^{[ 15 ]}

• رقم المرحلة: 1 - الطليعة
  • الكتلة: 7704 كجم (16984 رطل)  
  • الكتلة فارغة: 811 كجم (1788 رطل)  
  • قوة الدفع (في الفراغ): 134.7 كيلو نيوتن (30300 رطل)  
  • Isp (مستوى سطح البحر): 248 ثانية (2.43 كم/ث)  
  • مدة الاحتراق: 145  ثانية
  • القطر: 1.14 متر (3.7 قدم)  
  • الطول: 12.20 متر (40.0 قدم)  
  • المواد الدافعة: الأكسجين السائل / الكيروسين
  • المحركات: جنرال إلكتريك X-405
• رقم المرحلة: 2 - دلتا أ
  • الكتلة: 2164 كجم (4771 رطل)  
  • الكتلة فارغة: 694 كجم (1530 رطل)  
  • قوة الدفع (في الفراغ): 33.8 كيلو نيوتن (7600 رطل)  
  • السرعة النوعية: 271 ثانية (2.66 كم/ث) 
  • مدة الاحتراق: 115  ثانية
  • القطر: 0.84 متر (2.8 قدم)  
  • الطول: 5.36 متر (17.6 قدم)  
  • المواد الدافعة: حمض النيتريك / يو دي إم إتش
  • المحركات: إيروجيت AJ10-37
• رقم المرحلة: 3 - الطليعة 3
  • الكتلة: 210 كجم (460 رطل)  
  • الوزن الفارغ: 31 كجم (68 رطلاً)  
  • قوة الدفع (في الفراغ): 11.6 كيلو نيوتن (2600 رطل)  
  • السرعة النوعية: 230 ثانية (2.3 كم/ث) 
  • مدة الاحتراق: 31  ثانية
  • السرعة النوعية (على مستوى سطح البحر): 210 ثانية (2.1 كم/ث) 
  • القطر: 0.50 متر (1.6 قدم)  
  • الطول: 2.00 متر (6.56 قدم)  
  • المواد الدافعة: صلبة
  • المحركات: جراند سنترال 33KS2800

• قمر فانغارد 1 الصناعي
• قمر فانغارد 2 الصناعي
• قمر فانغارد 3 الصناعي
• برنامج المستكشف
• برنامج سبوتنيك
• صاروخ فايكنغ
• مقارنة بين عائلات صواريخ الإطلاق المدارية
• مقارنة أنظمة الإطلاق المدارية

• غرين، كونستانس، ولوماسك، ميلون، "فانغارد: تاريخ"، SP-4202، الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء، مكتب الطباعة الحكومي، واشنطن العاصمة، 1970
• فورستنر، أبيجيل م.، "جيمس فان ألين: أول ثمانية مليارات ميل"، مطبعة جامعة أيوا، مدينة أيوا، أيوا، رقم ISBN 978-08774599962007
• ماكدوغال، والتر أ.، "السماوات والأرض: تاريخ سياسي لعصر الفضاء"، دار بيسيك بوكس، نيويورك، رقم ISBN 978-15974016541985
• شيهان، نيل، "سلام ملتهب في حرب باردة"، دار فينتج بوكس، نيويورك، رقم ISBN 978-0-679-74549-52009
• ستيلينغ، كورت ر.، "مشروع الطليعة"، دابلداي وشركاه، غاردن سيتي، نيويورك، رقم بطاقة فهرس مكتبة الكونغرس 61-8906، 1961
• ساتون، جورج ب.، "تاريخ محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل"، المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية، ريستون، فيرجينيا، رقم ISBN 1-56347-649-52006

• فانغارد - تاريخ - ناسا SP-4202، مؤرشف على الإنترنت بتاريخ 15 مارس 2008 في موقع Wayback Machine
• مركبة إطلاق الأقمار الصناعية فانغارد: ملخص هندسي - ناسا (ملف PDF)
• نماذج ورقية مجانية لصواريخ فانجارد
• من روبرت غودارد إلى فانغارد. مؤرشف بتاريخ 5 فبراير 2009 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).