شاتل ها چگونه کار مي کنند؟(1)

برنامه شاتل هاي فضايي در تاريخ 26 ساله خود موفقيت ها و نزول هايي به خود ديده است. اين ناوگان فضانوردان زيادي را به ماموريت هاي مختلف برده است که اين به دستاوردهاي علمي فراواني انجاميده، با اينکه اين هزينه هاي فراواني داشته است. در سال 1986 چلنجر(challenger) در حين شروع ماموريت منفجر شد. در سال 2003 نيز کلمبيا (Columbia) بر افراز تگزاس از بين رفت. از زمان اتفاقي که براي کلمبيا افتاد، شاتل ها دچار تغييراتي براي افزايش امنيت خود شده اند.

در اين مقاله به بررسي تکنولوژي پروازي NASA در شاتل ها پرداخته و تغييراتي که براي امنيت آن ايجاد شده را از نظر مي گذرانيم.

ابتدا بياييد قسمت هاي يک شاتل براي انجام يک عمليات معمولي را ببينيم:

• 2 بوستر راکت جامد(SRB) - براي شروع پرواز

• محفظه سوخت خارجي (ET)- حامل سوخت براي شروع پرواز

• مدار گرد(orbiter)- حمل کننده فضانوردان و وسايل

يک نمونه عمليات شامل قسمت هاي زير است:

رسيدن به مدار

   • برخاستن

   • صعود

   • مانور گردشي

 بازگشت

   • گردش

   • باز ورود

  • فرود آمدن

يک عمليات معمولي هفت تا هشت روز به طول مي انجامد ولي مي تواند تا 14 روز ادامه يابد که اين بستگي به اهداف عمليات دارد.

اکنون به مراحل عمليات نگاهي مي اندازيم:

پرتاب شاتل فضايي

براي پرتاب شاتل 2.5 ميليون کيلوگرمي به مدار 643 کيلومتري بالاي زمين، از مولفه هاي زير استفاده مي شود:

• دو راکت تقويت کننده سوخت جامد

• سه موتور اصلي

• تانکر سوخت خارجي

• سيستم مانور گردشي

راکت هاي تقويت کننده سوخت جامد(SRB)

SRBها راکت هاي سوخت جامدي هستند که بيشترين سهم(71 درصد) را در توليد نيروي مورد نياز براي بلند شدن شاتل فضايي از سکوي پرتاب دارند. به علاوه، SRB ها تمام وزن گرداننده شاتل و تانکر سوخت روي سکوي پرتاب را پشتيباني مي کنند.

هر SRB قسمت هاي زير را دارد:

• موتور جامد راکت: محفظه، محرک، گيرانه، نازل

• محرک جامد: سوخت، اکسيد کننده، کاتاليست، بايندر، قسمت بهبود دهنده

• ساختار مفصلي

• رزين سنتزي بين مفاصل

• ادوات پروازي

• سيستم هاي ريکاوري

• مواد منفجره

• سيستم هاي کنترل پروازي

• مکانيزم خود تخريبي براي آزمايش

بدليل اينکه SRB ها موتورهاي سوخت جامد هستند بعد از آتش گرفتن ديگر نمي توان آنها را خاموش کرد به همين دليل آخرين مولفه اي هستند که آتش مي گيرند.

موتورهاي اصلي

گردنده داراي 3 موتور اصلي مي باشد که درانتهاي بدنه قرار دارد. هر موتور 4.3 متر طول، 2.3 متر قطر و 3039 کيلوگرم وزن دارد.

موتورهاي اصلي 29 درصد نيروي بلند شدن از سکو را توليد مي کنند. موتورها هيدروژن و اکسيژن مايع مي سوزانند که در تانکر خارجي سوخت ذخيره مي شوند. آنها هيدروژن و اکسيژن مايع را از تانکر خارجي با سرعت حيرت آوري دريافت مي کنند، سرعتي معادل تخليه يک استخر پر در 10 ثانيه ! سوخت در يک پيش محفظه به صورت جزئي مي سوزد تا فشار زيادي توليد کند و گازهاي داغ توربو پمپ (پمپ هاي سوخت) را به حرکت درآورند. سپس سوخت در درون محفظه اشتعال اصلي سوخته و بخار آب نازل را با نيرويي در حدود 6000 مگاپاسکال آزاد مي شود. هر موتور در حدود 1668083 تا 2090664 نيوتن نيرو توليد مي کند.

تانکر خارجي سوخت

همانطور که در بالا اشاره شد، سوخت لازم موتورها در تانکر خارجي قرار دارد. تانکر خارجي 48 متر طول و 8.4 متر قطر دارد. زماني که خالي است وزني معادل 35455 کيلوگرم دارد و حدود 2 ميليون ليتر سوخت حمل مي کند.

تانکر خارجي از آلومينيوم و مواد مرکب آلومينيومي ساخته شده است که دو تانکر جداگانه داخلي دارد، تانکر بالايي مخصوص اکسيژن و تانکر پاييني مخصوص هيدروژن است که فضايي بين آنها وجود دارد. هر تانکر داراي بافل هايي است که حرکت سوخت در درون را تعديل مي کند. سوخت از هر تانکر توسط يک لوله به قطر 43 سانتيمتر به بيرون از تانکر و به سمت موتورهاي اصلي شاتل جاري مي شود. از ميان اين خطوط، اکسيژن مي تواند با حداکثر سرعتي حدود 17600 گالن بر دقيقه و هيدروژن مي تواند با حداکثر سرعتي حدود 47400 گالن بر دقيقه عبور کند. روي تانکر سوخت بوسيله لايه اي مخصوص پوشيده مي شود. اين ايزوله کننده سوخت را خنک نگه داشته و از گرمايي که مخزن بر اثر فرسايش حين حرکت با هوا دارد حفاظت مي کند. وقتي کلمبيا در سال 2003 پرتاب شد، قطعات فوم ايزوله کننده تانکر را شکست و بال چپ گرداننده را معيوب کرد که اين باعث از بين رفتن آن شد.

ادامه دارد...

تهيه کننده محسن مرادي