شاتل فضايي: از پرتاب تا بازگشت
نويسنده:شهرام يزدان پناه
از لحظه ي آغاز شمارش معكوس براي پرتاب شاتل تا لحظه ي بازگشت به زمين چه مراحلي طي مي شود؟ پيش از شمارش معكوس چه كارهايي انجام مي شود؟ لحظه هاي دلهره آور ابتداي پرتاب چطور بر فضانوردان مي گذشت؟
مكان:ايالات متحده آمريكا، ايالت فلوريدا، مركز فضايي كندي
شمارش معكوس براي پرتاب شاتل فضايي از حدود72 ساعت پيش شروع شده است و زمان سنج الكترونيك بزرگ مستقر در مركزكنترل پرواز نشان مي دهد كه اندكي بيش از 9 دقيقه ي ديگر، غرشي مهيب مركز فضايي كندي را به لرزه در خواهد آورد و در پي آن مأموريتي جديد در مدار زمين آغاز خواهد شد كه نويد بخش كاوشي جديد در كيهان خواهد بود. تا به امروز همه ي 135 مأموريت شاتل در مركز فضايي كندي پرواز كرده اند. آخرين پرواز هم در 17 تير امسال از همين پايگاه فضايي راهي مدار كم ارتفاع زمين شد تا آخرين ديدار شاتل هاي فضايي را با ايستگاه فضايي بين المللي رقم بزند.
در سال 1945 ميلادي، و سال ها پيش از اين كه نخستين ماهواره اي زميني راهي فضا شود، يك ژنرال ارتش آلمان نازي به نام والتر دورنبرگر، كه پس از سقوط هيلتر به آمريكا نقل مكان كرده بود، پيشنهاد ساختن هواپيمايي را به كميته ي ملي هوانوردي آمريكا داد كه مي توان آن را پايه و اساس طرح وسايل نقليه ي رفت و برگشتي به فضا دانست. اين طرح، كه بعدها نام پروژه ي ايكس-15 را به خود گرفت، با طرح هاي متجددانه ي بعد از خود تكميل و تصحيح شد.
در اواسط دهه ي شصت، نيروي هوايي ايالات متحد آمريكا با اين تصور كه وسيله ي حمل و نقل با قابليت استفاده ي مجدد موجب كاهش هزينه هاي سرسام آور سفرهاي فضايي خواهند شد، ايده ي ساخت و يك پرتاب فضايي نسل جديد را مطرح كرد. در سال1968/1347 ناسا رسماً آمادگي خود را براي دريافت پيشنهادنامه اي براي ساختن وسيله ي نقليه ي فضايي را، كه قادر به بازگشت به زمين مانند يك هواپيما باشد، اعلام كرد و به اين ترتيب شاتل هاي فضايي قدم به دنياي زميني ها گذاشتند.
گفتيم كه فقط 9 دقيقه تا صدور فرمان آتش موتورهاي شاتل فضايي باقي مانده است. نه دقيقه زمان كمي به نظر مي رسد اما براي هفت فضانوردي كه در كابين سرنشينان اين شاتل فضايي انتظار بي وزني را مي كشند، مي توانيد طولاني ترين لحظات زندگي شان باشد. هر لحظه امكان دارد به هر علت شناخته يا ناشناخته اي شمارش معكوس متوقف، و پرواز به پنجره ي پرتاب بعدي موكول شود.
يكي از مهم ترين علت هاي به تأخير افتادن سفرهاي شاتل فضايي بدي آب و هوا بوده است. وقتي صحبت از بدي آب و هوا مي كنيم، باد و باران و برف و طوفان آن قدرها مهم نيست كه رعد و برق اهميت دارد. بدنه ي خارجي شاتل هاي فضايي نيز مانند اكثر هواپيماهايي كه در دهه ي 70/50 طراحي شده اند از آلومينيوم و ساير مواد شيميايي، و البته در شاتل فضايي، مانند هواپيماهاي تجاري، قطعاً از خدمه و تجهيزات حساس الكترونيكي اين فضاپيما در برابر تخليه ي الكتريكي مراقبت مي كند اما آن چه باعث مي شود الكتريسته
خب اگر هوا خوب و آفتابي باشد، ايراد و اشكالي در بدنه و دستگاه ها نباشد، و همه چيز خوب پيش برود شمارش گر الكترنيكي به كار شمارش معكوس خود ادامه مي دهد. شمارش معكوس كه تا هر لحظه اي پيش از ثانيه ي سي و يكم پيش از پرتاب قابل قطع شدن است چون بعد از آن، عمليات شمارش معكوس از اختيار مركز كنترل زميني خارج مي شود و كامپيوتر همه منظوره ي شاتل اين وظيفه را به عهده مي گيرد.
خب، طبيعي است كه انتظار داشته باشيد كامپيوتر همه منظوره ي شاتل كامپيوتري خارق العاده و پيشرفته باشد كه قادر است ميليون ها محاسبه ي پيچيده را در هر ثانيه انجام بدهد و دستورهاي لازم را صادر كند.البته كه طبيعي است فضاپيماي چند ميليارد دلاري غول پيكري كه قرار است بارها به فضا سفر كند، به جو زمين بازگردد، مانند هواپيما پرواز كند، و به نرمي و به صورت خودكار در باند فرودگاهي مشخص بر زمين بنشيند، بايد متكي به قدرت پردازش ابركامپيوتري چندميليون دلاري باشد كه دهه ها از همتايان تجاري خود جلوتر است. اما در كمال تأسف بايد كاخ آرزوهاي تان را خراب كنم! كامپيوتر همه منظوره ي شاتل فضايي تا سال 1991/1370، يعني زماني كه شاتل فضايي انديور ساخته شد، يك آي بي ام مدل 5051 بود كه همه ي قدرت پردازش آن در سي پي يوي 500 كيلوبايتي كامپيوتر خلاصه مي شد. به عبارتي جعبه ي بازي 360 Xbox خانگي شما 200 برابر قدرتمند و سريع تر از كامپيوتر شاتل هاي فضايي در آن زمان عمل مي كند.
اجازه دهيد مجدداً به شمارش معكوس بر گرديم. ديديم كه 31 ثانيه مانده به پرتاب شاتل فضايي، كنترل فرمان از مركز كنترل زميني به كامپيوتر شاتل فضايي منتقل مي شود. ثانيه ها با سرعت مي گذرند تا به 16 ثانيه پيش از پرتاب مي رسيم. در اين لحظه سامانه ي ضد صوت سوار شده بر سكوي پرتاب، حجم عظيمي از آب را بر سطح سكو و صفحه هاي شعله پخش كن زير موشك هاي كمكي سوخت جامد مي ريزد. يك ميليون و سيصد هزار ليتر آب ريخته شده كمك خواهد كرد تا علاوه بر مراقبت از سكوي پرتاب در برابر حرارت ناشي از عملكرد موتورها، شاتل فضايي و ملحقات آن نيز از خطر انعكاس عظيم صوتي، ناشي از روشن شدن موتورهاي موشك، در امان باقي بمانند.
حالا به دهمين ثانيه پيش از پرتاب رسيده ايم و ناگهان زير هر كدام از سه موتور اصلي شاتل فضايي جرقه هايي پديدار مي شود كه تا روشن شدن كامل موتورها باقي خواهد ماند. اين رشته ي قدرتمند جرقه به منظور آتش زدن گازهاي محترقه اي است كه احتمالاً در دهانه ي خروجي مخروطي شكل موتورها به دام افتاده اند. اين گازهاي اشتعال پذير در صورتي كه پيش از روشن شدن موتورها نسوزند و از بين نروند، مي توانند موجب افزايش احتمالي فشار در داخل موتور در هنگام استارت بشوند و خطر انفجار آن را فراهم آورند. هم زمان توربوپمپ هاي قدرتمند شاتل فضاي محفظه ي احتراق را با تركيب مناسبي از هيدروژن و اكسيژن مايع پر مي كنند. در اين زمان كه كامپيوتر شاتل، پس از دريافت اطلاعاتي مبني بر شرايط مناسب از حس گرهاي نصب شده در موتور، دستور احتراق و استارت موتورهاي شاتل را صادر مي كند.
سه موتور اصلي نصب شده در انتهاي بدنه ي مدارگرد شاتل فضايي دقيقاً 66 ثانيه پيش از آغاز پرواز اين فضاپيماي شگفت انگيز، روشن مي شوند، البته قابل ذكر است كه سه موتور شاتل هم زمان روشن نمي شوند. بين روشن شدن هر موتور تا موتور قبلي اندكي بيش از يك دهم ثانيه اختلاف زمان وجود دارد. وقتي كه نيروي پيشران هر موتور به نود درصد مقدار اسمي آن برسد، كامپيوتر شاتل فضايي دهانه ي مخروطي شكل موتور را به سمت وضعيت پرتاپ مي چرخاند. دود سفيدي كه در اين لحظات در سمت جنوب سكوي پرتاب مشاهده مي شود در واقع بخار ناشي از تبخير آب سامانه ي ضد صوتي است كه حدود 25 ثانيه پيش روي سطح زيرين سكو ريخته شده بود.
اگر ظرف سه ثانيه آينده، هر سه موتور اصلي نتوانند به 100 درصد توان اسمي خود برسند، كامپيوتر شاتل عمليات پرتاب را متوقف خواهد كرد. تا به امروز پنج بار اين اتفاق در مأموريت هايSTS،
شود. انحراف تدريجي شاتل فضايي از مسير عمودي پرواز را نمي توان با ديدن فيلم هايي كه از سطح زمين گرفته مي شود مشاهده كرد چون معمولاً بخش بزرگي از اين مانور پس از گذر موشك از مرحله ي بيشترين بار ديناميكي انجام مي شود؛ يعني زماني كه شاتل فضايي قرار دارد. اما آن چه مهم است دانستن اين نكته ي فني است كه در نهايت وقتي موتورهاي شاتل فضايي خاموش مي شوند، اين فضاپيما فقط حدود 400 كيلومتر از سطح زمين فاصله گرفته درحالي كه سرعت افقي آن معادل 28 هزار كيلومتر بر ساعت است.
با طي شدن زمان، سوخت باك اصلي و موتورهاي سوخت جامد مي سوزد و شاتل سبك تر مي شود، در حالي كه نيروي پيشران ثابت باقي مانده است. از اين رو لحظه لحظه پر شتاب شاتل فضايي افزوده مي شود. براي جلوگيري از واپاشي اين موشك فضايي در لحظه ي گذر از مرحله ي بيشترين بار ديناميكي، خلبان خودكار شاتل را به برداشتن پا از پدال گاز، نيروي پيشران سه موتور اصلي شاتل فضايي از ديوار صوتي گذر مي كند و وارد محدوده ي فراصوت پرواز خود مي شود. 70 ثانيه پس از آغاز پرواز شاتل، دوباره كامپيوتر مركزي بر پدال گاز فشار مي آورد تا بيشترين نيروي پيشران توليد شود.
هنگامي كه عقربه هاي ساعت نشان بدهند كه 126 ثانيه ي دلهره آور از پرواز شاتل گذشته است، پيچ هاي انفجاري كه موشك هاي كمكي سوخت جامد را به شاتل وصل كرده اند منفجر مي شوند تا با جدا كردن اين موشك ها شاتل را وارد مرحله ي جديدي از پرواز خود به فضا كنند. موشك هاي جانبي كوچكي باعث جداشدن و دورشدن بوسترهاي سوخت جامد و مخزن بزرگ و نارنجي رنگ سوخت از مدار گرد مي شوند. سپس با بازشدن چتر نجات، اين بوسترها به آرامي در اقيانوس فرود مي آيند تا براي استفاده ي بعدي شارژ شوند. شاتل از اين به بعد فقط با تكيه بر سه موتور اصلي خود به مسير منحني شكلش ادامه مي دهد. در اين مرحله نيروي پيشران توليد شده در سه موتور اصلي از وزن اين پرنده كمتر است و بنابراين سرعت عمودي شاتل به تدريج كاهش مي يابد اما پس از طي مدتي و با ادامه ي سوختن سوخت، شاتل سبك تر مي شود و به تدريج نيروي پيشران بر وزن پيشي مي گيرد و شاتل دوباره صعود را از سر مي گيرد.
در اين مرحله از پرواز شاتل فضايي، فضاپيما تقريباً به صورت افقي پرواز مي كند هر چند دماغه ي شاتل اندكي بالاتر از افق قرار دارد تا ارتفاع مطلوب نيز به آهستگي به دست آيد. فراموش نكنيد آن چه در نهايت در مدار مورد نياز است ارتفاع مداري مشخص و سرعت افقي بسيار زياد است. بنابراين بخش بزرگي از انرژي توليد شده در موتورهاي موشك فضايي بايد صرف تأمين سرعت افقي شود.
خب، حالا كه به ثانيه هاي پاياني فاز پرتاب شاتل فضايي رسيده ايم، وزن شاتل آنقدر كاهش پيدا كرده است كه اگر موتورهاي اصلي آن همچنان با تمام توان به پيش برانند شتاب فزاينده ي شاتل از مرز سه برابر شتاب جاذبه ي زمين، كه به اختصار g ناميده مي شود، فراتر خواهد رفت.استاندارد آمريكايي مي گويد كه حد فشار وارد بر فضانورد بايد در محدوده ي سه برابر شتاب جاذبه ي زمين باقي بماند. هرچند روس ها چندان هم در اين باره مقيد نيستند و فضانورداني كه با سايوز روسي به فضا سفر كرده اند تا چهار g را نيز تجربه كرده اند. اگر شما 70 كيلوگرم وزن داشته باشيد در كپسول فضايي سايوز تا 280 كيلوگرم سنگين خواهيد شد.شايد بهتر باشد رژيم بگيريد! در هر حال براي جلوگيري از شتاب رو به افزايش شاتل فضايي، خلبان خودكار براي بار دوم پدال گاز را رها مي كند تا با كاهش نيروي پيشران از افزايش بيشتر شتاب جلوگيري كند.
پيش از اين كه همه ي اكسيژن و هيدروژن موجود در باك هاي خارجي شاتل فضايي سوزانده شود، موتورهاي اصلي خاموش مي شوند تا از خرابي پمپ هاي سوخت در اثر خشك كردن جلوگيري شود. معمولاً ابتدا اكسيژن و سپس هيدروژن را قطع مي كنند زيرا تجربه نشان داده كه ديگر روش هاي خاموش كردن موتور ممكن است نتايج ناخوشايندي به بار آورد. اكسيژن خالص در برخورد با فلز داغ اجزاي داخلي موتور و در غياب هيدروژن ممكن است باعث خوردگي شديد موتور شود.
در اين مرحله، تانك خارجي محتوي اكسيژن و هيدروژن مايع با انفجار پيچ هاي نگه دارنده ي خود،رها مي شود و به جو زمين فرو مي غلتند.در هنگام سقوط به زمين، ابتدا فوم عايق حرارتي آن مي سوزد و سپس بدنه ي تانک به شدت داغ مي شود. هيدروژن و اكسيژن باقي مانده در تانك منبسط مي شوند تا در نهايت باعث انفجار آن به قطعات كوچك شوند. به اين ترتيب، از سقوط قطعات بزرگ و احتمال برخورد آن ها با هر شناوري در اقيانوس آرام يا هند جلوگيري مي شود.
اگر به هر علتي شاتل فضايي را در اين مرحله به حال خود رها كنيم شاتل نيز، مانند تانك خارجي سوخت، به زمين باز مي گردد. پس هنوز فرايند تزريق در مدار کاملاً انجام نگرفته است. مهم ترين علتي که فرايند تزريق مداري شاتل هاي فضايي را اين گونه طراحي كرده اند را مي توان در يك كلمه ي خوشايند خلاصه كرد: امنيت.
چنان چه به هر علتي، پس از جدا شدن باك خارجي سوخت، درب هاي بخش بار شاتل فضايي باز نشوند يا موتورهاي مانور مداري آن، كه براي بردن شاتل به مدار مطلوب و بازگرداندن آن به زمين لازم است، عمل نكنند يا به هر علتي كامپيوتر مركزي شاتل ايرادي در زير سامانه هاي مشاهده كند، شاتل را به حال خود رها مي كند تا به سان تك سنگي به سمت زمين سقوط كند. البته ناگفته نماند كه خلبان خودكار همه ي مراحل اين سقوط را كنترل مي كند تا شاتل در يكي از فرودگاه هاي اضطراري در آفريقا يا اروپا، كه براي چنين مواقعي تدارك ديده شده اند، فرود آيد. اين فرودگاه ها از يك هفته پيش از زمان پرتاب شاتل هاي فضايي، شاهد رفت و آمدهاي فراوان پرسنل ناسا شامل تكنسين ها، مهندس ها، دانشمندان و گروه هاي نجات هستند. تجهيزات فراوان امدادرساني، هواپيماي نجات، و پرسنل مجهز ناسا نيز از 48 ساعت پيش از آغاز سفر فضايي شاتل در حالت آماده باش كامل فرودگاه را در اختيار مي گيرند.
در زماني كه شاتل هاي فضايي مشغول انجام دادن مأموريت مداري خود هستند فرودگاه هاي فراواني در سرتاسر سياره ي زمين، از فرودگاهي تفديده در صحراي استراليا تا باند يخ زده ي در ايسلند، براي فرود اضطراري آن ها آمادگي دارند. اما اگر موتورهاي مانور مداري به درستي عمل كنند، شاتل فضايي اندك اندك مدار خود را اصلاح مي كند ارتفاع خود را افزايش مي دهد تا سرانجام به ارتفاع حدود 380كيلومتري زمين مي رسد؛ يعني جايي كه مي تواند با ايستگاه بين المللي فضايي ملاقات كند. علي رغم اين كه همه ي اين اتفاقات افتاده تا مأموريت اصلي شاتل در مدار انجام شود، براي آن دوره ي زماني ما حرف زيادي براي گفتن نداريم جز امور روزانه فضانوردان و انجام دستوراتي كه ماه ها براي ثانيه به ثانيه آن تمرين كرده بودند.
اگر همه چيز خوب پيش برود و ايرادي مشاهده نشود شاتل فضايي، درحالي كه بخش بالايي آن رو به زمين و انتهاي فضاپيما در جهت حركت مداري قرار دارد، موتورهاي مانور مداري خود را روشن مي كند. نيروي پيشران توليد شده در جهت خلاف حركت شاتل باعث كاهش انرژي مداري آن مي شود. موتورها، كه سه دقيقه كار مي كنند، سرعت مداري شاتل فضايي را حدود 320 كيلومتر بر ساعت كاهش مي دهند. همين مقدار كاهش، كافي است تا مسير شاتل فضايي را به سمت برخورد با جو غليظ زمين برگردد كه دماغه ي آن با خط افق 40 درجه زاويه دارد. همه ي اين عمليات ترمزگيري و چرخش از زماني آغاز مي شود كه شاتل حدوداً در سوي ديگر كره ي زمين نسبت به باند فرود خود قرار دارد. از اين لحظه فقط 70 دقيقه باقي مانده است تا چرخ هاي شاتل فضايي باند فرودگاه را لمس كند و اين مدت، بي شك پراضطراب ترين هفتاد دقيقه زندگي هفت فضانوردي خواهد بود كه سوار بر شاتل راه بازگشت به خانه را در پيش گرفته اند.
علي رغم اين كه دانشمندان همه بر اين باورند كه خط كارمن، يعني ارتفاع 100 كيلومتري از سطح زمين، مرز بين هوانوردي و فضانوردي است مهندساني كه وظيفه ي طراحي فرايند بازگشت محموله هاي فضايي را بر عهده دارند عموماً ارتفاع 120 كيلومتري را خط گذر از فضا به هوا مي دانند. علت اين امر به تفاوت بسيار چشمگير در سرعت فضاپيما در آن محدوده ي ارتفاعي در زمان پرواز به فضا و لحظه ي پر اضطراب سقوط به زمين وابسته است كه باعث مي شود در آن محدوده ي20 كيلومتري نيز، علي رغم جو بسيار رقيق، اثرات مقاومت آيروديناميكي و پلاسمايي چشمگيري در زمان بازگشت به زمين مشاهده شود.
وقتي ارتفاع پروازي شاتل به حدود 120 كيلومتري مي رسد، اثرات برخورد با جو غليظ زمين اندك اندك خود را نمايان مي كند. حالا فقط 35 دقيقه ي ديگر تا فرود در فرودگاه باقي مانده است. سرعت زياد شاتل فضايي در اين مرحله مولكول هاي اندك جو زمين را، كه به آن برخورد مي كنند، آن قدر برافروخته مي كند كه آن ها براي رهايي از آن دماي وحشتناك حاضر مي شوند با فدا و رها كردن چند تايي الكترون، خود را خنك كنند و اين شروع فازي حساس از مأموريت شاتل فضايي است. دماي بسيار زياد باعث مي شود مولكول هاي هوا در اطراف شاتل يونيزه شوند و از ديد فضانوردان شعله اي زيبا اطراف را فرا مي گيرد كه به اعتراف بسيار يكي از اغوا كننده ترين صحنه هاي طبيعت است.
يونيزه شدن هوا دراطراف كپسول بازگشتي فضاپيماهاي قديمي مانند آپولوها باعث مي شد تا ارتباط راديويي فضاپيما با مركز كنترل زميني براي دقايقي، كه اتفاقاً لحظات بسيار حساس و حياتي نيز بودند، قطع شود. اما امروزه و به ويژه در شاتل هاي فضايي، طراحي سكان عمودي به گونه اي انجام شده است تا پلاسماي حاصل از يونيزه شدن مولكول هاي هوا بر بخشي از آن اثر نگذارند. آنتن كوچكي در آن ناحيه از دم، دايم اطلاعاتي حياتي و به ويژه مكالمه ي فضانوردان با يكديگر و مركز كنترل زميني را به ماهواره اي پشت سر شاتل(در اين روزها هميشه مي توان ماهواره اي را در هر جايي از فضا پيدا كرد!) ارسال مي كنند تا سپس به زمين فرستاده شود.
اين مرحله از پرواز شاتل فضايي، داغ ترين مرحله ي عملياتي آن است. دما در بعضي از سطوح آن قدر بالا مي رود كه هيچ فلزي در دنيا توان مقابله با آن را ندارد و به همين سبب است كه بخش هايي از بدنه ي شاتل را با كاشي هاي سراميكي عايق مي پوشانند تا از فضانوردان و ساير تجهيزات شاتل محافظت شود.
در حين فرود و در زمان برخورد با جو غليظ زمين، موتورهاي جت كوچكي كه در سرتاسر بدنه ي شاتل نصب شده اند به كمك شهپرها و بالك هاي روي دم و بال هاي شاتل تلاش مي كنند تا اين فضاپيما را، كه اكنون ديگر بيشتر هواپيما شده است، با زاويه ي دماغه ي 40 درجه بالاتر نسبت به مسير پرواز فرود آورند. ناگفته نماند كه همه ي اين عمليات پيچيده و حساس بر عهده ي كامپيوتر مركزي شاتل است. چهل درجه زاويه اي بهينه است كه، ضمن كاهش مؤثر سرعت شاتل در مرحله ي فرود، از داغ شدن بيش از حد آن نيز جلوگيري مي كند. در علم آيروديناميك به زاويه ي دماغه ي وسيله ي نسبت به مسير حركت، زاويه ي حمله مي گويند. فرود با زاويه ي حمله ي 40 درجه، درحالي كه سرعت حدود 20 تا 25 هزاركيلومتر بر ساعت است، فقط دمايي باورناپذير توليد نمي كند. يكي از مشكلات اساسي چنين فرودي عملاً فرودنيامدن است! شاتل فضايي به سبب طراحي هواپيما مانند خود به هيچ وجه نمي تواند با چنين شرايطي فرود بيايد و، مانند يك گلايدر، بر عكس اوج هم مي گيرد. از طرفي كم كردن زاويه ي حمله بيش از اين مقدار باعث افزايش سرعت فرود و در نتيجه افزايش دماي سطحي بدنه ي شاتل مي شود كه البته اصلاً مقدور نيست. بنابراين طراحان شاتل فضايي چند خطي كد به برنامه ي فرود آن اضافه كرده اند تا در اين مرحله از فرود، شاتل ضمن حفظ زاويه ي حمله ي 40 درجه چند باري به پهلو بغلتد و مانور S- مانندي را انجام بدهد. اين غلت، كه گاهي تا 75 درجه نيز مي رسد، باعث مي شود شاتل علاوه بر سرعت گيري در جهت فرود، به سمت جانبي نيز سرعت بگيرد و عملاً شرايطي فراهم مي شود تا شاتل محدوديت هاي چند گانه اي را، كه برايش مزاحمت ايجاد كرده بودند، دور بزند.
درحالي كه فقط ده دقيقه تا فرود باقي مانده است، مدار گرد شاتل فضايي در ارتفاع 40 كيلومتري زمين همچنان با سرعت سرسام آور 10 هزار كيلومتر بر ساعت پرواز مي كند. دماي سطح زيرين مدار گرد شاتل در اين مرحله به حدود 1600 درجه سانتي گراد كاهش پيدا مي كند اما همچنان به قدر كافي داغ است تا فولاد را آب كند. حالا ديگر غلظت جو زمين آن قدر افزايش پيدا كرده است كه مي توان كنترل مدار گرد را با بالك هاي آيروديناميكي انجام داد و خلبان شاتل خود را براي به دست گرفتن سكان پرافتخار آن آماده مي كند.
زماني كه شاتل فقط يك و نيم دقيقه با زمان فرود فاصله دارد، هنوز در حال جولان دادن در ارتفاع 4 كيلومتري زمين است. خلبان فضاپيما بايد به سرعت ارتفاع را كم كند. سرعت كاهش ارتفاع تقريباً 20 برابر جت هاي مسافري است.
حالا مدارگرد شاتل فضايي به ارتفاع سه كيلومتري زمين رسيده است و بنابراين فقط 12 كيلومتر با باند فرود فاصله دارد. اكنون بالك هاي آيروديناميكي آن براي ترمزگيري هوايي باز مي شوند. خلبان با انجام دادن اين كار سرعت شاتل را از 680 كيلومتر بر ساعت به 340 كيلومتر بر ساعت در لحظه ي تماس چرخ ها با زمين كاهش مي دهد. براي مقايسه بد نيست بدانيد كه سرعت يك هواپيماي جت در اين لحظه از پرواز حدود 250 كيلومتر بر ساعت است.
سرانجام، ابتدا چرخ هاي عقبي باند فرودگاه را لمس مي كنند و سپس چترهاي ترمزي باز مي شوند. بدين ترتيب، سرعت كاهش مي يابد به گونه اي كه فقط چند ثانيه بعد، زماني كه چرخ هاي جلويي به سطح زمين مي رسند، سرعت شاتل به حدود 150 كيلومتر بر ساعت كاهش يافته و اينك همه، از جمله خانواده و دوستان هفت فضانورد، مي توانند نفس راحتي بكشند چون هنوز كار تمام نشده است.
خب، برعكس يك سفر هوايي، فضانوردان نمي توانند بلافاصله انتظار رسيدن پلكان متحرك و پياده شدن از فضاپيما را داشته باشند. فضاپيما براي دقايقي طولاني روي باند، و درحالي كه فقط سامانه هاي حفاظت از حيات آن كار مي كنند، به حال خود رها مي شود تا خنك شود. درهمين حال، خدمه ي زميني اطراف شاتل را براي يافتن نشتي هيدروژن، هيدرازين، منومتيل هيدرازين، نيتروژن، تتروكسايد، و آمونياك كه در اقدامات احتياطي لازم را به عمل آورند تا از بروز هرگونه حادثه يا مسموميت خدمه ي زميني و پروازي جلوگيري شود. حدود يك ساعت پس از فرود شاتل فضايي، اقدامات اوليه براي تخليه ي مواد زايد و سوخت باقي مانده در شاتل آغاز مي شود. در همين زمان پزشكي به داخل كابين مي رود تا فضانوردان را از نظر پزشكي معاينه كند و تازه پس از اين مرحله است كه خدمه ي پروازي شاتل، پس از معمولاً دو هفته سفر فضايي، دوباره مي توانند اكسيژن تازه تنفس كنند و از عطر طبيعت لذت ببرند.
سفر با شاتل فضايي، علي رغم ظاهر بسيار پيچيده و فناورانه ي آن، آن قدرهاي هم ايمن نبوده است. درتارخ 30 ساله ي پرواز شاتل ها دو شاتل فضايي در جو زمين، يكي موقع برخاستن( شاتل فضايي چلنجر) و ديگري موقع نشستن(شاتل فضايي كلمبيا)، منفجر شده و در نتيجه 14 فضانورد جان خود را از دست داده اند. نتايج تحقيقات جديدي بر ملا كرده كه تا پيش از فاجعه ي كلمبيا احتمال انفجار در شاتل ها فضايي يك به نه بوده است؛ به اين مفهوم كه از هر 9 پرواز شاتل، ممكن بود يك فاجعه رخ بدهد اما امروز، و پس از بازبيني هاي فراوان، احتمال بروز فاجعه در شاتل ها تا يك درصد كاهش يافته است.
پس از آخرين پرواز شاتل فضايي آتلانتيس، كه براي نخستين بار فقط چهارفضانورد را به خود به فضا برد، پرونده ي شاتل هاي فضايي براي هميشه بسته شد. شاتل هاي فضايي طي عمر 30 ساله ي خود خدمات، شادي ها و اشك هاي فراواني را براي زمينيان به ارمغان آوردند. ادعا شده كه مهندسان و تكنسين ها و دانشمنداني كه روي اين طرح عظيم كار كرده اند از پنج قاره ي جهان و تقريباً بيش از نصف كشورهاي دنيا بودند. شاتل هاي فضايي پس از بازنشستگي به موزه هايي در سرتاسر ايالات متحده آمريكا منتقل خواهند شد تا نمادي باشند از توانايي هاي فناورانه ي زمينيان و براي هميشه الهام بخش دل هاي عاشقي باشد كه آينده ي خود را در فضا جست و جو مي كنند.
منبع: نشريه نجوم، شماره 208
مكان:ايالات متحده آمريكا، ايالت فلوريدا، مركز فضايي كندي
شمارش معكوس براي پرتاب شاتل فضايي از حدود72 ساعت پيش شروع شده است و زمان سنج الكترونيك بزرگ مستقر در مركزكنترل پرواز نشان مي دهد كه اندكي بيش از 9 دقيقه ي ديگر، غرشي مهيب مركز فضايي كندي را به لرزه در خواهد آورد و در پي آن مأموريتي جديد در مدار زمين آغاز خواهد شد كه نويد بخش كاوشي جديد در كيهان خواهد بود. تا به امروز همه ي 135 مأموريت شاتل در مركز فضايي كندي پرواز كرده اند. آخرين پرواز هم در 17 تير امسال از همين پايگاه فضايي راهي مدار كم ارتفاع زمين شد تا آخرين ديدار شاتل هاي فضايي را با ايستگاه فضايي بين المللي رقم بزند.
در سال 1945 ميلادي، و سال ها پيش از اين كه نخستين ماهواره اي زميني راهي فضا شود، يك ژنرال ارتش آلمان نازي به نام والتر دورنبرگر، كه پس از سقوط هيلتر به آمريكا نقل مكان كرده بود، پيشنهاد ساختن هواپيمايي را به كميته ي ملي هوانوردي آمريكا داد كه مي توان آن را پايه و اساس طرح وسايل نقليه ي رفت و برگشتي به فضا دانست. اين طرح، كه بعدها نام پروژه ي ايكس-15 را به خود گرفت، با طرح هاي متجددانه ي بعد از خود تكميل و تصحيح شد.
در اواسط دهه ي شصت، نيروي هوايي ايالات متحد آمريكا با اين تصور كه وسيله ي حمل و نقل با قابليت استفاده ي مجدد موجب كاهش هزينه هاي سرسام آور سفرهاي فضايي خواهند شد، ايده ي ساخت و يك پرتاب فضايي نسل جديد را مطرح كرد. در سال1968/1347 ناسا رسماً آمادگي خود را براي دريافت پيشنهادنامه اي براي ساختن وسيله ي نقليه ي فضايي را، كه قادر به بازگشت به زمين مانند يك هواپيما باشد، اعلام كرد و به اين ترتيب شاتل هاي فضايي قدم به دنياي زميني ها گذاشتند.
گفتيم كه فقط 9 دقيقه تا صدور فرمان آتش موتورهاي شاتل فضايي باقي مانده است. نه دقيقه زمان كمي به نظر مي رسد اما براي هفت فضانوردي كه در كابين سرنشينان اين شاتل فضايي انتظار بي وزني را مي كشند، مي توانيد طولاني ترين لحظات زندگي شان باشد. هر لحظه امكان دارد به هر علت شناخته يا ناشناخته اي شمارش معكوس متوقف، و پرواز به پنجره ي پرتاب بعدي موكول شود.
يكي از مهم ترين علت هاي به تأخير افتادن سفرهاي شاتل فضايي بدي آب و هوا بوده است. وقتي صحبت از بدي آب و هوا مي كنيم، باد و باران و برف و طوفان آن قدرها مهم نيست كه رعد و برق اهميت دارد. بدنه ي خارجي شاتل هاي فضايي نيز مانند اكثر هواپيماهايي كه در دهه ي 70/50 طراحي شده اند از آلومينيوم و ساير مواد شيميايي، و البته در شاتل فضايي، مانند هواپيماهاي تجاري، قطعاً از خدمه و تجهيزات حساس الكترونيكي اين فضاپيما در برابر تخليه ي الكتريكي مراقبت مي كند اما آن چه باعث مي شود الكتريسته
خب اگر هوا خوب و آفتابي باشد، ايراد و اشكالي در بدنه و دستگاه ها نباشد، و همه چيز خوب پيش برود شمارش گر الكترنيكي به كار شمارش معكوس خود ادامه مي دهد. شمارش معكوس كه تا هر لحظه اي پيش از ثانيه ي سي و يكم پيش از پرتاب قابل قطع شدن است چون بعد از آن، عمليات شمارش معكوس از اختيار مركز كنترل زميني خارج مي شود و كامپيوتر همه منظوره ي شاتل اين وظيفه را به عهده مي گيرد.
خب، طبيعي است كه انتظار داشته باشيد كامپيوتر همه منظوره ي شاتل كامپيوتري خارق العاده و پيشرفته باشد كه قادر است ميليون ها محاسبه ي پيچيده را در هر ثانيه انجام بدهد و دستورهاي لازم را صادر كند.البته كه طبيعي است فضاپيماي چند ميليارد دلاري غول پيكري كه قرار است بارها به فضا سفر كند، به جو زمين بازگردد، مانند هواپيما پرواز كند، و به نرمي و به صورت خودكار در باند فرودگاهي مشخص بر زمين بنشيند، بايد متكي به قدرت پردازش ابركامپيوتري چندميليون دلاري باشد كه دهه ها از همتايان تجاري خود جلوتر است. اما در كمال تأسف بايد كاخ آرزوهاي تان را خراب كنم! كامپيوتر همه منظوره ي شاتل فضايي تا سال 1991/1370، يعني زماني كه شاتل فضايي انديور ساخته شد، يك آي بي ام مدل 5051 بود كه همه ي قدرت پردازش آن در سي پي يوي 500 كيلوبايتي كامپيوتر خلاصه مي شد. به عبارتي جعبه ي بازي 360 Xbox خانگي شما 200 برابر قدرتمند و سريع تر از كامپيوتر شاتل هاي فضايي در آن زمان عمل مي كند.
اجازه دهيد مجدداً به شمارش معكوس بر گرديم. ديديم كه 31 ثانيه مانده به پرتاب شاتل فضايي، كنترل فرمان از مركز كنترل زميني به كامپيوتر شاتل فضايي منتقل مي شود. ثانيه ها با سرعت مي گذرند تا به 16 ثانيه پيش از پرتاب مي رسيم. در اين لحظه سامانه ي ضد صوت سوار شده بر سكوي پرتاب، حجم عظيمي از آب را بر سطح سكو و صفحه هاي شعله پخش كن زير موشك هاي كمكي سوخت جامد مي ريزد. يك ميليون و سيصد هزار ليتر آب ريخته شده كمك خواهد كرد تا علاوه بر مراقبت از سكوي پرتاب در برابر حرارت ناشي از عملكرد موتورها، شاتل فضايي و ملحقات آن نيز از خطر انعكاس عظيم صوتي، ناشي از روشن شدن موتورهاي موشك، در امان باقي بمانند.
حالا به دهمين ثانيه پيش از پرتاب رسيده ايم و ناگهان زير هر كدام از سه موتور اصلي شاتل فضايي جرقه هايي پديدار مي شود كه تا روشن شدن كامل موتورها باقي خواهد ماند. اين رشته ي قدرتمند جرقه به منظور آتش زدن گازهاي محترقه اي است كه احتمالاً در دهانه ي خروجي مخروطي شكل موتورها به دام افتاده اند. اين گازهاي اشتعال پذير در صورتي كه پيش از روشن شدن موتورها نسوزند و از بين نروند، مي توانند موجب افزايش احتمالي فشار در داخل موتور در هنگام استارت بشوند و خطر انفجار آن را فراهم آورند. هم زمان توربوپمپ هاي قدرتمند شاتل فضاي محفظه ي احتراق را با تركيب مناسبي از هيدروژن و اكسيژن مايع پر مي كنند. در اين زمان كه كامپيوتر شاتل، پس از دريافت اطلاعاتي مبني بر شرايط مناسب از حس گرهاي نصب شده در موتور، دستور احتراق و استارت موتورهاي شاتل را صادر مي كند.
سه موتور اصلي نصب شده در انتهاي بدنه ي مدارگرد شاتل فضايي دقيقاً 66 ثانيه پيش از آغاز پرواز اين فضاپيماي شگفت انگيز، روشن مي شوند، البته قابل ذكر است كه سه موتور شاتل هم زمان روشن نمي شوند. بين روشن شدن هر موتور تا موتور قبلي اندكي بيش از يك دهم ثانيه اختلاف زمان وجود دارد. وقتي كه نيروي پيشران هر موتور به نود درصد مقدار اسمي آن برسد، كامپيوتر شاتل فضايي دهانه ي مخروطي شكل موتور را به سمت وضعيت پرتاپ مي چرخاند. دود سفيدي كه در اين لحظات در سمت جنوب سكوي پرتاب مشاهده مي شود در واقع بخار ناشي از تبخير آب سامانه ي ضد صوتي است كه حدود 25 ثانيه پيش روي سطح زيرين سكو ريخته شده بود.
اگر ظرف سه ثانيه آينده، هر سه موتور اصلي نتوانند به 100 درصد توان اسمي خود برسند، كامپيوتر شاتل عمليات پرتاب را متوقف خواهد كرد. تا به امروز پنج بار اين اتفاق در مأموريت هايSTS،
شود. انحراف تدريجي شاتل فضايي از مسير عمودي پرواز را نمي توان با ديدن فيلم هايي كه از سطح زمين گرفته مي شود مشاهده كرد چون معمولاً بخش بزرگي از اين مانور پس از گذر موشك از مرحله ي بيشترين بار ديناميكي انجام مي شود؛ يعني زماني كه شاتل فضايي قرار دارد. اما آن چه مهم است دانستن اين نكته ي فني است كه در نهايت وقتي موتورهاي شاتل فضايي خاموش مي شوند، اين فضاپيما فقط حدود 400 كيلومتر از سطح زمين فاصله گرفته درحالي كه سرعت افقي آن معادل 28 هزار كيلومتر بر ساعت است.
با طي شدن زمان، سوخت باك اصلي و موتورهاي سوخت جامد مي سوزد و شاتل سبك تر مي شود، در حالي كه نيروي پيشران ثابت باقي مانده است. از اين رو لحظه لحظه پر شتاب شاتل فضايي افزوده مي شود. براي جلوگيري از واپاشي اين موشك فضايي در لحظه ي گذر از مرحله ي بيشترين بار ديناميكي، خلبان خودكار شاتل را به برداشتن پا از پدال گاز، نيروي پيشران سه موتور اصلي شاتل فضايي از ديوار صوتي گذر مي كند و وارد محدوده ي فراصوت پرواز خود مي شود. 70 ثانيه پس از آغاز پرواز شاتل، دوباره كامپيوتر مركزي بر پدال گاز فشار مي آورد تا بيشترين نيروي پيشران توليد شود.
هنگامي كه عقربه هاي ساعت نشان بدهند كه 126 ثانيه ي دلهره آور از پرواز شاتل گذشته است، پيچ هاي انفجاري كه موشك هاي كمكي سوخت جامد را به شاتل وصل كرده اند منفجر مي شوند تا با جدا كردن اين موشك ها شاتل را وارد مرحله ي جديدي از پرواز خود به فضا كنند. موشك هاي جانبي كوچكي باعث جداشدن و دورشدن بوسترهاي سوخت جامد و مخزن بزرگ و نارنجي رنگ سوخت از مدار گرد مي شوند. سپس با بازشدن چتر نجات، اين بوسترها به آرامي در اقيانوس فرود مي آيند تا براي استفاده ي بعدي شارژ شوند. شاتل از اين به بعد فقط با تكيه بر سه موتور اصلي خود به مسير منحني شكلش ادامه مي دهد. در اين مرحله نيروي پيشران توليد شده در سه موتور اصلي از وزن اين پرنده كمتر است و بنابراين سرعت عمودي شاتل به تدريج كاهش مي يابد اما پس از طي مدتي و با ادامه ي سوختن سوخت، شاتل سبك تر مي شود و به تدريج نيروي پيشران بر وزن پيشي مي گيرد و شاتل دوباره صعود را از سر مي گيرد.
در اين مرحله از پرواز شاتل فضايي، فضاپيما تقريباً به صورت افقي پرواز مي كند هر چند دماغه ي شاتل اندكي بالاتر از افق قرار دارد تا ارتفاع مطلوب نيز به آهستگي به دست آيد. فراموش نكنيد آن چه در نهايت در مدار مورد نياز است ارتفاع مداري مشخص و سرعت افقي بسيار زياد است. بنابراين بخش بزرگي از انرژي توليد شده در موتورهاي موشك فضايي بايد صرف تأمين سرعت افقي شود.
خب، حالا كه به ثانيه هاي پاياني فاز پرتاب شاتل فضايي رسيده ايم، وزن شاتل آنقدر كاهش پيدا كرده است كه اگر موتورهاي اصلي آن همچنان با تمام توان به پيش برانند شتاب فزاينده ي شاتل از مرز سه برابر شتاب جاذبه ي زمين، كه به اختصار g ناميده مي شود، فراتر خواهد رفت.استاندارد آمريكايي مي گويد كه حد فشار وارد بر فضانورد بايد در محدوده ي سه برابر شتاب جاذبه ي زمين باقي بماند. هرچند روس ها چندان هم در اين باره مقيد نيستند و فضانورداني كه با سايوز روسي به فضا سفر كرده اند تا چهار g را نيز تجربه كرده اند. اگر شما 70 كيلوگرم وزن داشته باشيد در كپسول فضايي سايوز تا 280 كيلوگرم سنگين خواهيد شد.شايد بهتر باشد رژيم بگيريد! در هر حال براي جلوگيري از شتاب رو به افزايش شاتل فضايي، خلبان خودكار براي بار دوم پدال گاز را رها مي كند تا با كاهش نيروي پيشران از افزايش بيشتر شتاب جلوگيري كند.
پيش از اين كه همه ي اكسيژن و هيدروژن موجود در باك هاي خارجي شاتل فضايي سوزانده شود، موتورهاي اصلي خاموش مي شوند تا از خرابي پمپ هاي سوخت در اثر خشك كردن جلوگيري شود. معمولاً ابتدا اكسيژن و سپس هيدروژن را قطع مي كنند زيرا تجربه نشان داده كه ديگر روش هاي خاموش كردن موتور ممكن است نتايج ناخوشايندي به بار آورد. اكسيژن خالص در برخورد با فلز داغ اجزاي داخلي موتور و در غياب هيدروژن ممكن است باعث خوردگي شديد موتور شود.
در اين مرحله، تانك خارجي محتوي اكسيژن و هيدروژن مايع با انفجار پيچ هاي نگه دارنده ي خود،رها مي شود و به جو زمين فرو مي غلتند.در هنگام سقوط به زمين، ابتدا فوم عايق حرارتي آن مي سوزد و سپس بدنه ي تانک به شدت داغ مي شود. هيدروژن و اكسيژن باقي مانده در تانك منبسط مي شوند تا در نهايت باعث انفجار آن به قطعات كوچك شوند. به اين ترتيب، از سقوط قطعات بزرگ و احتمال برخورد آن ها با هر شناوري در اقيانوس آرام يا هند جلوگيري مي شود.
اگر به هر علتي شاتل فضايي را در اين مرحله به حال خود رها كنيم شاتل نيز، مانند تانك خارجي سوخت، به زمين باز مي گردد. پس هنوز فرايند تزريق در مدار کاملاً انجام نگرفته است. مهم ترين علتي که فرايند تزريق مداري شاتل هاي فضايي را اين گونه طراحي كرده اند را مي توان در يك كلمه ي خوشايند خلاصه كرد: امنيت.
چنان چه به هر علتي، پس از جدا شدن باك خارجي سوخت، درب هاي بخش بار شاتل فضايي باز نشوند يا موتورهاي مانور مداري آن، كه براي بردن شاتل به مدار مطلوب و بازگرداندن آن به زمين لازم است، عمل نكنند يا به هر علتي كامپيوتر مركزي شاتل ايرادي در زير سامانه هاي مشاهده كند، شاتل را به حال خود رها مي كند تا به سان تك سنگي به سمت زمين سقوط كند. البته ناگفته نماند كه خلبان خودكار همه ي مراحل اين سقوط را كنترل مي كند تا شاتل در يكي از فرودگاه هاي اضطراري در آفريقا يا اروپا، كه براي چنين مواقعي تدارك ديده شده اند، فرود آيد. اين فرودگاه ها از يك هفته پيش از زمان پرتاب شاتل هاي فضايي، شاهد رفت و آمدهاي فراوان پرسنل ناسا شامل تكنسين ها، مهندس ها، دانشمندان و گروه هاي نجات هستند. تجهيزات فراوان امدادرساني، هواپيماي نجات، و پرسنل مجهز ناسا نيز از 48 ساعت پيش از آغاز سفر فضايي شاتل در حالت آماده باش كامل فرودگاه را در اختيار مي گيرند.
در زماني كه شاتل هاي فضايي مشغول انجام دادن مأموريت مداري خود هستند فرودگاه هاي فراواني در سرتاسر سياره ي زمين، از فرودگاهي تفديده در صحراي استراليا تا باند يخ زده ي در ايسلند، براي فرود اضطراري آن ها آمادگي دارند. اما اگر موتورهاي مانور مداري به درستي عمل كنند، شاتل فضايي اندك اندك مدار خود را اصلاح مي كند ارتفاع خود را افزايش مي دهد تا سرانجام به ارتفاع حدود 380كيلومتري زمين مي رسد؛ يعني جايي كه مي تواند با ايستگاه بين المللي فضايي ملاقات كند. علي رغم اين كه همه ي اين اتفاقات افتاده تا مأموريت اصلي شاتل در مدار انجام شود، براي آن دوره ي زماني ما حرف زيادي براي گفتن نداريم جز امور روزانه فضانوردان و انجام دستوراتي كه ماه ها براي ثانيه به ثانيه آن تمرين كرده بودند.
بازگشت به خانه
اگر همه چيز خوب پيش برود و ايرادي مشاهده نشود شاتل فضايي، درحالي كه بخش بالايي آن رو به زمين و انتهاي فضاپيما در جهت حركت مداري قرار دارد، موتورهاي مانور مداري خود را روشن مي كند. نيروي پيشران توليد شده در جهت خلاف حركت شاتل باعث كاهش انرژي مداري آن مي شود. موتورها، كه سه دقيقه كار مي كنند، سرعت مداري شاتل فضايي را حدود 320 كيلومتر بر ساعت كاهش مي دهند. همين مقدار كاهش، كافي است تا مسير شاتل فضايي را به سمت برخورد با جو غليظ زمين برگردد كه دماغه ي آن با خط افق 40 درجه زاويه دارد. همه ي اين عمليات ترمزگيري و چرخش از زماني آغاز مي شود كه شاتل حدوداً در سوي ديگر كره ي زمين نسبت به باند فرود خود قرار دارد. از اين لحظه فقط 70 دقيقه باقي مانده است تا چرخ هاي شاتل فضايي باند فرودگاه را لمس كند و اين مدت، بي شك پراضطراب ترين هفتاد دقيقه زندگي هفت فضانوردي خواهد بود كه سوار بر شاتل راه بازگشت به خانه را در پيش گرفته اند.
علي رغم اين كه دانشمندان همه بر اين باورند كه خط كارمن، يعني ارتفاع 100 كيلومتري از سطح زمين، مرز بين هوانوردي و فضانوردي است مهندساني كه وظيفه ي طراحي فرايند بازگشت محموله هاي فضايي را بر عهده دارند عموماً ارتفاع 120 كيلومتري را خط گذر از فضا به هوا مي دانند. علت اين امر به تفاوت بسيار چشمگير در سرعت فضاپيما در آن محدوده ي ارتفاعي در زمان پرواز به فضا و لحظه ي پر اضطراب سقوط به زمين وابسته است كه باعث مي شود در آن محدوده ي20 كيلومتري نيز، علي رغم جو بسيار رقيق، اثرات مقاومت آيروديناميكي و پلاسمايي چشمگيري در زمان بازگشت به زمين مشاهده شود.
وقتي ارتفاع پروازي شاتل به حدود 120 كيلومتري مي رسد، اثرات برخورد با جو غليظ زمين اندك اندك خود را نمايان مي كند. حالا فقط 35 دقيقه ي ديگر تا فرود در فرودگاه باقي مانده است. سرعت زياد شاتل فضايي در اين مرحله مولكول هاي اندك جو زمين را، كه به آن برخورد مي كنند، آن قدر برافروخته مي كند كه آن ها براي رهايي از آن دماي وحشتناك حاضر مي شوند با فدا و رها كردن چند تايي الكترون، خود را خنك كنند و اين شروع فازي حساس از مأموريت شاتل فضايي است. دماي بسيار زياد باعث مي شود مولكول هاي هوا در اطراف شاتل يونيزه شوند و از ديد فضانوردان شعله اي زيبا اطراف را فرا مي گيرد كه به اعتراف بسيار يكي از اغوا كننده ترين صحنه هاي طبيعت است.
يونيزه شدن هوا دراطراف كپسول بازگشتي فضاپيماهاي قديمي مانند آپولوها باعث مي شد تا ارتباط راديويي فضاپيما با مركز كنترل زميني براي دقايقي، كه اتفاقاً لحظات بسيار حساس و حياتي نيز بودند، قطع شود. اما امروزه و به ويژه در شاتل هاي فضايي، طراحي سكان عمودي به گونه اي انجام شده است تا پلاسماي حاصل از يونيزه شدن مولكول هاي هوا بر بخشي از آن اثر نگذارند. آنتن كوچكي در آن ناحيه از دم، دايم اطلاعاتي حياتي و به ويژه مكالمه ي فضانوردان با يكديگر و مركز كنترل زميني را به ماهواره اي پشت سر شاتل(در اين روزها هميشه مي توان ماهواره اي را در هر جايي از فضا پيدا كرد!) ارسال مي كنند تا سپس به زمين فرستاده شود.
اين مرحله از پرواز شاتل فضايي، داغ ترين مرحله ي عملياتي آن است. دما در بعضي از سطوح آن قدر بالا مي رود كه هيچ فلزي در دنيا توان مقابله با آن را ندارد و به همين سبب است كه بخش هايي از بدنه ي شاتل را با كاشي هاي سراميكي عايق مي پوشانند تا از فضانوردان و ساير تجهيزات شاتل محافظت شود.
در حين فرود و در زمان برخورد با جو غليظ زمين، موتورهاي جت كوچكي كه در سرتاسر بدنه ي شاتل نصب شده اند به كمك شهپرها و بالك هاي روي دم و بال هاي شاتل تلاش مي كنند تا اين فضاپيما را، كه اكنون ديگر بيشتر هواپيما شده است، با زاويه ي دماغه ي 40 درجه بالاتر نسبت به مسير پرواز فرود آورند. ناگفته نماند كه همه ي اين عمليات پيچيده و حساس بر عهده ي كامپيوتر مركزي شاتل است. چهل درجه زاويه اي بهينه است كه، ضمن كاهش مؤثر سرعت شاتل در مرحله ي فرود، از داغ شدن بيش از حد آن نيز جلوگيري مي كند. در علم آيروديناميك به زاويه ي دماغه ي وسيله ي نسبت به مسير حركت، زاويه ي حمله مي گويند. فرود با زاويه ي حمله ي 40 درجه، درحالي كه سرعت حدود 20 تا 25 هزاركيلومتر بر ساعت است، فقط دمايي باورناپذير توليد نمي كند. يكي از مشكلات اساسي چنين فرودي عملاً فرودنيامدن است! شاتل فضايي به سبب طراحي هواپيما مانند خود به هيچ وجه نمي تواند با چنين شرايطي فرود بيايد و، مانند يك گلايدر، بر عكس اوج هم مي گيرد. از طرفي كم كردن زاويه ي حمله بيش از اين مقدار باعث افزايش سرعت فرود و در نتيجه افزايش دماي سطحي بدنه ي شاتل مي شود كه البته اصلاً مقدور نيست. بنابراين طراحان شاتل فضايي چند خطي كد به برنامه ي فرود آن اضافه كرده اند تا در اين مرحله از فرود، شاتل ضمن حفظ زاويه ي حمله ي 40 درجه چند باري به پهلو بغلتد و مانور S- مانندي را انجام بدهد. اين غلت، كه گاهي تا 75 درجه نيز مي رسد، باعث مي شود شاتل علاوه بر سرعت گيري در جهت فرود، به سمت جانبي نيز سرعت بگيرد و عملاً شرايطي فراهم مي شود تا شاتل محدوديت هاي چند گانه اي را، كه برايش مزاحمت ايجاد كرده بودند، دور بزند.
درحالي كه فقط ده دقيقه تا فرود باقي مانده است، مدار گرد شاتل فضايي در ارتفاع 40 كيلومتري زمين همچنان با سرعت سرسام آور 10 هزار كيلومتر بر ساعت پرواز مي كند. دماي سطح زيرين مدار گرد شاتل در اين مرحله به حدود 1600 درجه سانتي گراد كاهش پيدا مي كند اما همچنان به قدر كافي داغ است تا فولاد را آب كند. حالا ديگر غلظت جو زمين آن قدر افزايش پيدا كرده است كه مي توان كنترل مدار گرد را با بالك هاي آيروديناميكي انجام داد و خلبان شاتل خود را براي به دست گرفتن سكان پرافتخار آن آماده مي كند.
فرود
زماني كه شاتل فقط يك و نيم دقيقه با زمان فرود فاصله دارد، هنوز در حال جولان دادن در ارتفاع 4 كيلومتري زمين است. خلبان فضاپيما بايد به سرعت ارتفاع را كم كند. سرعت كاهش ارتفاع تقريباً 20 برابر جت هاي مسافري است.
حالا مدارگرد شاتل فضايي به ارتفاع سه كيلومتري زمين رسيده است و بنابراين فقط 12 كيلومتر با باند فرود فاصله دارد. اكنون بالك هاي آيروديناميكي آن براي ترمزگيري هوايي باز مي شوند. خلبان با انجام دادن اين كار سرعت شاتل را از 680 كيلومتر بر ساعت به 340 كيلومتر بر ساعت در لحظه ي تماس چرخ ها با زمين كاهش مي دهد. براي مقايسه بد نيست بدانيد كه سرعت يك هواپيماي جت در اين لحظه از پرواز حدود 250 كيلومتر بر ساعت است.
سرانجام، ابتدا چرخ هاي عقبي باند فرودگاه را لمس مي كنند و سپس چترهاي ترمزي باز مي شوند. بدين ترتيب، سرعت كاهش مي يابد به گونه اي كه فقط چند ثانيه بعد، زماني كه چرخ هاي جلويي به سطح زمين مي رسند، سرعت شاتل به حدود 150 كيلومتر بر ساعت كاهش يافته و اينك همه، از جمله خانواده و دوستان هفت فضانورد، مي توانند نفس راحتي بكشند چون هنوز كار تمام نشده است.
خب، برعكس يك سفر هوايي، فضانوردان نمي توانند بلافاصله انتظار رسيدن پلكان متحرك و پياده شدن از فضاپيما را داشته باشند. فضاپيما براي دقايقي طولاني روي باند، و درحالي كه فقط سامانه هاي حفاظت از حيات آن كار مي كنند، به حال خود رها مي شود تا خنك شود. درهمين حال، خدمه ي زميني اطراف شاتل را براي يافتن نشتي هيدروژن، هيدرازين، منومتيل هيدرازين، نيتروژن، تتروكسايد، و آمونياك كه در اقدامات احتياطي لازم را به عمل آورند تا از بروز هرگونه حادثه يا مسموميت خدمه ي زميني و پروازي جلوگيري شود. حدود يك ساعت پس از فرود شاتل فضايي، اقدامات اوليه براي تخليه ي مواد زايد و سوخت باقي مانده در شاتل آغاز مي شود. در همين زمان پزشكي به داخل كابين مي رود تا فضانوردان را از نظر پزشكي معاينه كند و تازه پس از اين مرحله است كه خدمه ي پروازي شاتل، پس از معمولاً دو هفته سفر فضايي، دوباره مي توانند اكسيژن تازه تنفس كنند و از عطر طبيعت لذت ببرند.
سفر با شاتل فضايي، علي رغم ظاهر بسيار پيچيده و فناورانه ي آن، آن قدرهاي هم ايمن نبوده است. درتارخ 30 ساله ي پرواز شاتل ها دو شاتل فضايي در جو زمين، يكي موقع برخاستن( شاتل فضايي چلنجر) و ديگري موقع نشستن(شاتل فضايي كلمبيا)، منفجر شده و در نتيجه 14 فضانورد جان خود را از دست داده اند. نتايج تحقيقات جديدي بر ملا كرده كه تا پيش از فاجعه ي كلمبيا احتمال انفجار در شاتل ها فضايي يك به نه بوده است؛ به اين مفهوم كه از هر 9 پرواز شاتل، ممكن بود يك فاجعه رخ بدهد اما امروز، و پس از بازبيني هاي فراوان، احتمال بروز فاجعه در شاتل ها تا يك درصد كاهش يافته است.
پس از آخرين پرواز شاتل فضايي آتلانتيس، كه براي نخستين بار فقط چهارفضانورد را به خود به فضا برد، پرونده ي شاتل هاي فضايي براي هميشه بسته شد. شاتل هاي فضايي طي عمر 30 ساله ي خود خدمات، شادي ها و اشك هاي فراواني را براي زمينيان به ارمغان آوردند. ادعا شده كه مهندسان و تكنسين ها و دانشمنداني كه روي اين طرح عظيم كار كرده اند از پنج قاره ي جهان و تقريباً بيش از نصف كشورهاي دنيا بودند. شاتل هاي فضايي پس از بازنشستگي به موزه هايي در سرتاسر ايالات متحده آمريكا منتقل خواهند شد تا نمادي باشند از توانايي هاي فناورانه ي زمينيان و براي هميشه الهام بخش دل هاي عاشقي باشد كه آينده ي خود را در فضا جست و جو مي كنند.
منبع: نشريه نجوم، شماره 208
.jpg "اوصاف و ویژگیهای منتظران امام زمان(عج) چگونه است؟")
.jpg "اهداف و آرمان هاى امام خمینی (رحمه الله) از منظر رهبر انقلاب")
