منتديات شبكة علوم ويب

تكنولوجيا الأرصاد الفلكية الأرضية والفضائية

تم اختراع أول منظار فلكى بواسطة أحد صانعى النظارات الهولنديين فى عام 1609م ، وتم استخدامه فى رصد الأجرام السماوية بواسطة العلامة جاليليو فى عام 1610م ، واعتبر هذا الاختراع آنذاك فتحا كبيرا بالنسبة لعلم الفلك ودراسة الكون . وكان هذا المنظار من النوع العدسى أو الكاسر ( Refractor) وهو من النوع البصرى الذى تتكون أجزاؤه البصرية العدسات . وتلى ذلك اختراع المنظار العاكس ( Reflector ) الذى تتكون أجزاؤه البصرية من المرايا .

ويتكون المنظار البصرى العدسى عادة من عدسة محدبة لتكوين صورة للشئ المراد رصده ، وتعرف بالشيئية ، وعدسة أخرى تثبت فى المستوى البؤرى للشيئية تعمل عمل الميكروسكوب البسيط لتفحص صورة الهدف المراد رصده ، وتعرف هذه العدسة بالعينية ، وفى حالة المنظار العاكس ( Reflector ) تكون الشيئية عادة مرآة مقعرة لتكوين صورة حقيقية للشئ المراد رصده ، حيث يمكن تفحص هذه الصورة بالعين أو من خلال عينية أيضا . ويمكن استبدال العينية بكاميرا فوتوغرافية أو تلفزيونية أو رقمية لالتقاط صور للجرم السماوى المراد رصده بواسطة المناظير الفلكية الكاسرة أو العاكسة .

وبعد الحرب العالمية الثانية تم اختراع المنظار الفلكى الراديوى الذى يتكون من هوائي لالتقاط الأشعة الراديوية الصادرة من الجرم السماوى ومستقبل لتكوين صورة رادوية لهذا الجرم والمنظار الراديوى يشابه فى عمله أجهزة الرادار أو أجهزة الدش التى نستخدمها لمتابعة البرامج التليفزيونية التى تبثها الأقمار الصناعية . ولكن يتميز عنها بكبر حجمه الذى قد يشغل مساحات كبيرة تنتشر عليها الهوائيات من الأطباق العملاقة أو التركيبات التداخلية المختلفة . وتستخدم فى الوقت الحاضر مناظير راديوية قارية (Continental ) تركب بعض هوائياتها فى أوروبا مثلا والبعض الآخر فى استراليا بغرض الحصول على تفاصيل دقيقة وقوة تمييز كبيرة عند رصد بعض الأجرام السماوية .

وتوضح الصور التركيب البصرى للمنظار العدسى ( الكاسر ) والمنظار العاكس وكذلك أجد المناظير الراديوية الذى يتكون من طبق واحد . كما توضح الصور منظار هابل كأحد التكنولوجيات الفضائية العملاقة لرصد الأجرام السماوية عند الأعماق الكونية المختلفة التى تتغلغل فى الكون لبلايين السنين الضوئية. وتتميز المناظير الفضائية ببعدها عن التأثيرات الغير مرغوب فيها للغلاف الجوى للأرض على الأرصاد الفلكية بصفة عامة ، وذلك نتيجة لما يحدث من عمليات امتصاص وتبعثر للأشعة الصادرة من الأجرام السماوية عند دخولها جو الأرض . وفى مصر بدأ استخدام المناظير الفلكية المتوسطة فى الكبر منذ عام 1905 ، كما تم إنشاء منظار كبير على جبل القطامية خلال الفترة (1960-1964) .

مكــوك الفضــاء :

يوضح الشكل نموذجاً مصغراً لمكوك الفضاء (Space Shuttle ) وذراعه الآلى (Robotic Arm) حيث يتكون الذراع الآلى من عدة أجزاء كما هو موضح بالشكل وهى : ـ

1- كتف SHOULDER 2 –ذراع علوى UPPER ARM 3- ذراع أمامى FORE ARM 4- رسخ إيمن وأيسر LEFT&RIGHT RIST 5- يد ميكانيكية Mechanical hand 6- قاعدة BASE
هذا بالإضافة الى عدة وصلات تسمح بحركة كل جزء على حدة . وتتم حركة الذراع الآلى بواسطة محرك كهربى وعدد من التروس والعجلات المحززة مع التحكم فى الحركة بواسطة جهاز حاسب آلى صغير Small computer) ( . ويمكن برمجة الذراع الآلى من خلال جهاز تحكم يحتوى على مجموعة من المفاتيح يتحكم كل منها فى إتجاه و مقدار الحركة . وبذلك يمكن للذراع الآلى التحرك والدوران فى أى أتجاه وإلتقاط الأجسام من أماكن محددة ووضعها فى مكان آخر حسب التعليمات المعطاة عن طريق جهاز التحكم . ويعتبر هذا الذراع الآلى نموذجاً مبسطاً للذراع الآلى لمكوك الفضاء الحقيقى الذى يقوم بحمل ونقل الأقمار الصناعية من المكوك ووضعها فى المكان المحدد فى الفضاء لتتخذ مدارها حول الأرض ، أو إلتقاط الأقمار الصناعية من الفضاء لإصلاحها .

ويبين الشكل التالى أحد الأقمار الصناعية بعد رفعه من جسم مكوك الفضاء بواسطة الذراع الآلى ووضعه فى الفضاء الخارجى ليتخذ مداراً حول الأرض. ويبين الشكل الآخر الذراع الآلى لمكوك الفضاء أثناء نقل وحدة خلايا شمسية لإنتاج الطاقة الكهربية اللازمة لبقاء مكوك الفضاء لمدد طويلة تزيد عن سبعة أيام .

أعلى الصفحة

كيـف يعمـل مكـوك الفضـاء :

1 – ينطلق مكوك الفضاء من قاعدته بالولايات المتحدة الأمريكية بواسطة محركاته الثلاثية بالإضافة إلى محركات الصواريخ المساعدة ذات الوقود الجاف لتصل سرعة المكوك إلى 4.1 كم / ثانية .

2 – عند ارتفاع 43 كم فوق سطح الأرض تنفصل الصواريخ المساعدة .

3 – تهبط الصواريخ المساعدة بواسطة مظلات هوائية لتسقط فى المحيط الأطلنطي ، حيث تلتقطها سفن الإنقاذ وذلك لإعادة استخدامها ثانية فى الرحلات القادمة .

4 – يستمر مكوك الفضاء فى الصعود وقبل أن يصل إلى مدارة فى الفضاء الخارجي ينفصل خزان الوقود السائل ويهبط ليحترق أثناء إختراقة الغلاف الجوى بسبب الاحتكاك مع الهواء .

5 – يستمر مكوك الفضاء فى الطيران بواسطة محركين صغيرين ليصل إلى مداره فى الفضاء الخارجى على ارتفاع 185 كم ويمكن لمكوك الفضاء الدوران حول الأرض لمدة تتراوح من سبعة أيام إلى ثلاثين يوم بسرعة تصل إلى 28300 كم / ساعة .

6 – بعد وصول المكوك لمداره تفتح الأبواب الخارجية لجسم مكوك الفضاء حيث يتم نقل ورفع الأقمار الصناعية المراد وضعها فى الفضاء لتتخذ مسارها للدوران حول الأرض بواسطة الذراع الآلى للمكوك الفضاء 0

7 – بعد الانتهاء من أى عمليات اخرى تبدأ رحلة مكوك الفضاء عائدا إلى الأرض وتبدأ بأستخدام محركات صاروخية صغيرة لتحرير مكوك الفضاء من مداره فى الفضاء الخارجى واثناء اختراق مكوك الفضاء للغلاف الجوى تتلون بعض أجزائه باللون الأحمر نظراً لارتفاع درجة حرارتة نتيجة الإحتكاك بهواء الغلاف الجوى ، ولذلك يغطى جسم مكوك الفضاء بمواد شديدة المقاومة للحرارة.

8 – يستكمل مكوك الفضاء رحلته خلال الغلاف الجوى وينزلق عائدا للأرض بسرعة 550 كم / ساعة 0

9 – يهبط مكوك الفضاء على أرض المطار ليقطع مسافة 104 كم على أرض المطار قبل توقفه وتتم بعد ذلك إجراء عمليات صيانة بالغة الدقة لمكوك الفضاء استعدادا لرحلة الفضاء التالية ..........

أعلى الصفحة

ماذا يرتدى رواد الفضاء ؟

رداء رائد الفضاء يحيطه بالجو الذى إعتاده ويعطية الأكسجين لتنفسه ويحفظ جسمه فى الضغط المناسب ويحمل الأكسجين فى حقيبة محمولة على الظهر ويحفظ ضغطه 27 كجم / سم³ وتحت الرداء تحيط برائد الفضاء شبكة تبريد يدور فيها الماء داخل أنابيب من البلاستيك بالرغم من إن الرداء يبدو معوقاً للحركة إلا إنه مرن بدرجة تسمح لمرتدية أن يسير ويقفز وينحنى .

محطــات الفضــاء المدارية :

بعد ما حقق الإنسان الهبوط على القمر فى عام 1969 ، حيث كان ولا يزال هذا الحدث كما وصفه نيل أرمسترونج عندما وطأت قدمه لأول مرة أرض القمر " هذه خطوة صغيرة للإنسان ولكن قفزة جبارة بالنسبة للبشرية " ، اتجه العلماء بعد ذلك إلى التفكير فى إنشاء محطات فى الفضاء يمكن الانطلاق منها إلى مسافات أعمق فى الفراغ الكونى . فخلال الفترة ما بين 1971 – 1982 أطلق السوفييت سبعة محطات مدارية من طراز " ساليوت " وكلمة ساليوت تعنى " التحية " ، وكان يلتحم بكل محطة سفينة مكوكبة من طراز " سيوز " التى تعنى " الاتحاد " بغرض نقل الركاب من وإلى المحطة المدارية . ولقد استقبلت المحطة الأخيرة سبعة رواد فضاء بعضهم مكث فى الفضاء مدة وصلت إلى 227 يوماً .

وفى مايوعام 1973 أطلق الأمريكان المحطة المدارية " سكاى لاب " وتعنى " معمل السماء " التى اعتبرت أكبر محطة مدارية فى ذلك الوقت ، حيث وصل طولها 24.6 متراً وعرضها 6.6 أمتاروبلغ حجمها أربعة أضعاف حجم المحطة المدارية الروسية من طراز ساليوت بينما وصل وزنها إلى 88 طناً ، وكانت تحتوى على غرفة للنوم وغرفة للطعام ومزودة بمطبخ وحمام وساحات للمعامل وإجراء التجارب الطبية والبيولوجية والعلمية التى وصل عددها إلى 270 تجربة علمية وتكنولوجية قام بتحضيرها ما يقرب من 600 عالم من كل أنحاء العالم . وأهم هذه التجارب ، دراسة تأثير حالة انعدام الوزن على جسم الإنسان وتصوير الظواهر الشمسية بالمنظار الفلكى خارج الغلاف الجوى لكوكب الأرض ، حيث تم الحصول على صور مبهرة غير مسبوقة لألسنة اللهب الشمسية والانفجارات الشمسية والروافد التى تنطلق من الشمس فى الأشعة السينية التى لا يسمح جو الأرض بنفاذها إلينا . هذا بالإضافة إلى مئات الصور للكواكب والنجوم ومذنب " كوهيتيك " واكتشاف ماء فى ذيله . ولقد توافد على سكاى لاب ثلاثة أفواج من رواد الفضاء وكان كل فوج يتكون من ثلاثة رواد ومكث كل فوج مدة زمنية تراوحت ما بين 28 يوماً إلى 84 يوماً حيث عاد آخر فوج من الرواد إلى الأرض فى فبراير 1974 .

ولقد اشتركت عشر دول أوروبية فى تصنيع المحطة المدارية " سبيس لاب " وتعنى " معمل الفضاء " التى تم اطلاقها من نوفمبر عام 1983 . واستوعبت هذه المحطة أربعة رواد فضاء وكانت تحمل منظار فلكى وأجهزة ومعدات أخرى لتنفيذ البرامج المقررة .

وأطلق الروس فى 20 فبراير لعام 1986 المحطة الفضائية " مير " وتعنى " السلام " وهى من أشهر المحطات الفضائية المدارية التى توافد عليها أكبر عدد من رواد الفضاء ، حيث بلغ عددهم 104 رائد فضاء ، كما حطم رواد الفضاء بها الأرقام القياسية للبقاء فى الفضاء ، فلقد وصل عدد أيام بقاء أحد الرواد بها إلى 437 يوماً أى أكثر من عام . واستمرت هذه المحطة فى الدوران حول الأرض على ارتفاع 300 كم لمدة 15 عاماً وتم اسقاطها بعد ذلك فى مارس لعام 2001 بعد أن تعرضت لعدة حوادث وأعطال كهربية . فلقد اشتعلت فيها النيران فى عام 1997 وانقطع عنها الاتصال خلال عام 2000 م . وتم اسقاط آخر جزء من هذه المحطة الذى بلغ وزنه 700 كم فى المحيط الهادى على بعد يتراوح ما بين 1500- 2000 كم شمال غرب نيوزيلاند بعد أن تم رفعها من مدارها تدريجياً باستخدام السفن التى كانت مخصصة لامدادها بمستلزمات التشغيل والرواد حتى وصل ارتفاعها إلى 80 كم من سطح الأرض حيث احترقت وذابت معظم أجزائها وتساقط منها حطام قدر وزنه بثلاثين طناً من وزنها الإجمالى الذى وصل إلى 137 طن . ولقد نفذ الرواد بمحطة مير العديد من البرامج العلمية الهامة وتم الاستفادة منها كمزار سياحى فى الفضاء واكتساب الخبرات لبناء المحطات الفضائية الأكثر تطوراً تمهيداً لإنشاء مدن فضائية حول الأرض وفى الكون العميق.

ويجرى الآن انشاء المحطة الفضائية الدولية باشتراك 16 دولة مع الولايات المتحدة الأمريكية بما فى ذلك روسيا وعشر دول أوروبية . ولقد بدأ العمل فى هذه المحطة منذ عام 1998 وكان من المقرر الانتهاء منها عام 2008 لولا تحطم المكوك كولومبيا الذى كان يمد المحطة بالأدوات والمواد اللازمة لاستكمال إنشاء المحطة . ومن المتوقع أن يصل حجم المحطة الدولية ما يعادل 4 مرات حجم مير كما أنها ستستهلك طاقة كهربية تزيد ستين مرة عن مير ، الأمر الذى يشير إلى ضخامة هذه المحطة علاوة على ما سوف تزود به من تكنولوجيات متطورة ترفع من أدائها وتزيد من بقائها لأطول مدة ممكنة فى الفضاء .

أعلى الصفحة

المركبات الفضائية :

تم اطلاق العديد من المركبات الفضائية لاستكشاف المجموعة الشمسية خاصة الكواكب البعيدة التى يتعذر رصد تفاصيل معالمها بواسطة المناظير الفلكية الأرضية . ومن أهم هذه المركبات المركبتين بيونير 10 و بيونير 11 وفويجر 1 وفويجر 2 حيث أمدتنا هذه المركبات بمعطيات علمية غير مسبوقة عن الكواكب العملاقة وتركيبها والحلقات الممتدة حولها والدوامات العنيفة على أسطحها . وكشفت لنا هذه المركبات عن وجود أقمار إضافية لبعض هذه الكواكب لم نستطيع رؤيتها فى السابق بالمنظار الفلكى . ولقد تغلغلت هذه المركبات فى العمق الكونى عن خارج المجموعة الشمسية ، حيث وصل بعدها عن الأرض آلاف الملايين من الكيلومترات حاملة معها رسائل عن طبيعة الحياة على الأرض والجنس البشرى واللغات السائدة ، عسى أن تتصادف مع مدنيات أخرى فى الكون القريب منا نسبياً .

أعلى الصفحة

مخاطـر السفـر للفضـاء :

يواجه رواد الفضاء العديد من المخاطر فى الفضاء إبتداء من التهديد بوقوع حادث لسفينتهم إلى احتمال التعرض للإشعاع أو الإصطدام بالنيازك أو نفايات الفضاء الناجمة عن بقايا المركبات والأقمار الصناعية التى تم إطلاقها ويصل عددها إلى عدة آلاف وكذلك الإنفجارات الشمسية الضخمة التى تلقى الى الفضاء بإشعاعات ممكن أن تكون مدمرة للحياة مثل الإشعاعات التى يتم إصطيادها بواسطة المجال المغناطيسى للأرض فى حزام ( فان آلن ) وهى الجسيمات الناجمة عن الرياح الشمسية ذات النشاط الإشعاعى 0

حيث تتجمع هذه الاشعاعات فى مناطق حول خط الإستواء للأرض وهى تعرف بإسم أحزمة ( فان آلن ) نسبة إلى العالم الذى اكتشفها . ويمكن حماية سفينة الفضاء من النيازك والنفايات الفضائية بغلاف مزدوج أو مضاد للنيازك عندما يصطدم أحدهما بالسفينة يمتص الدرع الخارجى قوة الصدمة ، و يحمى درع النيازك أيضاً سفن الفضاء من حرارة الشمس كما يلجأ رواد الفضاء إلى قبو العواصف عندما تثور الانفجارات الشمسية.

أعلى الصفحة

إقامة مدن فى الفضاء :

يبدو هذا الأمر أشبه بالخيال العلمى ولكن معمل الفضاء الأمريكى وسفينة أبولو التى التحمت مع سفن سيوز الروسية فى المدار كانت قد حملت معها إلى الفضاء المكونات والمعدات اللازمة لإنشاء محطة فضاء دولية فى بداية القرن الواحد والعشرين . ويتجه التقليد لعمل بيوت فضائية تتسع لآلاف البشر حيث ستدور هذه المدن حول نفسها لتنتج جاذبية صناعية فى مناطق المعيشة بها . ويتجه التفكير أيضاً إلى الاستغناء عن المنشآت الفضائية المدارية والاستعاضة عنها فى عمل مستعمرات على القمر يعيش فيها الإنسان ليكدح ويعمل على سطح القمر فى أمور شتى تتعلق بالاستفادة من ثروات القمر وتسخيرها لصالح البشرية والانطلاق من القمر إلى الكواكب البعيدة . واستخدام القمر كمرصد فلكى لدراسة الأعماق الكونية بعيداً عن التأثيرات الغير مرغوب فيها للغلاف الجوى للأرض والتى تشوش الصور المأخوذة بالمناظير الفلكية الأرضية . وكذلك الاستفادة من القمر كمحطة للانطلاق منه إلى الأعماق الكونية البعيدة .

من احسن المواقع http://www.smsec.com/encyc/astronomy/index.htm

العودة