مقدمة ورحلات الفضاء
- الفكرة الرئيسة: وصل الإنسان بالتقنيات الفضائية إلى أجرام لم تكن المناظير الفلكية كافية لدراستها.
- أهداف الدرس:
- وصف أنواع المركبات الفضائية.
- ذكر أنواع مدارات الأقمار الصناعية.
- المقارنة بين المركبات المأهولة وغير المأهولة.
- بداية رحلات الفضاء:
- 1957 تقريباً (منتصف الخمسينيات وما بعدها): أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي للاتصالات، سبوتنك 1.
- بعده أُرسلت مركبات تحمل حيوانات، مثل الكلبة لايكا، في أول رحلة فضاء لمخلوق حي.
- 1961: أول رحلة فضاء لإنسان، وهو الرائد الروسي جاجارين.
- سباق الفضاء: تنافس الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة على إرسال المركبات إلى القمر وتصوير جانبه المظلم.
- 1969: هبط أبولو 11 على القمر بقيادة نيل أرمسترونج، واستمر برنامج أبولو حتى 1974.
استكشاف الكواكب والأقمار الصناعية
- استكشاف كواكب المجموعة الشمسية:
- فايكنج: هبطت على سطح المريخ في السبعينيات.
- فوييجر 1 و2: استكشفتا الكواكب الغازية (المشتري وزحل وأورانوس ونبتون).
- المركبات الفضائية (Spacecraft): أنظمة مصممة للعمل في الفضاء، وأنواعها أربعة:
- الأقمار الصناعية (Satellites): مركبات تدور حول جرم سماوي.
- تخضع حركتها لقوانين كبلر، فكلما ارتفع مدار القمر قلّت سرعته.
- يُطلق القمر بصاروخ، ويبقى في مداره حين تتوازن سرعته مع الجاذبية. إذا زادت سرعته انطلق في الفضاء، وإذا قلّت سقط إلى الأرض.
- الأقمار الصناعية (Satellites): مركبات تدور حول جرم سماوي.
- الربط بالفيزياء: في رحلة أبولو 11 أسقط رائد الفضاء ريشة ومطرقة على سطح القمر، فسقطتا معاً لعدم وجود هواء. وهذا يؤكد ما قاله جاليليو من أن الأجسام تسقط بالتسارع نفسه.
أنواع مدارات الأقمار الصناعية
| المدار | الارتفاع | خصائصه واستخداماته |
|---|---|---|
| الأرضي المنخفض (LEO) | أقل من 2000 كم | الأكثر استخداماً في التصوير الدقيق. فيه محطة الفضاء الدولية. سرعة القمر نحو 7.8 كم/ث، وتستغرق دورته نحو 90 دقيقة |
| الأرضي المتوسط (MEO) | من 2000 إلى 35000 كم | مثالي للملاحة والاتصالات. الدورة 12 ساعة، أي دورتان يومياً. أشهر أقماره أقمار تحديد المواقع (GPS) |
| الثابت بالنسبة للأرض (GEO) | 35786 كم فوق خط الاستواء | يدور مع الأرض بالسرعة نفسها، فيبقى ثابتاً فوق منطقة معيّنة. يُستخدم لأقمار الطقس والاتصالات والقنوات الفضائية |
| القطبي (Polar) | من 200 إلى 1000 كم | يمر من الشمال إلى الجنوب فوق القطبين. يُستخدم للتنبؤ بالطقس ورصد العواصف وحرائق الغابات والفيضانات |
محطات الفضاء
- محطة الفضاء (Space Station): مركبة فيها وحدات معملية ومعيشية، يتناوب على العمل فيها رواد الفضاء لأشهر.
- تدور في المدار الأرضي المنخفض، وتُجرى فيها التجارب والأبحاث.
- المحطات الحالية:
- محطة الفضاء الدولية (ISS): بتعاون خمس وكالات فضائية (الأمريكية والروسية والأوروبية واليابانية والكندية).
- محطة الفضاء الصينية (TSS).
- مهنة رائد الفضاء: قيادة المركبة، وتنفيذ المهمات داخلها وخارجها، وإجراء التجارب العلمية.
المركبات المأهولة وغير المأهولة
- المركبات المأهولة (Manned): يقودها رواد فضاء، ويجرون فيها تجارب، ثم يعودون بها إلى الأرض.
- المركبات غير المأهولة (Unmanned): أنواعها:
- مركبات استطلاع: تقترب من الأجرام وتلتقط الصور والقياسات، أو تعود بعينات إلى الأرض. مثالها ستاردست، التي جمعت غبار المذنب Wild2.
- مركبات جوّالة (Rover): تتنقل على سطح الجرم وتحلل العينات وترسل البيانات. مثالها برسيفيرنس على المريخ.
- مركبات تهبط على الجرم دون أن تتحطم: ترسل الصور والقياسات من سطحه.
- الربط بالبيئة: في 2022 اصطدم مسبار «دارت» بالكويكب ديمورفوس (عرضه 160 م) وغيّر مساره. كانت هذه تجربة لحماية الأرض من اصطدام الكويكبات.
تجربة وتاريخ المملكة في الفضاء
- تجربة: تدرس العلاقة بين حمولة الصاروخ وسرعة انطلاقه باستخدام بيكربونات الصوديوم في علبة أفلام.
- تاريخ المملكة في الفضاء:
- 1985: صاحب السمو الملكي الأمير سلطان بن سلمان أول رائد فضاء عربي مسلم، شارك على متن المكوك «ديسكفري» في رحلة استمرت أسبوعاً (17–24 يونيو)، وأُطلق خلالها القمر الصناعي العربي «عربسات».
- مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية: أطلقت 17 قمراً صناعياً سعودياً بين 2000 و2022، وأجرت تجارب علمية مع ناسا وجامعة ستانفورد عام 2014 على القمر «سعودي سات 4».
- 2018: تعاونت المدينة مع الصين في مهمة Chang'e 4 لاستكشاف الجانب المظلم من القمر، والتقطت كاميرا سعودية صورة للأرض من القمر.
- رؤية 2030:
- ديسمبر 2018: تأسست الهيئة السعودية للفضاء.
- يونيو 2023: تغيّر اسمها إلى وكالة الفضاء السعودية.