المحرك النفاث لننطلق إلى الفضاء
المحرك النفاث أو الصاروخي هو المحرك الذي يعمل عن طريق سحب الهواء من الأمام ودفعه على شكل غازات من الخلف بسرعة فائقة لينتج قوة دافعة اعتماداً على مبدأ قانون نيوتن الثالث للحركة والذي يقول "لكل فعل رد فعل مساوي له في المقدار ومضاد له في الاتجاه "، حيث تعمل ردة فعل خروج الغازات على دفع المركبة إلى الأمام. وبين النفاث الذي تستخدمه الطائرات والصاروخي الذي تستخدمه المركبات الفضائية هو أن المحرك الصاروخي يحتوي على مواد الاحتراق والهواء داخل اسطوانات ولا يحتاج في معظم أنواعه إلى الهواء الخارجي حيث يستطيع العمل في الفراغ خارج الغلاف الجوي. فكلاهما يستخدموا نفس المبدأ وهو ردة فعل الهواء العادم.
ولشرح كيفية الفعل ورد الفعل عند إطلاق صاروخ معين، في حالة السكون فإن المركبة تقابل قوى متوازنة. فمثلا أي صاروخ على منصة الإطلاق تكون القوى متوازنة، عملا بمبدأ قانون نيوتن الأول للحركة وهو "يظل الجسم في حالته إما السكون التام أو التحرك في خط مستقيم بسرعة ثابتة ما لم تۆثر عليه قوة تغير من حالته"، فيظل سطح منصة الإطلاق تحاول أن تدفع الصاروخ للأعلى بينما الجاذبية تحاول سحبه للأسفل. وعندما تعمل المحركات، ذلك الدفع يخل بتوازن القوى، وحيث أن الصاروخ يعمل بطرد الغاز خارج المحرك، ورد الفعل هو حركة الصاروخ في الاتجاه المعاكس، ولتمكين المركبة من الإقلاع من منصة الإطلاق، فيجب أن يكون الدفع من المحرك أكبر من كتلة الصاروخ حتى يتسنى له من التحرر والانطلاق، عندئذ سينطلق الصاروخ إلى الأعلى صاعدا، ولكن هناك مۆثر يۆثر على الصاروخ المنطلق، فإثناء الانتقال خلال الهواء يسبب ذلك احتكاكا أو عائق، وذلك يتسبب في عرقلة الهواء المحيط لرد فعل العمل، وسيظل يعملان هذان المۆثران على إنطلاق الحركة لأعلى طالما كانت القوة المۆثرة لدفع الصاروخ أكبر من القوة التي تعرقلة من جاذبية وإحتكاك الهواء، ولكن عندما يستنفذ الصاروخ وقوده، سوف تتباطأ الحركة عندما تقل القوة الدافعة له وستزيد قوة تأثير مقاومة الهواء له، ويتوقف عندها عند أعلى نقطة في طيرانه، ثم يبدأ بالتراجع إلى الأرض بفعل تأثير القوى الجاذبية.
هذا داخل الغلاف الجوي وفي حدود الأرض، ولتمكين مركبة من الارتفاع إلى مدار الأرض المنخفض، فمن الضروري للوصول إلى سرعة معينة تتعدى 28,000 كيلومتر في الساعة، والسرعة أكبر من 40,250 كيلومتر في الساعة تسمى سرعة الإفلات أو الهروب، ويمكن عندها أن يترك الصاروخ الأرض والسفر إلى الفضاء. ويتطلب الوصول إلى سرعة الإفلات للمركبة محرك صاروخ بقوة كافية حتى يتمها في أقل وقت ممكن. بمعنى أخر، يجب أن يحرق المحرك كمية كبيرة من الوقود ويخرج الغاز الناتج من المحرك بسرعة وقوة كافية بقدر الإمكان.
وفي الفضاء فإن الأجسام في الفضاء تتأثر بأي قوى تقابلها أيضا، فمركبة فضائية سوف تتحرك في الفضاء وستتخذ حركة ثابتة اكتسبتها عند الانطلاق، وستسير في خط مستقيم طالما كان هناك توازن في القوى عليها. وهذا يحدث فقط عندما تكون المركبة الفضائية بعيدا جدا عن أي مصدر جاذبية كبير مثل الأرض أو كواكب أخرى أو أي جرم سماوي ذا تأثير جذبي. فإذا ما اقتربت المركبة الفضائية من جسم كبير في الفضاء، فإن جاذبية ذلك الجسم سيخل بتوازن القوى ويقوس طريق المركبة الفضائية. فمثلا عندما يرسل قمر صناعي بصاروخ في مدار يوازي سطح الأرض، سيتم دفع الصاروخ للمركبة الفضائية بسرعة كافية حتى تتمكن من أن تدور حول الأرض، وإن وصلت إلى ذلك المدار ستظل في حركتها هذه إلى الأبد طالما لم تقابل أي قوة غير متوازنة أخرى، مثل الاحتكاك بجزيئات الغاز في المدار أو إطلاق محرك المركبة للغاز في الاتجاه المعاكس من حركته لتعديل حركة أو مدار المركبة الفضائية، وهكذا.
سفر المركبة في الفضاء
السۆال الآن كيف تستطيع السفينة الفضائية التحرك والسفر لسنين عبر الفضاء، هل تحمل معها الوقود اللازم لرحلتها كلها أم ماذا تستخدم.
المركبة الفضائية تعمل بالوقود عند إطلاقها حتى تصل إلى خارج حدود الأرض وتتخلص من جاذبيتها، عندها ستكون قد اكتسبت سرعة معينة، وحسب قانون نيوتن فإن الجسم طالما اكتسب سرعة وتحرك سيتحرك إلى الأبد طالما لم تۆثر فيه قوة أخرى تۆثر عليه سواء بزيادة سرعة أو اتجاه أو أي تأثير أخر، لذا ستتحرك المركبة بالسرعة التي اكتسبتها وتسافر بدون الحاجة إلى وقود. ولكن المركبة قد تحتاج إلى تعديل مسار خلال رحلتها، حينئذ فإن الصواريخ التي تحملها السفينة الفضائية سوف تستخدم وذلك لتبطئ السرعة أو لزيادتها أو لتغيير اتجاهها. لذا فالمركبة الفضائية تحمل معها الوقود اللازم لإجراء تلك العمليات فقط، لذا يقوم مهندسو الرحلات بحساب الوقود اللازم فقط حتى لا تحمل المركبة أكثر من حمولتها فتكون مركبة ذات كتلة ضخمة أو أقل فلا تستطيع أن تكمل رحلتها، وسوف يأخذون في الحسبان عدد المناورات التي سوف تقوم بها المركبة لتعديل سرعة أو اتجاه للتنقل من مدار إلى مدار أخر حسب وجهة المركبة الفضائية. ففي كل مناورة تحتاج المركبة لوقود لتنفيذ تلك المهمة، لذلك يتم حساب عدد المناورات المطلوبة وكتلة المركبة خلال رحلتها لحساب كمية الوقود المناسبة لتلك الرحلة.
المناورة المدارية
المناورة المدارية في السفن الفضائية هي استعمال أنظمة الدفع لتغيير مدار مركبة فضائية للدخول إلى مدار معين أو الخروج منه.
دراسات حول وجود مخلوقات فضائية
اكتشاف ثقب أسود أكبر من الشمس بمليارات المرات!!
المياه متوافرة كفاية في العالم لمضاعفة الإنتاج الغذائي
بالممارسة تكتسب الطيور خبرة بناء أعشاشها
