ما هو مسار محطة الفضاء الدولية ؟.. وكيف تحافظ عليه
ما هي محطة الفضاء الدولية
محطة الفضاء الدولية هي مركبة فضائية كبيرة في مدار حول الأرض إنه بمثابة منزل يعيش فيه أطقم رواد الفضاء والمحطة الفضائية هي أيضاً مختبر علمي فريد من نوعه حيث عملت عدة دول معاً لبناء واستخدام المحطة الفضائية حيث تتكون المحطة الفضائية من أجزاء تم تجميعها في الفضاء بواسطة رواد الفضاء.
يدور حول الأرض على ارتفاع متوسط يبلغ حوالي 250 ميلاً ويسافر بسرعة 17500 ميل في الساعة هذا يعني أنه يدور حول الأرض كل 90 دقيقة وناسا تستخدم المحطة الفضائية لمعرفة المزيد عن العيش والعمل في الفضاء ومن الممكن إرسال البشر إلى الفضاء أبعد من أي وقت مضى.
تحتوي المحطة الفضائية على حجم منزل من خمس غرف نوم أو طائرتين من طراز بوينج 747 إنه قادر على دعم طاقم مكون من ستة أشخاص بالإضافة إلى الزوار وعلى الأرض ستزن المحطة الفضائية ما يقرب من مليون
رطل
وتُقاس المحطة من حواف مصفوفاتها الشمسية وتغطي مساحة ملعب كرة قدم بما في ذلك مناطق النهاية حيث يتضمن وحدات معملية من الولايات المتحدة وروسيا واليابان وأوروبا.[3]
مسار محطة الفضاء الدولية
نظراً لمدار المحطة يبدو أنها تنتقل من الغرب إلى الشرق فوق كوكب الأرض وبسبب دوران الأرض تتحرك المحطة الفضائية لمسافة 2200 كم إلى الغرب في كل مدار حيث يمكنك رؤية محطة الفضاء الدولية بعينيك من خلال
النظر
إلى الأعلى في
الوقت
المناسب.
حيث تحلق محطة الفضاء الدولية مع مختبر كولومبوس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية على ارتفاع 400 كم بسرعات تتحدى الجاذبية وعند 28800 كم /
ساعة
ويستغرق المختبر عديم
الوزن
92 دقيقة فقط ليصنع دائرة كاملة للأرض حيث يواجه رواد الفضاء الذين يعملون ويعيشون في المحطة 16 شروقاً وغروباً كل يوم.[2]
كيف تحافظ محطة الفضاء الدولية على اتجاهها
يتم توفير التحكم في محطة الفضاء الدولية من خلال أربعة جيروسكوبات Control moment gyroscope (CMGs) حيث يحتوي كل جيروسكوب CMG على عجلة يبلغ وزنها 220 رطلاً (100 كجم) وتدور هذه العجلة بسرعة 6600 دورة في الدقيقة مما ينتج عنه زخم زاوي”مقدار الحركة الدائرية” حيث يبلغ 3500 قدماً لكل رطل في الثانية (4742.5 نيوتن متر في الثانية).
الفكرة الأساسية هي أنه إذا أدى عزم الدوران إلى دوران في محطة الفضاء الدولية فيمكن لهذه العجلات أن تدور حول محوريها لتغيير الزخم الزاوي لمحطة الفضاء الدولية مما ينتج عنه عزم دوران مضاد ويعد استخدام جيروسكوبات CMGs أكثر دقة من استخدام الدوافع الهوائية لذلك لا تتأثر تجارب الجاذبية الصغرى وعلى الرغم من ذلك فإن كل جيروسكوب CMG له حدود لذلك يمكن أن تساعد الدافعات الهوائية إذا لزم الأمر.
لتقليل مساعدة الدافع الهوائي أثناء العمليات البسيطة تقوم محطة الفضاء الدولية بنوع من التحكم في المنطقة يسمى إدارة الزخم momentum management (MM) ويتم ذلك عن طريق مناورة محطة الفضاء الدولية إلى موقف توازن عزم الدوران torque equilibrium attitude (TEA) الذي تم تحليله بواسطة الأرض قبل عام أو أكثر مسبقاً، هذا TEA هو الموقف أو المنطقة التي مع التعرجات تصل إلى 15 درجة سيؤدي ذلك إلى زيادة عزم الجاذبية وعزم الدوران في الغلاف الجوي على مدار المدار ليقترب من الصفر ثم تأخذ الجيروسكوبات CMGs فترة الركود حتى تصل إلى صفر.
غالباً لا يمكن أن يكون مسار محطة الفضاء الدولية في منطقة توازن عزم الدوران TEA خلال العمليات الحرجة وحينما تصل محطة الفضاء الدولية في موقف معقد attitude hold (AH) ومثال على ذلك هو الإرساء أو الرسو حيث يمثل تحمل المواقف تحدياً لأنها تتطلب الكثير من العمل وغالباً ما يكون الكثير من العمل على كل جيروسكوب CMG للتعامل معها بمفردها ومع ذلك فإن إطلاق الدوافع الهوائية أثناء العمليات الحرجة يمكن أن يكون مشكلة.
لهذه العمليات تقوم محطة الفضاء الدولية بتصميم مصفوفة لقواعد الطيران لضمان السلامة على سبيل المثال لا تسمح بإطلاق الدافعات الهوائية عندما تكون نهاية الذراع الآلية في نطاق 2 قدم (0.6 متر) وآخر شيء تحتاجه هو إطلاق صاعق يحرك الذراع ويجعله يصطدم بجانب
الوحدة
مما يؤدي إلى ثقب الوحدة وإذا كان الجدول الزمني يشير إلى أن الذراع ستكون قريبة فإن ADCO (جهاز التحكم في الطيران للتحكم في الموقف) سوف يمنع مساعدة الدفع الهوائي.
يمكن أن تحدث عمليات الإرساء والرسو تغييرات مفاجئة في الزخم وأثناء هذه الأنشطة يقوموا بتثبيط نظام التحكم في الموقف بالكامل لضمان عدم إدخال قوى حيث يمكن أن يلحق الضرر بآلية الإرساء وقد تلاحظ على تلفزيون ناسا أن المحطة يمكن أن تخرج بشكل كبير عن الموقف في هذه الأوقات.
يحتوي كمبيوتر التحكم في الموقف (GNC MDM) على البرنامج الذي يقوم بجميع الحسابات اللازمة للتحكم في الموقف حيث يأخذ في الموقف الفعلي ويطرح الموقف الموجه لتحديد الخطأ الذي يحتاج إلى تصحيحه ومن المعروف إن معدلات محطة الفضاء الدولية حساسة للغاية.
يحتاج البرنامج أيضاً إلى مجموعة من العمليات التي يوفرها المستخدم مثل خصائص كتلة المحطة وموترات القصور الذاتي حيث توجد في فتحات بيانات تسمى CCDBs (قواعد بيانات تكوين وحدة التحكم) حيث يكون في المحطة مخزون من CCDBs لتكوينات مختلفة للمركبة على سبيل المثال إذا وصلت مركبة بضائع ورسخت في الجزء الروسي فسيكون لدى المحطة فتحة CCDB مصممة لهذا التكوين وعندما يغادر سوف تبدله بواحد آخر.[1]
أهمية محطة الفضاء الدولية
جعلت المحطة الفضائية من الممكن للناس أن يكون لهم وجود مستمر في الفضاء حيث يعيش البشر في الفضاء كل يوم منذ وصول أول طاقم وتسمح مختبرات المحطة الفضائية لأعضاء الطاقم بإجراء أبحاث لا يمكن إجراؤها في أي مكان آخر هذا البحث العلمي يفيد الناس على الأرض حتى أن أبحاث الفضاء تستخدم في
الحياة
اليومية والنتائج عبارة عن منتجات تسمى “العناصر الفرعية” ويدرس العلماء أيضاً ما يحدث للجسم عندما يعيش الناس في الجاذبية الصغرى لفترة طويلة.
لقد تعلمت ناسا وشركاؤها كيفية الحفاظ على عمل المركبة الفضائية بشكل جيد وستكون كل هذه الدروس مهمة لاستكشاف الفضاء في
المستقبل
حيث تعمل ناسا حالياً على خطة لاستكشاف عوالم أخرى والمحطة الفضائية هي إحدى الخطوات الأولى حيث ستستخدم ناسا الدروس المستفادة من محطة الفضاء للتحضير للمهام البشرية التي تصل إلى أبعد من أي وقت مضى في الفضاء.
حقيقة محطة الفضاء الدولية
تم إطلاق أول قطعة من محطة الفضاء الدولية في نوفمبر 1998 حيث أطلق صاروخ روسي وحدة التحكم Zarya الروسية (zar EE uh) وبعد حوالي أسبوعين التقى مكوك الفضاء إنديفور بزاريا في المدار وكان مكوك الفضاء يحمل عقدة الوحدة الأمريكية وربط الطاقم عقدة الوحدة بزاريا.
تمت إضافة المزيد من القطع على مدار العامين التاليين قبل أن تصبح المحطة جاهزة للعيش هناك ووصل أول طاقم في 2 نوفمبر 2000 حيث يعيش الناس في المحطة الفضائية منذ ذلك الحين وتمت إضافة المزيد من القطع بمرور الوقت حيث أكملت وكالة ناسا وشركاؤها من جميع أنحاء
العالم
بناء المحطة الفضائية في عام 2011.[3]