الصاروخ Rocket نوع من المحركات التي تنتج طاقة أكثر من مثيلاتها ذات الحجم نفسه أوأي محرك آخر. يستطيع الصاروخ حتى ينتج طاقة تقدر بأكثر من 3,000 ضعف طاقة محرك السيارة. يمكن استعمال حدثة صاروخ كذلك لوصف المركبة التي تساق بوساطة محرك الصاروخ.

تُصنع الصواريخ من عدة أحجام، وتستعمل بعضها لقذف الألعاب النارية إلى أعلى، ويبلغ طولها حوالي 60سم. وتحمل الصواريخ التي طولها من 15 إلى 30 م القذائف الضخمة لضرب أهداف الأعداء البعيدة، وعمومًا لابد من وجود الصواريخ الكبيرة والقوية لحمل الأقمار الصناعية إلى مدار حول الأرض. ويبلغ ازدياد الصاروخ ساتورن-ف الذي حمل رواد الفضاء إلى القمر أكثر من 110م.

يستطيع الصاروخ حتى ينتج طاقة هائلة لكنه يحرق الوقود بسرعة. لهذا السبب، يجب حتى يتوفر للصاروخ كمية كبيرة من الوقود ليعمل حتى ولوفترة قصيرة. فقد أحرق ساتورن ـ ف مثلاً أكثر من 2,120,000 لتر من الوقود خلال الـ 2,75 دقيقة الأولى لطيرانه. وتصبح الصواريخ ساخنة جدًا بحرقها للوقود. وتصل حرارة بعض محركاتها إلى 3,300°م، أي ضعف درجة انصهار الصلب تقريبًا.

تطورت تقنية الصواريخ أساسًا بعد الحرب العالمية الثانية (1939-1945م). وهي تقنية غاية في التعقيد؛ لأن محرك الصاروخ يجب حتى يصمد، ليس فقط لدرجات الحرارة العالية، ولكن للضغط العالي الفائق والقوى الميكانيكية القوية أيضًا، وأخيرًا ينبغي حتى يظل خفيفًا لتحقيق مهامه. ويستعمل الناس الصواريخ أساسًا للبحث الفهمي ورحلات الفضاء والحرب.

استخدمت الصواريخ في الحروب طوال مئات السنين. ففي القرن الثالث عشر الميلادي كان الجنود الصينيون يطلقونها على الجيوش المهاجمة. واستخدمت القوات البريطانية الصواريخ للهجوم على فورت مكهنري في ماريلاند الأمريكية، خلال حرب عام 1812(1812- 1814م). وصف فرانسيس سكوت كي، بعد مشاهدته للحرب، في حدثاته التي صاغها في النشيد القومي للولايات المتحدة، الوهج الأحمر للصواريخ بأنها شعار النجم اللامع. وخلال الحرب العالمية الأولى (1914ـ 1918م)، استخدم الفرنسيون الصواريخ لإسقاط طائرات العدو. وهجمت ألمانيا على بريطانيا بالصواريخ خلال الحرب العالمية الثانية. وتستطيع الصواريخ اليوم حتى تحطم الأقمار الصناعية في مدارها حول الأرض، وكذلك الطائرات النفاثة والقذائف التي تطير أسرع من الصوت.

يستعمل الفهماء الصواريخ للاكتشافات والبحث في المجال الجوي والفضاء. وتحمل الصواريخ أجهزة فهمية دقيقة في السماء لجمع المعلومات عن الهواء المحيط بالأرض. ومنذ عام 1957م، أطلقت الصواريخ مئات الأقمار الصناعية في مداراتها حول الأرض. وهذه الأقمار الصناعية تؤدي عدة أغراض؛ منها أنها تكون بمثابة وسيلة اتصالات، كما تقوم بجمع معلومات عن جوالأرض للدراسة الفهمية. تحمل الصواريخ أجهزة إلى الفضاء لاستكشاف القمر والكواكب وحتى الفضاء الذي بين الكواكب.

توفر الصواريخ الطاقة اللازمة لرحلات الإنسان إلى الفضاء التي بدأت عام 1961م. وفي 1969م حملت الصواريخ روّاد الفضاء في أول هبوط على القمر. وفي عام 1981م، حمل الصاروخ أول مكوك فضاء إلى مدار حول الأرض. وفي المستقبل يمكن حتى تحمل الصواريخ الإنسان إلى المريخ والكواكب الأخرى.

تاريخ

البداية

يعتقد الفهماء حتى الصينيين هم الذين اخترعوا الصواريخ، لكن لا أحد يفهم متى كان ذلك. يصف المؤرخون أسهم الحرب الطائرة على أنها كانت صواريخ استخدمت في الجيوش الصينية عام 1232م. انتشر استعمال الصواريخ في القرن الرابع عشر الميلادي في آسيا وأوروبا. وهذه الصواريخ الأولى كانت تحرق مادة تسمى المسحوق الأسود، الذي يتكون من فحم نباتي، ونترات البوتاسيوم وكبريت. لكن لعدة مئات من السنين كان استعمال الصواريخ في عروض الألعاب النارية يفوق في الأهمية استخدامها في المجال العسكري.

خلال بداية القرن التاسع عشر الميلادي، طور وليم كونجريف وهوضابط في الجيش البريطاني الصواريخ التي تحمل متفجرات. وكان وزن بعض هذه الصواريخ يصل إلى 27 كجم ويحلق إلى ازدياد 2,5كم. استخدمت القوات البريطانية صاروخ كونجريف ضد جيش الولايات المتحدة خلال حرب عام 1812م. كذلك طورت جميع من روسيا والنمسا وبعض الأقطار الأخرى الصواريخ الحربية خلال أوائل القرن التاسع عشر الميلادي.

طوّر وليم هيل المخترع الإنجليزي دقة الصواريخ الحربية، وقد وضع ثلاث زعانف بدلاً من الذيل الخشبي الطويل الذي كان يستعمل لتوجيه الصاروخ. واستخدمت قوات الولايات المتحدة صواريخ هيل في الحرب المكسيكية (1846-1848م) وخلال الحرب الأهلية الأمريكية (1861-1865م)، استخدمها كلا الجانبين.

صواريخ أوائل القرن العشرين

وضع مدرس ثانوي روسي اسمه، كونستانتين تسيولكوفسكي أول نظرية سليمة لطاقة الصاروخ. وقد وصف نظريته في منطقة فهمية نشرت عام 1903م. وأصبح روبرت جودارد العالم الأمريكي مبتدع الصواريخ الحديثة. ففي عام 1926م، تمكن جودارد من إطلاق أول صاروخ ذي وقود دافع سائل. ارتفع الصاروخ إلى مسافة 56 م في الهواء بسرعة حوالي 97كم/ساعة.

خلال الثلاثينيات من القرن العشرين تقدمت أبحاث الصواريخ في ألمانيا والاتحاد السوفييتي (سابقًا) والولايات المتحدة. فقد قاد هيرمان أوبرث مجموعة صغيرة من المهندسين الألمان والفهماء الذين قاموا بتجارب على الصواريخ، وقاد فهماء الصواريخ الروس تساندر، وآي.أيه ميركولوف. بينما ظل العالم جودارد كما هورئيس الباحثين في الولايات المتحدة.

خلال الحرب العالمية الثانية، طوّر فهماء الصواريخ الألمان تحت قيادة فِرْنر فون براون القذيفة الموجهة القوية في-2 (V-2). قذفت ألمانيا لندن وأنتورب ببلجيكا بمئات من قذائف في-2 (V-2) خلال الأشهر الأخيرة من الحرب. واستولت القوات الأمريكية على عدة قذائف في-2 (V-2) وأوفدتها إلى الولايات المتحدة ليجري الفهماء أبحاثهم عليها. ومضى فون براون بعد الحرب ومعه أكثر من 200 عالم ألماني إلى الولايات المتحدة ليكملوا ما بدأوه في الصواريخ، بينما مضى بعض الفهماء الألمان الآخرين إلى الاتحاد السوفييتي (سابقًا).

صواريخ الارتفاع العالي

استفادت الولايات المتحدة من قذائف في-2 (V-2) التي استولت عليها من ألمانيا طوال عدة سنوات بعد الحرب العالمية الثانية، وقامت بمواصلة التجارب عليها، وكانت هذه هي أولى أبحاث الصواريخ التي تستعمل للارتفاعات العالية.

صممت أول صواريخ عالية الارتفاع وتم بناؤها في الولايات المتحدة وهي واك الجماعية وإيروبي، والفايكنج. وقد وصل الصاروخ واك الذي يبلغ طوله ستة أمتار إلى ازدياد حوالي 72كم خلال تجارب الطيران عام 1945م. بينما ارتفعت الأنواع الأولى من إيروبي إلى ما يقرب من 120كم. وفي عام 1949م أطلقت البحرية الأمريكية صاروخ فايكنج وهوصاروخ ذومتفجرات سائلة بُني أساسًا على نظام في-2 (V-2). ويبلغ طول الفايكنج أكثر من 14م، أي أطول بكثير من إيروبي. لكن الأنواع الأولى من الفايكنج ارتفعت فقط إلى حوالي 80كم.

طورت القوات الأمريكية خلال الخمسينيات بعض الصواريخ. وقد ضمت كلاًّ من جوبيتر وبيرشينج. ويبلغ مدى الصاروخ جوبيتر ما يقرب من 2,570كم وبيرشينج 725كم تقريبًا. أطلقت القوات الأمريكية بنجاح لأول مرة تحت الماء القذيفة بولاريس عام 1960م. استخدم فهماء الفضاء بعد ذلك عدة صواريخ حربية تم تطويرها خلال الخمسينيات كأساس لإطلاق المركبات.

الطائرات الصاروخية

في 14 أكتوبر 1947م، قام الكابتن تشارلز إلوود ييجر من القوات الجوية الأمريكية بأول رحلة فوق صوتية (أسرع من الصوت). فقد حلق بطائرة صاروخية تسمى إكس ـ 1. دفع الصاروخ السمائي بوساطة محرك صاروخي، جعل الطائرة تحلق على ازدياد 24 كم في عام 1951م وسرعة 2,132كم/ساعة في عام 1953م. كما حتى طائرة صاروخية أخرى هي “إكس ـ 15″ ارتفعت إلى أكثر من 108كم في عام 1963م. ثم سجلت في عام 1967م سرعة بلغت 7,274كم/ساعة؛ أي أكثر منستة أضعاف سرعة الصوت.

=عصر الفضاء

بدأ في أربعة أكتوبر 1957م عندما أطلق الاتحاد السوفييتي (سابقًا) أول قمر صناعي سبوتنيك 1، بوساطة صاروخ ذي ثلاث مراحل. وفي 31 يناير 1958م، أطلق الجيش الأمريكي أول قمر صناعي أمريكي أطلق عليه اسم إكسبلورر-1، إلى المدار بصاروخ جونو-1. وفي 12 أبريل 1961م تم وضع رجل فضاء في مركبة يحملها صاروخ روسي، وهوالرائد يوري جاجارين في مدار حول الأرض لأول مرة. وفيخمسة مايو1961م حمل الصاروخ الأمريكي المُسمَّى رِدْسْتُون القائد ألن شبرد في أول رحلة في الفضاء. وفي 12 أبريل 1981م أطلقت الولايات المتحدة الصاروخ كولومبيا، أول مكوك فضائي يدور حول الأرض. من أجل معلومات أكثر حول الصواريخ في الفضاء.

كيف يعمل الصاروخ

قانون الحركة الأساسي الذي اكتشفه العالم البريطاني السير إسحق نيوتن في القرن السابع عشر الميلادي يصف كيف من الممكن أن يعمل الصاروخ. هذا القانون ينص على حتى لكل عمل رد عمل مساوٍ له في المقدار ومضادٍّ له في الاتجاه. انظر: الحركة. يشرح قانون نيوتن كيف من الممكن أن يؤدي تدفق الهواء من بالون صغير إلى دفع البالون للطيران. ويعمل أقوى الصواريخ بنفس الطريقة.

يحرق الصاروخ وقودًا خاصًا في غرفة احتراق فينتج غاز يتمدد بسرعة. ويضغط هذا الغاز داخل الصاروخ بالتساوي في جميع الاتجاهات. وضغط هذا الغاز على أحد جوانب الصاروخ يساوي ضغط الغاز على الجانب اللقاء. ويخرج الغاز من مؤخرة الصاروخ من خلال فوهة. ولا يعادل هذا الغاز المعدم ضغط الغاز على مقدمة الصاروخ. وهذا الضغط غير المتساوي هوالذي يدفع الصاروخ للأمام.

وسريان الغاز خلال فوهة الصاروخ هوالعمل الذي وُصِفَ في قانون نيوتن. ويكون رد العمل هوالدفع المستمر قوة الدفع للصاروخ بعيدًا عن خروج الغاز المعدم.

الوقود الدافع للصاروخ

تحرق الصواريخ مجموعة من المواد الكيميائية تُسمى الوقود الدافع يتكوَّن من: 1-وقود؛ مثل البنزين والبرافين أوالهيدروجين السائل 2- مادة مؤكسدة؛ مثل رباعي أكسيد النيتروجين، أوالأكسجين السائل. والمادة المؤكسدة تمد الوقود بالأكسجين اللازم للاحتراق. ويُمَكِّن هذا الأكسجين الصاروخ من العمل في الفضاء الخارجي حيث لا يوجد هواء.

كذلك تعمل المحركات النفاثة بوساطة العمل ورد العمل. لكن الوقود النفاث لا يحتوي على مادة مؤكسدة. ويسحب المحرك النفاث الأكسجين من الهواء. ولهذا السبب لا يعمل خارج المجال. انظر: الدفع النفاث.

يحرق الصاروخ الوقود الدافع بمعدل سريع، وأغلب الصواريخ تحمل كمية تظل عدة دقائق فقط. لكن الصاروخ ينتج هذه القوة الساحبة التي تقدر على قذف مركبات ثقيلة بعيدًا في الفضاء.

يحرق الصاروخ أغلب الوقود الدافع خلال الدقائق القليلة الأولى للطيران. وخلال هذا الوقت تقل سرعة الصاروخ بالاحتكاك بالهواء، والجاذبية، ووزن الوقود. يعوق احتكاك الهواء الصاروخ طوال مساره في الغلاف الجوي. وعندما ينطلق الصاروخ إلى أعلى، فإن الهواء يصبح أقل ويقل الاحتكاك في الفضاء، ولا يوجد احتكاك يؤثر على الصاروخ. وتشد الجاذبية الأرضية الصاروخ إلى الأرض، لكن هذا الجذب يقل حدثا ارتفع الصاروخ بعيدًا عن الأرض. وعندما يحرق الصاروخ الوقود فإن وزنه يقل.

الصاروخ متعدد المراحل

يتكون الصاروخ من عدة مقاطع تسمى مراحل، وكل فترة لها محرك صاروخي ووقود دافع. طوَّر المهندسون الصاروخ متعدد المراحل من أجل رحلات طويلة خلال الغلاف الجوي وإلى الفضاء. فهم يحتاجون إلى صواريخ تستطيع حتى تصل إلى سرعات أكبر من سرعات الصواريخ ذات الفترة الواحدة. ويمكن للصاروخ متعدد المراحل حتى يصل إلى سرعات أعلى نتيجة نقصان وزنه بإسقاط مراحل تم استعمال وقودها. وتبلغ سرعة الصاروخ ذي الثلاث مراحل تقريبًا ثلاثة أضعاف سرعة الصاروخ ذي الفترة الواحدة.

تسمى الفترة الأولى المعزِّز، وتقذف الصاروخ بعد حرق وقود الفترة الأولى، وتُسقِط المركبة هذا المبتر وتستعمل الفترة الثانية. ويظل الصاروخ يستعمل فترة بعد الأخرى. وأغلب صواريخ الفضاء ذات مرحلتين أوثلاث مراحل.

إطلاق الصاروخ

تحتاج صواريخ الفضاء إلى قواعد إطلاق خاصة مجهزة. وأغلب فاعلية القذف تكون حول مركز قاعدة القذف التي ينطلق الصاروخ منها. ويحتوي مكان القذف على 1- مبنى الهيكل الذي يكمل منه المهندسون المراحل النهائية في بناء الصاروخ 2- مبنى الخدمة الذي يتأكد فيه العمال من سلامة الصاروخ قبل إطلاقه 3- مركز التّحكُّم، حيث يوجِّه الفهماء إطلاق وطيران الصاروخ. وتقوم محطات الرصد التي تقع في أماكن مختلفة حول العالم بتسجيل مسار رحلة الصاروخ.

يجهز الفهماء والمهندسون الصاروخ للإطلاق بطريقة المستوى خطوة التي تسمَّى العدّ التنازلي، فيرسمون جميع خطوة على فترة معينة خلال العد التنازلي، ويتم إطلاق الصاروخ عندما يصل العدّ التنازلي إلى الصفر. ويمكن حتى تتسبّب الأجواء غير المرغوب فيها أوأي صعوبة أخرى في إيقاف الإطلاق الذي يوقف مؤقتًا العد التنازلي.

كيف تستعمل الصواريخ

تستعمل الدول الصواريخ أساسًا لتوفير أدوات نقل تنطلق بسرعات عالية خلال الغلاف الجوي والفضاء. وتُعَدُّ الصواريخ ذات قيمة عالية:

1- للاستعمالات العسكرية

2- لأبحاث الغلاف الجوي

3- لإطلاق مجسات الاكتشاف والأقمار الصناعية

4- للسفر عبر الفضاء.

الاستعمال العسكري

يتفاوت استخدام الجيوش للصواريخ من صواريخ حروب الميدان الصغيرة إلى القذائف الموجهة العملاقة التي تطير عبر المحيط.

البازوكا

صاروخ صغير مقذوف يحمله الجنود، وهومضاد للمركبات المصفحة. لدى البازوكا قوة اختراق مثل دبابة صغيرة. انظر: البازوكا. وتستعمل الجيوش صواريخ أكبر لتفجير القنابل بعيدًا خلف خطوط الأعداء، وكذلك لإسقاط طائرات العدو. وتحمل الطائرات المقاتلة صواريخ موجهة للهجوم على الطائرات الأخرى والأهداف الأرضية. وتستعمل السفن البحرية الصواريخ الموجهة للهجوم على السفن الأخرى، والأهداف الأرضية والطائرات.

وأحد أبرز الاستعمالات الحربية للصواريخ هوإطلاق نوع من القذائف الموجهة بعيدة المدى، تسمى القذائف البالستية العابرة للقارات. وهذه القذائف تستطيع الانطلاق لمدى أكبر من 8,000 كم لتفجير هدف للعدوبالمتفجرات النووية. وهناك مجموعة من الصواريخ القوية تحمل القذيفة عابرة القارات وتسيرها خلال الأجزاء الأولى من رحلتها، ثم تأخذ القذائف باقي طريقها إلى الهدف. انظر: القذيفة الموجهة

.

بحاث الغلاف الجوي

يستعمل الفهماء صواريخ لاكتشاف الغلاف الجوي المحيط بالأرض، وتحمل الصواريخ الصوتية التي تسمى أيضًا صواريخ الأرصاد الجوية أجهزة مثل: مقياس الضغط الجوي، وآلات التصوير والترمومترات إلى الغلاف الجوي. وتجمع هذه الأجهزة المعلومات عن الغلاف الجوي، وترسلها بالراديولأجهزة الاستقبال الأرضية. تسمّى هذه الطريقة في جمع المعلومات وإرسالها لمسافات بعيدة بالراديوقياس البعد انظر: قياس البعد.

توفر الصواريخ الطاقة اللازمة لطائرات الأبحاث الفهمية. ويستعمل المهندسون هذه الطائرات في تطوير سفن الفضاء. ويتفهم المهندسون من خلال دراسة رحلات هذه الطائرات كالصاروخ الموجّه إكس -15، كيفية التحكم في المركبة للطيران أسرع من الصوت عدة مرات.

إطلاق المجسات والأقمار الصناعية

تُسمَّى الصواريخ التي تحمل أجهزة أبحاث في رحلات طويلة لاكتشاف المجموعة الشمسية المجسات. وتجمع المجسات القمرية هذه المعلومات عن القمر. ويمكنها الطيران إلى أبعد من القمر، والدوران حوله أوالهبوط على سطحه. وتأخذ المجسات بين الكوكبية رحلة ذات اتجاه واحد إلى الفضاء من خلال الكواكب. وتجمع المجسات الكوكبية المعلومات عن الكواكب. ويحلِّق المجس الكوكبي في مدار حول الشمس مع الكوكب المكتشف. وقد اكتشف أول مجس كوكبيّ كوكبيْ المريخ، والزهرة. كما اكتشفت المجسات أيضًا كلاً من المشتري، وزحل، ونبتون.

تحمل الصواريخ الأقمار الصناعية في مدارات حول الأرض. وتجمع بعض هذه الأقمار المعلومات للبحث الفهمي. وينقل بعضها الآخر المحادثات الهاتفية أوالبث الإذاعي والتلفازي عبر المحيطات. انظر : قمر الاتصالات. وتستخدم الجيوش الأقمار الصناعية للاتصالات والحماية ضد الهجوم الصاروخي المفاجئ، كذلك يستخدمون الأقمار الصناعية لتصوير قواعد صواريخ الأعداء.

تُسمّى الصواريخ التي تحمل المجسات والأقمار الصناعية صواريخ حاملة أوعربات الإطلاق، وأغلب هذه الأنواع تكون ذات مرحلتين أوثلاث أوأربع مراحل. وهذه المراحل تضع القمر الصناعي على ارتفاعه المناسب، وتعطيه سرعة كافية تصل إلى 29,000كم/ساعة ليظل في المدار. ويجب حتى تكون سرعة المجسات بين الكوكبية حوالي 40,200كم/ساعة للتخلص من الجاذبية الأرضية والاستمرار في رحلتها.

السفر عبر الفضاء

توفر الصواريخ الطاقة لمركبة الفضاء التي تدور حول الأرض وتطير إلى القمر والكواكب. وهذه الصواريخ، مثل تلك المستعملة في قذف المجسّات والأقمار الصناعية، تسمى الصواريخ الحاملة أوعربات الإطلاق.

كانت الصواريخ الحربية أوالصواريخ الصوتية أولى السفن الفضائية التي تم إطلاقها، والتي حوَّرها المهندسون قليلاً لحمل سفن الفضاء؛ فقد أضافوا مثلاً مراحل إلى بعض هذه الصواريخ لزيادة طاقتها. وأحيانًا يلجأ المهندسون إلى صواريخ أصغر كفترة أولى لقذف مركبة فضاء. وتوفّر هذه الأداة الإضافية قوة دفع إضافية لقذف سفينة فضاء أثقل.

كان الصاروخ ساتورن ـ ف الذي حمل أول رائد فضاء أمريكيًا إلى القمر، أقوى مركبة إطلاق أمريكية. وكان يزن أكثر من 2,7 مليون كجم قبل الإطلاق وكان طوله 111 م. وكان من الممكن حتى يحمل سفينة فضاء تزن أكثر من 45,000 كجم للقمر. وقد استخدم ساتورن ـ ف 11 محركًا صاروخيًا للدفع في ثلاث مراحل.

يستطيع مكوك الفضاء القابل للاستخدام مرات عديدة حتى يحلِّق في الفضاء ويعود إلى الأرض ليقوم برحلات أخرى. ويمكن لمثل هذا المكوك حتى يحمل آدميين ومستلزمات إلى ومن محطات فضائية قد تدور حول الأرض. كذلك يفترض أن توفر المراكب الصاروخية الموجهة الأصغر التي تسمى سفن الفضاء التنقل لمسافات قصيرة يومًا ما، مثل التنقل من مركبة مكوك إلى محطة فضاء، أومن قمر صناعي إلى آخر. هذه المركبات يفترض أن توفر القوة للمجسات الفضائية التي تطلق إلى الكواكب من مدار الأرض.

ستعمالات أخرى

استخدمت الصواريخ طوال عدة سنوات كإشارات استغاثة من السفن والطائرات وكذلك من الأرض. كذلك تطلق الصواريخ خطوط الإنقاذ للسفن في المحيطات. كما تقوم صواريخ صغيرة تسمى جاتوبمساعدة الطائرات ثقيلة الحمولة على الإقلاع. وقد استخدمت الصواريخ لفترة طويلة في الألعاب النارية. انظر: الألعاب النارية. ويستعمل الفهماء الصواريخ لرش السحب بالمواد الكيميائية للتحكم في الطقس.

أنواع الصواريخ

هناك أربعة أنواع رئيسية من الصواريخ:

1- صواريخ الوقود الدافع الصلب.

2- صواريخ الوقود الدافع السائل.

3- الصواريخ الكهربائية.

4- الصواريخ النووية.

صواريخ الوقود الدافع الصلب

تحرق مادة بلاستيكية أومطاطية تسمى الحبوب. وتتكون الحبوب من الوقود والمؤكسد في الحالة الصلبة. على خلاف بعض أنواع الوقود السائل، فإن الوقود والمؤكسد للمادة الصلبة لا يشتعلان إذا تلامسا مع بعضهما. ويجب إشعال الوقود بإحدى طريقتين: يمكن إشعاله بحرق شحنة صغيرة من المسحوق الأسود وهوخليط من نترات البوتاسيوم، والفحم النباتي والكبريت. كذلك يمكن إشعال الوقود الصلب بالتفاعل الكيميائي لمركب كلور سائل يرش على الحبوب.

تتراوح درجة الحرارة في غرفة الاحتراق للوقود الصلب للصاروخ بين 1,600° و3,300°م. يستعمل المهندسون في أغلب هذه الصواريخ الفولاذ القوي جدًا أوالتيتانيوم لبناء حوائط الغرفة حتى تقاوم الضغط الذي ينشأ عن درجات الحرارة العليا. كذلك يستعملون الألياف الزجاجية أومواد بلاستيكية خاصة.

يحترق الوقود الصلب أسرع من الوقود السائل، لكنه ينتج قوة دفع أقل من التي تنتج من احتراق نفس الكمية من وقود سائل في نفس الوقت. يظل الوقود الصلب فعالاً لفترات طويلة من التخزين ولا يمثل خطورة تذكر حتى عند الإشعال. ولا يحتاج الوقود الصلب إلى أجهزة للضخ والمزج اللازمة للوقود السائل، لكنه من ناحية أخرى، قاسي إيقافه وإعادة إشعاله. والمفترض حتى تتوفر لرواد الفضاء القدرة على إيقاف وبدء عملية احتراق الوقود حتى يمكنهم التحكم في طيران سفنهم الفضائية. وهناك طريقة واحدة تستعمل لوقف الاحتراق وهي نسف مبتر الفوهة من الصاروخ. لكن هذه الكيفية تمنع إعادة الإشعال.

تُستعمل صواريخ الوقود الصلب أساسًا في استخدامات الجيوش. ويجب حتى تكون الصواريخ الحربية مستعدة للانطلاق في أي لحظة، ويمكن تخزين الوقود الصلب أفضل من أي وقود دافع آخر. وتوفر صواريخ الوقود الصلب الطاقة للصواريخ العابرة للقارات، بما في ذلك صاروخ منتمان-2، وإم إكس، وكذلك للقذائف الصغيرة مثل هوك، وتالوس، وتِرير. وتُسْتَعْمَل صواريخ الوقود الصلب أداة إضافية لحمل الصواريخ مثل: صواريخ جاتو، وتستعمل كذلك بمثابة صواريخ صوتية. كما تستعمل صواريخ الوقود الصلب في عروض الألعاب النارية.

صواريخ الوقود الدافع السائل

تحرق خليطًا من الوقود والمؤكْسِد في شكل سائل. وتحمل هذه الصواريخ الوقود والمؤكْسِد في صهريج منفصل. وتغذي شبكة من الأنابيب والصمامات عنصري الوقود داخل غرفة الاحتراق. وينبغي حتى يمر الوقود أوالمؤكسد حول الغرفة قبل المزج مع العناصر الأخرى. هذا من شأنه حتى يبرِّد غرفة الاحتراق ويسخِّن مسبقًا عناصر الوقود للاشتعال.

تتضمن طرق تغذية الوقود والمؤكْسد إلى غرفة الاحتراق استعمال إما مضخات أوغاز ذي ضغط عال. وأكثر الطرق المألوفة هي استعمال المضخات. ويشغل الغاز المنتج باحتراق جزء صغير من الوقود المضخة التي تدفع الوقود والمؤكسد إلى غرفة الاحتراق. أما الطريقة الأخرى، فيدفع الغاز عالي الضغط الوقود والمؤكْسد إلى غرفة الاحتراق. ويمكن الحصول على مصدر الغاز ذي الضغط العالي من النيتروجين، أوبعض الغازات الأخرى المخزونة تحت الضغط العالي، أومن حرق كمية صغيرة من الوقود.

بعض أنواع الوقود السائل التي تسمى ذاتية الاشتعال تشتعل عندما يتلامس الوقود والمؤكسد. لكن معظم أنواع الوقود السائل بحاجة إلى جهاز إشعال. يمكن حتى يشتعل الوقود السائل عن طريق شرارة كهربائية، أوحرق كمية صغيرة من مادة متفجرة صلبة داخل غرفة الاحتراق. يستمر الوقود السائل في الاحتراق ما دام سريان خليط الوقود والمؤكسد مستمرًا في الوصول إلى غرفة الاحتراق.

تُبنى أغلب خزانات الوقود السائل من الفولاذ أوالألومنيوم الرقيق عالي الصلابة. وأغلب غرف الاحتراق في هذه الصواريخ مصنوعة من الفولاذ أوالنيكل.

يُنْتج الوقود السائل عادة قوة دفع أكبر من التي تنتج من احتراق نفس الكمية من الوقود الصلب في نفس الفترة الزمنية. كذلك فهوأسهل في بدء وإيقاف الاحتراق من الوقود الصلب. ويمكن التحكم في الاحتراق فقط بفتح أوغلق الصمامات.لكن يصعب التعامل مع الوقود السائل. فإذا خلطت عناصر الوقود دون إشعال، فإن الخليط يفترض أن ينفجر بسهولة. كذلك يحتاج الوقود السائل إلى صواريخ أكثر تعقيدًا عما في حالة الوقود الصلب.

يستعمل الفهماء صواريخ الوقود السائل لأغلب السفن التي تطلق إلى الفضاء؛ عملى سبيل المثال، وفرت صواريخ الوقود السائل الطاقة للمراحل الثلاث في إطلاق مركبة ساتورن – ف.

الصواريخ الكهربائية

تستعمل الطاقة الكهربائية لإنتاج قوة الدفع. وهذه الصواريخ تحتوي على

1- صواريخ القوس الكهربائي النفاث

2- صواريخ البلازما النفاثة

3- الصواريخ الأيونية. ويمكن حتى تعمل الصواريخ الكهربائية لفترة أكثر بكثير من أي نوع آخر، لكنها تنتج قوة دفع أقل.

لا يقدر الصاروخ الكهربائي على حمل سفينة فضاء خارج المجال الجوي للأرض، لكنه يستطيع حتى يدفع مركبة خلال الفضاء. ويعمل الفهماء على تطوير الصواريخ الكهربائية لرحلات فضاء طويلة في المستقبل.

*صواريخ القوس الكهربائي النفاثة تُسخِّن وقودًا غازيًا بشرارة كهربائية تسمى القوس الكهربائي. وهذه الشرارة يمكن حتى تسخِّن الغاز إلى ثلاثة أوأربعة أضعاف درجة الحرارة المنتجة بصواريخ الوقود السائل أوالصلب.

*صواريخ البلازما النفاثة نوع من صواريخ القوس الكهربائي النفاثة. يُوَلَّد سريان الغاز المتفجر بوساطة قوس كهربائي يحتوي على جسيمات كهربائية مشحونة. ويُسمى خليط الغاز وهذه الجسيمات بلازما. وتستعمل صواريخ البلازما النفاثة تيارًا كهربائيًا ومجالاً كهربائيًا لزيادة سرعة سريان البلازما من الصاروخ.

*الصواريخ الأيونية تنتج قوة دفع بوساطة سريان جسيمات مشحونة كهربائية تسمى الأيونات. يُسمى جزء من الصاروخ الشبكة الأيونية التي تنتج الأيونات كأنها غاز خاص يسير فوق سطح الشبكة. تزداد سرعة سريان الأيونات من الصاروخ بوساطة مجال كهربائيِّ.

الصواريخ النووية

تُسخِّن الوقود بوساطة مفاعل نووي، وهوآلة تنتج الطاقة عن طريق انشطار الذرات. يصبح الوقود المراد تسخينه بسرعة غازًا متمددًا ساخنًا. وهذه الصواريخ تنتج طاقة تعادل ضعفي أوثلاثة أضعاف ما تنتجه صواريخ الوقود الدّفعي الصلب أوالسائل. ويعمل الفهماء على تطوير الصواريخ النووية لرحلات الفضاء.

يُضَخ في الصواريخ النووية هيدروجين سائل إلى المفاعل خلال الجدار المحيط بمحرك الصاروخ. وتساعد عملية الضخ هذه على تبريد الصاروخ، وكذلك على تسخين الهيدروجين السائل. ويمر خلال المفاعل مئات من القنوات الضيقة. وعندما يمر الهيدروجين السائل خلال هذه القنوات، تقوم حرارة من المفاعل بتحويل الوقود إلى غاز متمدد في الحال. ويمر الغاز خلال فوهة العادم بسرعات قد تصل إلى 35,400كم/ساعة.

انظر أيضاً

ملاحظات

الهوامش

المراجع

المصادر

• الموسوعة المعهدية الكاملة
• Allen, H. Julian; Eggers, A. J. (1958). (PDF). NACA. OCLC 86134556.
• Baker, A. D. (2000). Combat Fleets of the World 2000-2001. Annapolis: US Naval Institute Press. ISBN .
• Béon, Yves (1997). Planet Dora: A Memoir of the Holocaust and the Birth of the Space Age. translated from the French La planète Dora by Béon & Richard L. Fague. Westview Press, Div. of Harper Collins. ISBN .
• Buchanan, Brenda (2006). . Aldershot: Ashgate. ISBN .
• Callaway, David W. (2004). "Coplanar Air Launch with Gravity-Turn Launch Trajectories" (PDF). Masters Thesis. Unknown parameter |month= ignored (help)
• Chase, Kenneth (2003). . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN .
• Clary, David (2003). Rocket Man. New York: Theia. ISBN .
• Crosby, Alfred W. (2002). Throwing Fire: Projectile Technology Through History. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN .
• Esnault-Pelterie, Robert (1913). "Considerations sur les resultats d'un allegement indefini des moteurs". Journal de physique theorique et appliquee (in French). Paris. OCLC 43942743.CS1 maint: unrecognized language (link)
• GAO (1972), Cost Benefit Analysis Used in Support of the Space Shuttle Program, Washington, DC: General Accounting Office, US Government, http://archive.gao.gov/f0302/096542.pdf 
• Glasstone, Samuel (1965). Sourcebook on the Space Sciences. D. Van Nostrand Company. OCLC 232378.
• Goddard, Robert (1919). (PDF). OCLC 3430998.
• Goddard, Robert (2002). Rockets. New York: Dover Publications. ISBN .
• Hansen, James R. (1987). "Engineer in Charge: A History of the Langley Aeronautical Laboratory, 1917-1958". The NASA History Series, sp-4305. NASA. OCLC 246830126.
• Harford, James (1997). Korolev: How One Man Masterminded the Soviet Drive to Beat America to the Moon. John Wiley & Sons. ISBN .
• Hassan, Ahmad Y (a). "Gunpowder Composition for Rockets and Cannon in Arabic Military Treatises In Thirteenth and Fourteenth Centuries". History of Science and Technology in Islam. Retrieved 2008-03-29. Check date values in: |year= (help)
• Hassan, Ahmad Y (b). "Transfer Of Islamic Technology To The West, Part III: Technology Transfer in the Chemical Industries". History of Science and Technology in Islam. Retrieved 2008-03-29. Check date values in: |year= (help)
• Houchin, Roy (2006). U.S. Hypersonic Research and Development: The Rise and Fall of Dyna-Soar, 1944–1963. New York: Routledge. ISBN .
• Hunt, Linda (1991). Secret Agenda: The United States Government, Nazi Scientists, and Project Paperclip, 1945 to 1990. New York: St.Martin's Press. ISBN .
• Huzel, D. K.; Huang, D. H. (1971). (2nd ed.). NASA.
• Johnson (June 1995). "Contents and commentary on William Moore's a treatise on the motion of rockets and an essay on naval gunnery". International Journal of Impact Engineering. 16 (3). OCLC 105570427.
• Marconi, Elaine M. (April 12, 2004). "What is a Sounding Rocket?". Research Aircraft. NASA. Retrieved October 10, 2006.
• NASA (2006). "Rocket staging". Beginner's Guide to Rockets. NASA. Retrieved 2009-06-28.
• Needham, Joseph (1986). . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN .
• Nowak, Tadeusz (1969). Kazimierz Siemienowicz ok.1600-ok.1951 (in Polish). Warsaw: MON Press. OCLC 254130686.CS1 maint: unrecognized language (link)
• Polmar, Norman (2004). Cold War Submarines. Washington: Brassey's. ISBN .
• Potter, R.C; Crocker (1966). (PDF). Washington, D.C.: NASA. OCLC 37049198. Unknown parameter |first 2= ignored (help)
• Space History Division (1999). "Hale 24-Pounder Rocket". Smithsonian National Air and Space Museum. Archived from the original on 2007-08-18.
• Stephen, Leslie (1887). . XII. New York: Macmillan.
• Sutton, George (2001). (7th ed.). Chichester: John Wiley & Sons. ISBN .
• Van Riper, A Bowdoin (2004). Rockets and Missiles. Westport: Greenwood Press. ISBN .
• von Braun, Wernher; Ordway, Frederick Ira (1966). History of rocketry & space travel. New York: Crowell. OCLC 566653.
• von Braun, Wernher (1963). Emme, Eugene Morlock (ed.). "The History of Rocket Technology: The Redstone, Jupiter and Juno". Technology and Culture. IV (4): 452–465. OCLC 39186548. Unknown parameter |month= ignored (help)

• MSFC History Office. "Rockets in Ancient Times (100 B.C. to 17th Century)". A Timeline of Rocket History. NASA. Retrieved 2009-06-28.

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع Rockets.

وكالات حكومية

• about the rocket in israel
• FAA Office of Commercial Space Transportation
• National Aeronautics and Space Administration (NASA)
• National Association of Rocketry (USA)
• Tripoli Rocketry Association
• Asoc. Coheteria Experimental y Modelista de Argentina
• United Kingdom Rocketry Association
• Canadian Association of Rocketry
• Indian Space Research Organisation

مواقع معلومات

• Encyclopedia Astronautica - Rocket and Missile Alphabetical Index
• Gunter's Space Page - Complete Rocket and Missile Lists
• Rocketdyne Technical Articles
• Relativity Calculator - Learn Tsiolkovsky's rocket equations
• Robert Goddard--America's Space Pioneer