نحوه طراحی موشکها

طراحان موشک انتظار انجام وظیفه موشک را به بهترین نحو ممکن دارند .عملکرد موتورهای موشک با روشهای گوناگونی مورد سنجش قرار میگیرد و طراح باید تصمیم بگیرد که او میخواهد موشک کدام عملکرد را بهتر انجام دهد .

چند سوال مهم برای طراحان موشک در زیر آمده است .

1. موشک چقدر قدرت دارد .؟ موتور آن چه قدر پیشرانش میتواند تولید کند ؟

این مهم است زیرا موشک باید به اندازی کافی قوی باشد تا بر گرانش زمین غلبه کند و چیز هایی را که فضا پیما حمل میکند در مدار و یا خارج از آن قرار دهد .

نحوه ترکیب سوخت در موشکها به زبان ساده

. آیا نسبت توان به وزن اهمیت دارد .

این موضوع به آن دلیل مهم است که هرچه موتور سنگین تر باشد .مشکل تر می تواند فضاپیما را به فضا ببرد . با وجود این موتورهای بزرگتر (سنگینتر)می توانند قوی تر از نوع کوچک و سبک آن باشند .. اگر فضاپیمایی به اندازه کافی سبک طراحی کنید ممکن است پیشرانش کافی نداشته باشد . پس اگر یک موشک سنگین باشد باید قوی باشد و اگر ضعیف است پس باید سبک باشد .

3. سرعت گازهای خروجی چقدر است ؟

هرچه گاز خروجی با سرعت بیشتری به بیرون روانه شود رانش بیشتر شده و در نتیجه فضاپیما سریعتر حرکت خواهد کرد .

4. چه مدت میتواند به حرکت ادامه دهد .

موشک باید بار خود را برخلاف جهت گرانش به مقصد برساند . اگر خیلی سریع از ادامه راه باز ماند ، ممکن است به روی زمین باز گردد و یا چیزهایی را که حمل میکند در مداری کاملا نادرست قرار دهد . هیچ نوع طرح موشک یا پیشرانشی بهترین پاسخ ممکن را به این سوالات نمی دهد . همیشه سبک وسنگینهایی وجود دارند ، بسته به این که چه ماهواره ای، به چه نوع موشکی احتیاج دارد طراح باید انتخاب کند که کدام خصوصیت برای طرحش مهم تر است و این تغییرات به هدف مطلوب موشک بستگی دارد . . گاهی اوقات یک ماموریت تنها ، بیش از یک سیستم پیشرانش نیاز دارد .

نحوه کارکرد موشکهای چند مرحله ای دلتای 2

موشک دلتای 2 یک موشک با سوخت شیمیایی است که برای داشتن نیروی رانش کافی جهت بالا بردن محموله به خارج از میدان گرانش زمین و قرار دادن آن در مدار طراحی شده است .یک وسیله پرتابگر باتید به مقدار کافی سریع حرکت کند تا به سرعت گریز از زمین برسد . مانند بسیاری از موشکهای پرتابگر که برای این منظور ساخته شده اند ، دلتای 2 نوعی موشک است که به آن موشک چند مرحله ای گفته می شود . بدین معنی که ار عناصر متعددی ساخته شده است که همگی بر روی هم قرار می گیرند .

موشکهای چند مرحله ای به دلایل زیر ساخته می شوند :

هر چه موشک بزرگتر باشد به واسطه موتور بزرگتر و قوی تر آن نیروی پیش رانشی بیشتری تولید میکند . ولی به یاد داشته باشید موشکهای بزرگتر سنگینتر نیز هستند و بلند شدن آنها از زمین کمی مشکل است .یک موشک چند مرحله ای نیروی رانش زیادی تولید میکند ولی زمانی که بخشی از سوخت مصرف شد مخزن سوختی که آن بخش از سوخت در آن قرار داشت می افتد و موشک سبکتر میشود .
 

نمایش چگونگی کار کرد موشکهای چند مرحله ای

در نتیجه درست مانند یک دوی امدادی که در آن نفر اول چوب را به دومی و نفر دوم به سومی میدهد که راه ادامه یابد . اما کمی تفاوت دارد . در موشکهای چند مرحله امداگرها (موتورهای کمکی ) بر روی هم قرار دارند با تمام شدن سوخت موتور اول پایین ترین قسمت موشک از آن جدا شده و موتور دومی شروع به ایجاد نیروی پیشران میکند و با اتمام آن نیز دومین قسمت پایین موشک از آن جدا شده و تولید نیروی پیشران به موتور سوم محول میشود . به یاد داشته باشید که با جداشدن هرقسمت مقدار قابل ملاحظه ای از وزن موشک کاهش می یابد .

سرعت موشکهای مرسوم

اگر هر موشکی برای مدتی طولانی حرکت شتابدار داشته باشد . می تواند به سرعت بسیار بالایی دست یابد . یک موشک مرسوم زمان زیادی برای انجام این کار لازم دارد زیرا برای چنین کاری مقادیر بسیار زیادی سوخت باید به فضا حمل شوند . بنابر این موش برای برخاستن بسیار سنگین خواهد بود . به طور کلی موشکها برای سرعتی طراحی شده اند که برای رسیدن به جایی که باید برود لازم است نه بیشتر .

در مجموع یک موشک مرسوم می تواند با سرعت 27200 کیلومتر برساعت حرکت کند تا به دور مدار مورد نظر بچرخد . در غیر این صورت به عنوان LEO شناخته می شود . این حداقل سرعتی است که یک موشک لازم دارد .هرچه موشک دور تر بخواهد برود به سرعت بیشتری نیاز دارد . در جدول زیر مقایسه ای برای پروازهای با سرعتهای مختلف انجام گرفته است .

نوع پرواز


سرعت مورد نیاز

از زمین به مدار LEO


27200 کیلومتر بر ساعت

گریز از زمین به مدار زمین


38720 کیلومتر بر ساعت

از زمین به مدار قمری


41120 کیلومتر برساعت

از زمین به مدار GEO


422240 کیلومتر برساعت

از زمین به مدار خورشیدی


58400 کیلومتر برساعت

با افزایش هرچه بیشتر سرعت به سختی می توان سرعت را یک کیلومتر بر ساعت بیشتر افزایش داد . این به آن دلیل است که مقدار سوختی که باید یک موشک حمل کند واقعا زیاد است و به فضا بردن این مقدار سوخت به فضا مشکل و پر هزینه است

فضا پیما ها چگونه مسیر خود را تغییر می دهند

به طور کلی یک فضا پیما توسط موشکهای بزرگی به یک مسیر مشخص پرتاب می شوند و در آن مسیر به را خود ادامه می دهند . اغلب موشکهای کوچکی که به فضا پیما متصل هستند به اندازه کافی بزرگ نیستند که بتوانند ان مسیر را تغییر دهند . فضاپیمایی که در یک جهت طی مسیر می کند زمان زیادی لازم دارد تا تغییر جهت دهد . گاهی اوقات یک فضا پیما می تواند از نیروی گرانش یک سیاره مانند زمین و ماه برای تغییر جهت خود استفاده کند .. علاوه بر ان در مسیر های طولانی مسیر فضا پیما تغییر نمی کند بلکه تنها تنظیم و یا تصحیح می شود .. اگر یک تصحیح مسیر لازم باشد فضا پیما موشکهای کوچکی را روشن میکند تا مسیرش را در جهت تعیین شده قرار دهد . پس از ان موشک اصلی میتواند فضا چیما را در مسیر اصلی به حرکت در آورد . برای انجام این کار باید موقعیت و حالت فضاپیما کاملا مشخص باشد .. فضاپیما اطلاعاتی را به ایستگاه کنترل زمینی میفرستد و ایستگاه کنترل زمینی دستورات را به ترتیب با امواج رادیویی مجددا به فضاپیما مخابره میکند که فضا پیما چگونه مسیرش را اصلاح کند .

موشکهای تغییر مسیر دهنده نیز خود از چند موشک که در پشت فضا پیما قرار دارند تشکیل شده است . با توجه به این که موشکها در کناره های فضاپیما قرارر دارد با روشن شدن یک موشک ، فضا پیما بر طبق قانون گشتاور شروع به چرخیدن در حول مرکز ثقل خود می کند ولی این چرخش بنابه خلا بودن فضا بسیار کند است