su_pakfa تمت الترجمة بواسطة issasalim89@hotmail.com
مكوك ناسا الفضائي هو الآلة الأكثر تعقيدا على الإطلاق
وهذا جعلها واحدة من أغلى الآلات في العالم
وهو قادر على السفر بسرعة أكثر بـ25 ضعف سرعة رصاصة منطلقة
وهو يحمل شحنة تبلغ تكلفتها عشرات ملايين الدولارات
إنه المركبة الفضائية الأولى التي يمكن إعادة استخدامها
في كل مهمة، يقطع حوالي 4 ملايين ميل
..وبغض النظر عن مدى ذكاء علماء الصواريخ الذين يقفون خلفه
..هذا الإنجاز الهندسي الضخم لم يكن ليتحقق بدون
..آلة الأورغن الموسيقية في الكنائس
..غواصات يوبوت الألمانية
..سكك حديد عربات الترام
..كاميرا
!إنه مدهش
..وقذيفة مدفعية
بالنسبة لمهندسي الناسا، مهمة أبولو للنزول على القمر كانت من أصعب المهام
..وحتى بعد إتمام مهمة نزول الإنسان على القمر
فإن السؤال الذي طرح نفسه هو، ما هي الخطوة التالية للناسا؟
الجواب كان: مكوك الفضاء
يطلق المكوك إلى سماء فلوريدا من المنصات التي في خلفي
..وبإعتباره أول مركبة فضائية قابلة لإعادة الإستخدام
فإنه جعل الحدود السابقة عبارة عن أهداف قادمة
أسطول من خمسة مكوكات إنطلقت من مركز كيندي الفضائي
. أكثر من 130 مرة
وقد نجحت في إيصال أكثر من 1000 طن من الحمولة
من ضمنها معظم أجزاء محطة الفضاء الدولية وتلسكوب هابل.
.ليس رقما سيئا بالنسبة لشاحنة توصيل، ولو أنه غالي التكلفة
.لأن صنع كل واحد يكلف 1.7 مليار دولار
.وابقاءه يعمل يكلف 450 مليون دولار
.ولكن الناسا صممت المكوك لتخفيض تكلفة استكشاف الفضاء
.لذلك، المكوك قابل لإعادة الإستخدام
.حل عبقري لرافعة، جزء منها طائرة، والجزء الآخر صاروخ
.جئت لأرى خلف الكواليس
.لأنه فقط رواد الفضاء ومهندسي الصواريخ هم من يستطيعون الإقتراب من المكوك
!هذا هو المكان حيث الإنطلاق، لذلك، المحطة التالية للوقوف، هي الفضاء
..ولكن، بينما تحضر لآخر إطلاق للمكوك في التاريخ
قامت الناسا أعطتني صلاحيات خاصة للدخول لمعرفة كيف يعمل المكوك
!أوه، لقد حملتها بيديك
المكوك عبارة عن تجميع لعدة قطع وضعت مع بعض
ثم يتم نقلها إلى منصة الإطلاق ببطئ
..المكوك هو ليس تلك الطائرة البيضاء، تلك تسمى المركبة المدارية
وهي القطعة التي تحمل الرواد إلى الفضاء
ولإيصالهم إلى هناك، يتم الإستعانة بصاروخين
وصهريج برتقالي ضخم يحتوي على وقود سائل
وكلاهما يتم التخلص منها قبل الوصول إلى الفضاء
كل هذه القطع متجمعة تسمى المكوك
محركات الصواريخ الأساسية موجودة في خلف المركبة المدارية
.وهي تحترق بشدة أثناء صعود المكوك إلى المدار
لمدة ثمان دقائق ونصف
وهي فائقة القوة، حيث تنتج قوة تبلغ 37 مليون حصان
..كفيلة لأن تدفع المكوك الذي يزن 2000 طن
إلى ارتفاع 650 كم أعلى سطح الأرض
سمحت لي الناسا بالدخول إلى الورشة، حيث يقومون بترميم المحركات
هذه هي الورشة الأساسية للمحركات - هنا تقومون بكل العمل -
هنا نقوم بإعادة بتجهيز هذه المحركات بعد طيرانها
لتكون جاهزة للطيران مرة أخرى - وهذه هي هناك؟ -
مايك جوزجروف ليس ميكانيكيا عاديا
إنه واحد من نخبة علماء الصواريخ لدى ناسا
هذه هي المحركات التي سنستخدمها في الرحلة القادمة
نقوم هنا بانهاء معالجتهن
،قامت هذه المحركات بالطيران والعودة إلى هذه الورشة هنا وتمت إعادة تأهيلهن بالكامل
ونقوم الآن بعمل اللمسات الأخيرة فقط
إذا هذه هي المحركات التي ستستخدم المرة القادمة؟ - نعم هذه هي -
هذه ليست للإستخدام مرة واحدة فقط، أليس كذلك؟ - لا، هذه محركات قابلة لإعادة الإستخدام -
..بعض هذه المحركات طارت حوالي 25 مرة، أي 4 ملايين ميل
لكل رحلة - إذا يمكن أن تكون هذه مهمة من 100 مليون ميل؟ - بالتأكيد -
الزمن المقدر للخدمة
..هذه المحركات لا تطير لمسافات هائلة وحسب
ولكنها أيضا تصمد في درجات حرارة هائلة
بدون أي حماية، فإنها قد تدمر نفسها
درجة حرارة تتجاوز 3300 درجة سيليزية، أو 6000 درجة فهرنهايت
درجة حرارة تبلغ 6000 ماذا يمكنها أن تفعل؟
المعادن العادية ستنصهر - نعم، ستتلاشى -
وهذه مشكلة
المحركات التي تنصهر لن تؤدي المهمة المطلوبة منها
وهذا كأنها تقوم بصنع إبريق من الشوكولا
وسنبدأ بأول تعريف لمعنى اللافائدة
إبريق من الشوكولا
إبريق الشوكولا طبعا غير مفيد
لأنه لكي تقوم بتسخين الماء ليكون مناسبا
لعمل كوب حار من الشاي
فإن الإبريق سيذوب قبل ذلك
الشوكولا مصممة للذوبان في الفم
بمعنى آخر أقل من درجة حرارة الجسم
إذا، لكن نثبت هذه النقطة، سأقوم بمحاولة عمل كوب شاي لذيذ
نعم، من الواضح أنه يواجه مشكلة
نعم، واضح أنه لا فائدة منه
فقط، مثلما حدث لإبريقي، فإن درجات الحرارة التي يعمل عليها المكوك
ستذيب المعادن مثل الشوكولا
ولإيجاد الحل، الناسا رجعت لجهاز من القرن التاسع عشر
ساهم في تغيير موسيقى الكنائس
جهاز الأورغن يحتاج لهواء منساب
وحتى قبل 100 سنة فقط، كان الهواء يضخ يدويا
حسنا، لكي تعمل، هذه العتلة، وهذا هو المنفاخ
أحرك العتلة، وهي تقوم بضخ الهواء إلى النظام
وهناك، تحصل عليها، موسيقى هاموند الأصلية
آسف، لا أستطيع مقاومتها
ولكن حتما، بعد وقت ما سنكون بحاجة لتغيير الآلة
وهو أنا، الشخص الذي يضخ الهواء للأورغن
إنه محرك الإحتراق الداخلي، والذي كان لا يزال في المهد عام 1880م
..الآلة التي استُخدمت لضخ الهواء إلى الأورغن
قدم أيضا إختراعا يمكن أن يساعد الناسا
..وهو ما كان آلة شبيهة جدا بهذه
التي استبدلتني أنا، أي الشخص الذي يقوم بتحريك النافوخ لإمداد الهواء للأورغن
إنه محرك إحتراق داخلي من إسطوانة واحدة
ولكنه يتضمن مشكلة كحال جميع محركات الإحتراق الداخلي
:وهي المشكلة المشتقة من الإسم ذاته "احتراق داخلي"
وهو انفجار يحدث في الداخل، هنا
وهذا يجعل المحرك حارا لدرجة خطيرة
لذلك، تم إحاطته بالماء، هناك سترة من الماء تحيط به
إسطوانة أخرى، مملوءة بالماء للتبريد
الماء البارد يدور بصورة ثابتة حول المحرك ليزيل الحرارة
كان هذا أول نظام تبريد لمحرك ذو احتراق داخلي
إنه إصدارة بدائية لما تستخدمه الناسا في المكوك
فبينما يمكن للماء أن يبرد أحد هذه المحركات,
فإنه لا يمكن أبدا أن يؤدي نفس الوظيفة للناسا
عند درجة الحرارة للمكوك، معظم المواد تصبح حارة جدا
ولن تنصهر وحسب، ولكنها ستتبخر أيضا
لذلك، على علماء الصواريخ ابتكار نظام تبريد بأبعاد جديدة
ولحسن الحظ، الناسا لديها بالفعل مبرد فعال
بداخل الصهريج البرتقالي الضخم يوجد الوقود، وهو هيدروجين مبرد إلى درجات حرارة منخفضة جدا
ولأن درجة حرارته هي سالب 253 درجة سيليزية، فهو مبرد مثالي للمحركات
هنا حيث ترون تلك الكرة الكبيرة من اللهب تخرج من الجهة الخلفية
هذا ما نراه نحن على شاشة التلفاز
كيف يمكننا تبريد هذا الولد الشقي؟
ما نقوم بفعله هو أخذ أنبوب من ذلك الهيدروجين السائل
الذي يضخ إلى المحرك
ونقوم بتوصيل قناة منه بواسطة هذا الخرطوم هنا إلى أنابيب التوزيع
وبدوره سيقوم بتوزيع السائل على الأنابيب الفرعية هذه
البالغ عددها 1080 أنبوب ومن ثم يعود مجددا
إلى غرفة الإحتراق الأساسية ويحترق
معنى ذلك أن الوقود الذي تستخدمونه يُضخ خلال هذه الأنابيب هنا
ولقد ظننت أنها مجرد علامات - هذه أنابيب -
التي تقوم بتبريده ووقايته
..من حرارة المحرك - صحيح - ومن ثم تعود لداخل المحرك وتحترق -
صحيح - والتي هي واحدة من أسرار الفعالية الكبيرة لهذا المحرك -
لأنكم تستخدمون الوقود قبل حرقه - صحيح -
..السبب الذي يجعل محرك المكوك لا ينصهر هو نفسه المبدأ
الذي استخدم في تحريك عتلة تبريد أورغن الكنيسة
نظام تبريد، مزيل الحرارة
نظام تبريد المكوك فعال جدا
فهو يبقي المحرك في درجة حرارة 54 درجة سيليزية
ولكن هل يستطيع علماء الصواريخ مساعدتي في غلي الماء بواسطة إبريق الشوكولا؟
لتجربة نظام الناسا، قمت بتركيب نموذج مختلف جذريا
ما لدينا هنا هو شيء خاص نوعا ما
فهذا عبارة عن إبريق شوكولا مستلهم بواسطة الناسا
.ما لدي هو أفضل في الواقع هذا ليس إبريق شوكولا، وإنما إبريق من آيسكريم الشوكولا
لأن هذا ما يحتويه، آيسكريم الشوكولا
التحدي هو في منع الآيسكريم من الإنصهار بينما ترتفع حرارة الماء
:هنا كيف يعمل هذا الوقود هو للموقد هنا في الأسفل، بروبان سائل
يمر بسرعة خلال هذا الأنبوب الضيق هنا، ثم إلى الأعلى هنا
تماما مثل المكوك، أستخدم وقود بارد جدا للقيام بالتبريد
ثم يمر في طريقه هنا، ثم إلى الأسفل هنا إلى الموقد، وهو الوقود الذي أستخدمه في الواقع
..ولأنه يبقى باردا هنا في الأعلى رغم أن الماء بدأ يغلي
فإن الآيسكريم بقي متجمدا
!إنها الناسا، هذه هي
مائة درجة سيليزية في الداخل، وأقل من الصفر في الخارج
ولكنه يبقى إبريق غير مثالي
!شيء آخر.. لم أصمم طريقة لصب الماء من الداخل
هذه تحسينات، سأعمل عليها لاحقا
تماما مثل ذلك الآيسكريم، محركات مكوك الفضاء لا تنصهر
رغم ذلك، يجب أن تصبح المحركات حارة جدا
..ولكن حتى القوة المدهشة المنتجة بواسطة أكثر المحركات فعالية في العالم
غير كافية لوحدها لإيصال المكوك إلى الفضاء
عند الإقلاع، المكوك يكون ثقيلا جدا
المهندسين احتاجوا طاقة أكبر، ولكن كان عليهم الحد من الوزن
إنه تحدي لتصحيح الأمور للحصول على مزيد من الطاقة فأنت بحاجة للمزيد من المحركات والمزيد من الوقود
المزيد من المحركات والوقود معناه المزيد من الوزن
..لذلك، المكوك مجهز بهذه
المعززات
..."SRB"لدى هذه المعززات ذوات الوقود الصلب، أو الـ
معامل "طاقة-وزن" عالي جدا
وكما يقترح الإسم، فإن وقودها ليس سائلا، وإنما صلب
وهو جدا شديد الإنفجار
..بارتفاع مبنى من 15 طابق
هذه هي أكبر معززات ذوات وقود صلب في العالم
عندما يشتعل الوقود، تنتج هذه المحركات حوالي 1300 طن من الدفع النفاث
طاقة حوال 17000 محرك لسيارات الفورمولا ون
للحصول على هذا القدر من الطاقة، يجب أن يتم حرق الوقود في درجات حرارة شديدة
والسر في هذا يأخذنا للعودة إلى سكك حديد عربات الترام
في القرن التاسع عشر، كانت قطع سكك الحديد تثبت بجانب بعضها البعض
والفراغات التي كانت بينها جعلتها وعرة وسببت المشاكل
ثم في عام 1890 قام الكيميائي الألماني هانز جولدشميت
بإختراع طريقة للحم العربات ببعضها
جولدشميت اكتشف أنه بالإمكان الحصول على حرارة شديدة
عن طريق حرق شيء ما قد لا تكون فكرت في حرقه على الإطلاق
الألمنيوم
لأول مرة استخدم في مدينة إيسن الألمانية، لحام الألمنيوم جعل المسارات أكثر نعومة
ومن ثم ثورة في خطوط سكك الحديد حول العالم
الحرارة الشديدة لإحتراق الألمنيوم هو ما قامت الناسا بإستغلاله
فحرق كمية صغيرة منه تكفي ليس لصهر الحديد وحسب، وإنما حتى للقطع خلاله كذلك
وهو سبب وجود هذه القطعة معي
إنه رمح الألمنيوم، مصنوع من ورق القصدير الذي تجدونه في المطبخ
الكثير والكثير منه ملفوف بشده هنا على شكل أنابيب رفيعة
والمزيد منه ملفوف حوله من الخارج
من الواضح أن هذا شيء لا يجب عليك تجربته في مطبخ المنزل
وبالإضافة أيضا أنه لا يوجد لديك العنصر الآخر الذي تحتاجه وهو الأوكسجين المضغوط
وهو الموجود هناك في الخزانات
إذا، الأوكسجين سيتدفق من الخزانات عبر رمح الألمنيوم إلى هنا في الأعلى
سأقوم بإشعاله، ويحترق الألمنيوم
..نظريا، عندما يشتعل يجب أن يحترق بدرجة حرارة
لا تقل عن 2500 درجة سيليزية
بمعنى أنه يجب أن يكون بنصف درجة حرارة سطح الشمس تقريبا
ولكن، هل يستطيع هذا الرمح المصنوع يدويا أن يؤثر على الفولاذ الصلب؟
.حسنا، هناك طريقة واحدة لمعرفة هذا لا مزيد من الكلام، لنفعلها
..أحيانا، بإمكانك مشاهدة النظريات والأرقام على الورق
وأحيانا أنت بحاجة لرؤية دليل قاطع فقط
.وأعتقد أنا هذا كافي واضح، أنه كان حار جدا
..حرق الألمنيوم يوفر حرارة
كافية للقطع خلال الفولاذ وصهر قطع سكك الحديد مع بعض
وهو مكون حيوي لمعززات المكوك الصلبة
بالطبع، المعززات ذوات الوقود الصلب غير مملوءة بلفائف الألمنيوم
هناك مكونات أخرى معه أيضا
ولو أنك لا تريد لف الساندويتشات بداخله
..بيركلوريت الأمونيوم
يوفر الأوكسجين للإحتراق
أكسيد الحديد، الصدأ، يساعد على الإحتراق
..ولكن مسحوق الألمنيوم، في الأخير
هو المسؤول عن تلك الحرارة الفائقة
الحرارة العالية تحول الوقود الصلب إلى كمية وافرة من الغاز
وهذا الغاز هو بدوره ما يجعل الصاروخ يتحرك
..لأنه عندما يخرج الكثير من الغاز من خلال الفتحة الضيقة
فإنك تحصل على الدفع النفاث
إنه نفس الشيء الذي يحدث عندما تترك بالون ينطلق
الهواء المحبوس بالداخل يخرج في هذا الإتجاه
وهذا يولد دفع بهذا الإتجاه
وهناك قوة دفع مساوية في المقدار في الإتجاه المعاكس
لذلك، البالون ينطلق بهذا الإتجاه
!..آسف
..التحدي بالنسبة للناسا كان في تصميم صاروخ يوفر أكثر ما يمكن من الدفع النفاث
..مباشرة عند البدأ
عندما يكون المكوك أثقل ما يمكن
..في محاولة لفهم كيف فعلوا ذلك
..سألت رجل الصواريخ ديفيد بيتون
لمساعدتي في بناء أسطولي العظيم من صواريخ الفضاء البريطانية
of two.
..ومثل المعززات الصاروخية للمكوك الفضائي
فإننا نستخدم وقود صلب من مسحوق الألمنيوم
إذا هذا هو الوقود.. هل بإمكاني حمله؟ - نعم - هل هو خطير؟ -لا-
هناك نفس الكمية في كلا الصاروخين
حيث سيحترق بكامل طوله
..ولكن الوقود الذي في وسطه ثقب يجب أن يحترق بصورة أسرع
لأن كمية الوقود المعرضة للنيران في نفس الوقت ستكون أكثر
"إذا، يجب على الصاروخ أن يطير بسرعة حالما نقول كلمة "إنطلق
..حسنا، بما أنه يحترق بصورة أسرع
فإن نفس كمية الوقود تعطي طاقة بصورة أسرع
..هذا سيعطي أقصى كمية من الطاقة عندما يحترق
وهذا بدوره سيزيد من قوة الدفع
هل سيشكل هذا أي فارق ملحوظ؟ - نعم بالتأكيد -
هل بإمكاننا تجربته؟ -
نعم بالإمكان - هل يمكننا الحصول على سباق؟ -
أعتقد ذلك -
..إذا، عدا عن إختلاف طريقة الإشعال واللون
هذان الصاروخان متماثلان تماما
إذا أسقطت هذا فقد يتضرر، أليس كذلك؟
نعم، قد يتضرر - حسنا -
إذا، لفهم هذا بصورة أفضل، هذا الصاروخ لديه شحنة تشتعل بصورة أسرع
نعم، هذا لديه محرك يحترق بصورة أسرع، هذا الذي معك
!علم الصواريخ
هذا جاهز
حسنا، نعم -
تمت المهمة
هذا الخاص بي، انظر لهذا
لنقم بتسليح النظام
خمسة، أربعة،
ثلاثة، اثنان، واحد
!انطلق
..فقط خلال عشر ثواني
الصاروخ الأحمر ارتفع لمسافة 600 متر في الهواء
أعتقد أنه كان واضحا أن الأحمر كان أسرع بكثير
محرك الصاروخ الأحمر يحترق بسرعة أكبر
..لأن كمية أكبر من الوقود كانت تحترق في نفس الوقت
معنى هذا أن المزيد من الغاز الساخن يتم إنتاجه في وقت أقل
وهو ما يعطي هذا الصاروخ دفع نفاث أكبر
..الصاروخ الأزرق يصل في النهاية إلى نفس الإرتفاع تقريبا
ولكنه يأخذ وقتا أطول بكثير
رغم أنه كانت لديه بداية أفضل
لقد كان أسرع بوضوح - نعم، كان كذلك -
وهذا فقط بسبب الإحتراق الأسرع
هذا فقط الإحتراق السريع - ..نفس المقدار من الطاقة المنتجة -
ولكن بصورة أسرع
اذهب للبحث عنهم الآن - نعم -
..مهندسي مكوك ناسا بحاجة لأقصى قوة دفع
لذلك يصممون أكبر وأسرع احتراق.. مثل الصاروخ الأحمر
..عند الإطلاق، كل معزز صاروخي يحرق الوقود بمعدل لا يصدق
!يبلغ خمسة أطنان في الثانية
ويستمر الحرق لحوالي دقيقتين
ومن ثم يتم التخلص منهن
على ارتفاع 30 ميل، يسقطون بعيدا عن المكوك
ويرجعون إلى الأرض
يسقطون على المحيط الأطلنطي
..هنا ما هو جميل في هذا النظام
الناسا تعيدهم إلى اليابسة لإعادة تزويدهم بالوقود
..إذا، بفضل تقنية اللحام التي ساهمت في تنعيم خطوط سكك عربات الترام
..الدفع الذي توفره صواريخ التعزيز الصلبة
..كافية لحمل المكوك من على منصة الإطلاق
..إلى رحلة مستقلة
لمئات الأميال باتجاه الفضاء
..ولكن الصواريخ قوية جدا
..بحيث أنهم يصنعون مشكلة خطيرة جدا لأنفسهم
عند الإقلاع..
..غاز العادم الذي ينتج الدفع النفاث
ينتج أيضا طاقة صوتية هائلة
وهو قوي جدا، لدرجة أنه قد يؤدي لنتائج قاتلة
هذه هي منصة الإطلاق، حيث يحدث كل شيء
..خلال الإطلاق، هذا المكان يكون مملوءا بالطاقة، نيران
غازات حارقة، قدر مدهش من الضوضاء
أنا تحت المكان الذي يكون المكوك واقفا على منصة الإطلاق
هذا خندق اللهب
أستطيع الوقوف هنا فقط لأن المكوك ليس في مكانه الآن
أنت قطعا لا ترغب في التواجد هنا عندما يصل العد العكسي إلى الصفر
وهذا النفق استخدم في بعض مهمات أبولو كذلك
..فكر فقط في كمية الطاقة التي امتصتها هذه الجدران
لعدة سنين..
شيء مخيف للعقل
..الصواريخ المشتعلة تنتج صوت هادر
يصطدم بقاع هذا الخندق
الصوت عبارة عن طاقة
ومهندس الأنظمة جون لورش يعرف مدى القوة التي يمكن أن تصل إليها
..حتى في أماكن بعيدة، ثلاثة أميال من هنا
تستطيع الشعور بالطاقة تتدخل إلى صدرك
كما تعلم، إنه قدر مذهل من الطاقة
..بدون أخذ في الإعتبار، هذه الطاقة يمكنها أن ترتد من الأرض
باتجاه الأعلى، إلى المكوك
..الإهتزازات تكون قوية جدا، فيمكنها إحداث خراب شديد
في أول مهمة للمكوك، استطاعت نزع بعض الألواح المضادة للحرارة من سطح المركبة المدارية
..في تلك المرة، المركبة المدارية عادت بسلام إلى الأرض
ولكن كان من الممكن أن تحترق عندما أعادت الدخول إلى جو الأرض
..لذلك كان على المهندسين إيجاد طريقة
لحماية المكوك من الطاقة المرتدة
..ولفعل هذا، كان عليهم امتصاص الطاقة التي تهدر هنا
ومن ثم تعود مرتدة إلى المكوك نفسه
..بالعودة إلى مركز هاموند الفضائي في المملكة المتحد
..لا أستطيع تقليد الصوت الهادر لمكوك الفضاء
ولكني أستطيع إعطاءكم طعم قوتها المدمرة
..سأقوم ببناء جدار هنا، ومن ثم سأصدمه
..بنبضة من الهواء.. هوف
..هكذا فقط، ولكن بصورة أكبر
أكبر بكثير
لقد استخدمت نصف قطعة في النهاية، انظر، لقد صنعت عملا جيدا
..هذا هو الجدار تم بناءه
..وهنا لدينا ما أتمنى أن يقوم بتدميره
مدفع دوّامي
أولا، نحن بحاجة لعمل تجربة
..ثلاثة، اثنان، واحد
كان هذا من بين أروع الأشياء التي رأيتها على الإطلاق
..انفجار في قاعدة المدفع
شكل نبضة من الهواء على شكل الدونات
..بخلاف الصوت الذي يتحرك في موجات
الدوامة تطير خلال الهواء كالقذيفة
الدوامة تملك الكثير من الطاقة، ولكن هل يمكنها تدمير الجدار؟
جيم يشحنه بالأسيتيلين، لكي يكون جاهزا للإنفجار
لا تفرط في تعبئته
هذه ستكون نفخة قوية من الهواء
شكرا جزيلا لك
هل نحن جاهزون؟ ..ثلاثة، اثنان، واحد
!إنه الهواء فقط
..بالحركة البطيئة، يمكننا رؤية دوامة
تتحرك خلال الهواء بسرعة أكثر من 200 ميل في الساعة
وكما ترى، خلقت دمار لا بأس به
المشكلة في المكوك هي أكبر من ذلك بكثير
..غازات العادم تخرج بسرعة 2500 ميل في الساعة
منتجة كمية واسعة من الطاقة الصوتية على شكل اهتزازات
على المهندسين العثور على طريقة لحماية المكوك
..الناسا اتجهت إلى نظام يربط بين المكوك وبين غواصات يوبوت
بواسطة الفقاعات..
..خبير علم الصوتيات، تيم لايتن
من جامعة ساوثامبتون سيريني كيف ذلك
..ما لدينا هنا هو نظام صغير للسونار
..أنبوب من الماء، وسماعة في القاع تصدر طنينا
ويلتقطها في الأعلى ميكروفون قابل للعمل تحت الماء..
تستطيع سماع صوت الزقزقه وكذلك رؤيتها على الشاشة
..سأقوم بعمل بعض الفقاعات هنا في الداخل
لأن الفقاعات لها قدرة فعالة على امتصاص الصوت
إذا، هذا هو الشيء الرئيسي الذي يجب مراقبته؟
..هذ الطنين سيختفي، لذلك لنبدأ
حسنا، ستقوم فقط بضخ فقاعات في الداخل بهذه الأداة
..أوه، نعم، أستطيع سماع ذلك
ولكن انظر للشاشة، إنها تختفي..
الفقاعات التي تراها في الأنبوب تقضي على الصوت في الداخل
..لا يزال صوت الطنين مستمرا خلال الماء
ولكن حتى الفقاعات الصغيرة تعيق الميكروفون عن سماعها
لا شيء هناك في الداخل الآن
هل هي كافية لإيقاف الصوت؟ - نعم -
لكن هناك القليل جدا منها
..إذا، هذه الفقاعات الصغيرة جدا، أو الميكروسكوبية
تقضي على الصوت هناك..
تمتص الفقاعات الصوت عن طريق الإحترار
..إذا حرفيا، الصوت ينشأ هنا على شكل موجات، ويبدأ في التحرك
..إلى الأعلى هنا
..وعندما يصادف فقاعات الهواء في الماء
..فإن الموجة تسحق الفقاعات، وهذا ما يرفع درجة حرارتهن
..وبهذا فإن موجات الصوت تتحول إلى طاقة حرارية
..حسنا، الفقاعات تستطيع إمتصاص الصوت
ولكن، كيف يمكن لهذا أن يساعد الغواصات؟
..الحرب العالمية الثانية، أسطول غواصات يوبوت الألمانية يتعرض للهجوم
..يريد الألمان جعل غواصاتهم غير قابلة للتعقب
بواسطة مدمرات الحلفاء وأنظمة السونار
..سونار الحلفاء يعمل على إرسال صوت طنين من السفن
..ومن ثم ينتظر صوت الصدى المرتد عن أجسام صلبة
وهذا ما يكشف لهم عن مكان تواجد الغواصات الألمانية
..إذا استطاع الألمان امتصاص طنين السونار- أي منع الصدى
فستكون غواصاتهم غير مرئية
..لذلك، صمموا بلاط مطاطي ليتم لصقه على جوانب الغواصات
بلاط يحتوي على فقاعات
..هذه بطانة أصلية من الحرب العالمية الثانية
مأخوذة من غواصة ألمانية
..وكما ترى، يلصق على الغواصة بهذه الطريقة
هذا الجانب ناعم، ولكن هذا الجانب فيه ثقوب، فراغات
الثقوب تحجز هواء، مُشَكلة آلاف الفقاعات الصغيرة
..عندما يأتي طنين السونار ويصطدم بها
فإنها تمتص الصوت بنفس الطريقة التي رأيناها
..إذا يمكن للفقاعات جعل الغواصات الألمانية غير مرئية
..ولكن من الواضح أن المكوك ليس تحت سطح الماء
كما أن لا يواجه فقط طنين للصوت ليتعامل معه
..لإمتصاص تلك الضوضاء الهائلة لهدير المحركات المشتعلة
..الناسا قلبت مفهوم امتصاص الصوت رأسا على عقب
فبدلا من جعل الهواء في الماء؛ جعلوا الماء في الهواء
تيم قام بإحضار أنبوب آخر، فيه هواء فقط
..وقمنا بإرسال طنين الصوت خلاله
..ولكن هذه المرة سنحاول إعاقته
بواسطة سحابة من قطرات الماء
هذا على هذا، صحيح؟ - الماء على الثلج -
حسنا، صببت هذا على ذاك وحصل ضباب
لا أستطيع رؤية أين أصب، أرجو أن يكون على الأنبوب
إنه يدخل، أليس كذلك؟ ..أشعر كأني ساحر
..ويبدو أن تعويذتي تعمل، أوه، انظر لهذا
اختفت الإشارة تماما
هذا كان فقط ضباب، أنا لم أصب الماء فعليا في الداخل
..تهتز القطرات الميكروسكوبية للماء في الهواء
محولة طاقة الصوت إلى حرارة
الناسا تحمي المركبة المدارية بطريقة مشابهه إلى حد كبير
مع ذلك لست بحاجة للقول أن نظام الناسا معقد بصورة أكبر
..يبدو مثل المخزن
ولكنه في الواقع منصة الإطلاق المتنقلة
المكوك يتموضع في الأعلى
وهناك ثلاثة رشاشات للماء
..وخلال ذروة تدفق الماء، أي بعد تسع ثواني بعد الإطلاق
..يتدفق الماء من خلالهم بمعدل 900 ألف جالون من الماء
أي حوال 3.5 مليون لتر في الدقيقة
..ضخ الكثير من الماء، وبسرعة من خلال هذه الفتحات
..يشكل الملايين من قطرات الماء المعلقة في الهواء
وهي ما تقوم بإمتصاص ذلك الصوت الهادر
..النظام الذي يطلق تلك الكمية من الماء
!بسيط بشكل لا يصدق
برج للماء
..جوهريا، هذا إصدار أكبر
لخزان الماء الذي تراه خارج المدن أو القرى
..هذا فقط تصميم بسيط ورائع
لتوفير ذلك القدر من التدفق الذي نريده
..عندما تفتح المحابس، أكثر من مليون لتر من الماء يهبط
ليتوزع أسفل محركات الصواريخ ويمتص ذلك الصوت الهادر
إذا، هل يستطيع الماء الصمود في وجه مدفع الدوامة؟
حان الوقت لمعرفة ما إذا كان ما يفيد المكوك يفيد جداري
أولا، واضح أنه علينا إعادة بناءه
!رائع
ثانيا، نحتاج للماء، هذا هو رشاش الماء الخاص بنا
الإنفجار الذي أوشك على إطلاقه لديه نفس القوة مثل السابق
..ولكن هذه المرة، هناك ستار من الماء
بين المدفع والطابوق
حسنا، هل نحن مستعدون؟
..ثلاثة، اثنان، واحد
..بالسرعة البطيئة، يمكنك رؤية كيف تصطدم نبضة الهواء
بالماء وتفقد طاقتها
!انظر لهذا
أعتقد أننا نستطيع بأمان القول، درجة كاملة للناسا، عمل رائع
نظريتهم تعمل كما قمت بإثبات ذلك
.سيكونون ممتنون لهذا لقد نجحت بالفعل
..عن طريق استخدام مليارات القطرات من الماء لتشتيت الطاقة
مهندسي الناسا أصبحوا قادرين على حماية المكوك الثمين وحمولته
وكل ذلك بفضل قدرة الفقاعات
..ثمان دقائق ونصف بعد الإقلاع
المركبة المدارية هي أكثر من مجرد وجودها على ..ارتفاع 190 ميل فوق سطح الأرض
إنها في الفضاء
فقط وبعد دقائق، الطاقم يكون قادرا على التجهز لبدء المهمة
..المركبة المدارية صممت، ببساطة، لتكون عربة توصيل
..ولكنها عربة غالية جدا، ومتقدمة تكنولوجيا
لأن وظيفتها هي توصيل الاشياء إلى الفضاء
..حتى الآن، أوصلت الأقمار الصناعية، التلسكوبات
ومعظم قطع محطة الفضاء الدولية هناك في الأعلى
..ولكنك لا تستطيع ببساطة فتح ظهر المكوك وإخراج الشحنة
خصوصا عندما تكون قمرا صناعيا، أو قطعة من محطة الفضاء
ليس سهلا تحريك الأشياء، والقطع غالية جدا إذا فقدتها
لذلك، كل شحنة مجهزة بأذرع مُساعده
بالعودة إلى الأرض، الناسا لديها نسخة طبق الأصل لشحنة المكوك
..حتى إذا كان الرواد يستطيعون جسديا رفع
..وتحريك الشحنة
..المشي الفضائي خطير جدا
لذلك الناسا طلبت الإستعانة بالروبوتات
وبالتحديد، ذراع روبوتية تسمى بـ كانادارم
مصنوعة بواسطة علماء الفضاء المشهورين، الكنديين
..ولكنهم واجهوا مشكلة حقيقية
..كيف يمكنك إلتقاط وإمساك الأشياء في الفضاء
بدون دفعها عن غير قصد عبر المجرة؟
الجواب عثر عليه في عدسة الكاميرا
..عدسات الكاميرا مثل أعيننا، لها حدقة
وهي تتحكم بكمية الضوء المسموح بدخوله خلال العدسة
..في عدسات الكاميرا صنعوا صفائح معدنية متشابكة
بحيث تغير حجم الفتحة في الوسط عندما يتم لفها
..ولكن، كيف انتهى بهذا إلى الكانادارم
على متن مكوك الفضاء؟
...التصميم الأول لأداة الإمساك، الكانادارم، كان مشابه لليد
ولكن المهندسين أدركوا بسرعة أن هناك مشكلة أساسية
..أصغر لكزة غير مقصودة يمكن أن يجعل الأشياء تندفع بشدة
..وبما أنه لا يوجد هواء في الفضاء، فإن أي شيء يبدأ في التحرك
فإنه لا يتوقف
..لسبب ما، الناسا لن تسمح لي باللعب بالذراع التي كلفت 100 مليون دولار
في المدار
..إذا، لمعرفة حجم هذه المشكلة
طلبت من نيل بيلينجهام أن يقدم لي أحد الروبوتات الخاصة به
حسنا سأحركه هكذا، وهذا يقدمه للأمام
أوه، إنه مخيف قليلا
..ما أفعله الآن شبيه بما على رواد الفضاء
فعله في الفضاء
لقد بدأت أتعلم كيفية التحكم به
سأرى إذا كان بإمكاني حك أنفي به، إنها تضايقني
هذا أفضل شيء لعبت به على الإطلاق، إنه رائع
..على الأرض، المخلب الموجود في نهاية الذراع يستطيع الفتح والإقفال
وهذا يجعلها أداة مثالية لإمساك الأشياء
هذا يغلق القبضة، والآخر يفتحه
من الجيد أنني لم أفعل هذا عندما كانت أنفي في الداخل
..حسنا، من الواضح أن نظام المخلب هذا جهاز مفيد
..ومتعدد المهام هنا على الأرض
كيف يعمل في الفضاء؟ حسنا، بإمكاننا معرفة ذلك
لأنني صممت هنا القمر الصناعي الخاص بي
بالون الهيليوم يتصرف مثل قمر صناعي عديم الوزن في الفضاء
لذلك من العسير جدا الإمساك به
..وأنا لا أتظاهر بهذا فقط
بيتر ستيبراني خبير في ذراع الكانادارم
حسنا، إنه في مكانه، سأقوم بمحاولة إمساكه
هذا لا ينفع إطلاقا
هذا أيضا يعطيه دفعة مفاجئة
أفترض أنه في الفضاء سيكون هذا خبر سيء
بالتأكيد سيكون بإمكانك دفع الهدف بعيدا عنك
ولو كنا في الفضاء فإن هذا سيستمر في الإندفاع
..حركة خاطئة واحدة بالذراع الحقيقية الذي طولها 15 متر
وسيكون بإمكاني إرسال قمر صناعي يكلف الملايين من الدولارات إلى سباق صعب الوصول
وشخص ما سيكون غاضبا
الناسا بحاجة لطريقة جديدة لإمساك الأشياء في الفضاء
%طريقة دقيقة 100
..أحد المهندسين المختصين بالأذرع الروبوتية وجدها فرصة سانحة
كمصور متحمس، كان إلهامه من مغلاق الكاميرا
ولدي هنا نسخة مصغرة لما ساعد به التصميم على الذهاب إلى الفضاء
..مثل مغلاق الكاميرا، يدور، لكن بدلا من صفائح متشابكة
يوجد ثلاثة أسلاك تغلق مع بعض
دخلت بصورة مباشرة، استطعت الإمساك بالذي أريد
..ومن ثم، أحكم الإغلاق
تم إمساك تلسكوب الفضاء، لقد استغرق الأمر ثواني فقط
لماذا العملية سهلة هكذا بدلا عن المسكة العادية؟
..الحجم الأولي الذي يستطيع إمساكه كبير جدا
لذلك، عليك التأكد أن الهدف المقصود موجود في مكان ما في داخله
وليس عليك القيام بالكثير من المحاذاة
بعدما يُمسك بإحكام، يستطيع الرواد التحكم والمناورة بالقمر الصناعي المطلوب
..بفضل مغلاق بسيط للكاميرا
الكاندارم أصبح قطعة ضرورية لجميع مهام المكوك
..ولكن حالما تنتهي المهمة
..هناك حاجة ملحة للعودة إلى الأرض
في قطعة واحدة
..رحلة العودة هي واحدة من أخطر المراحل لأي مهمة للمكوك
ويمكن أن تكون قاتلة، وكل رائد فضاء يدرك ذلك
..في عام 2003 احترقت المركبة المدارية كولومبيا
عندما كانت تدخل الغلاف الجوي للأرض
ومات جميع أفراد الطاقم السبعة
المشكلة هي السرعة الهائلة
فعند الدخول، المركبة تصل سرعتها إلى 17000 ميل في الساعة
..السرعة العالية في الفضاء لا تمثل مشكلة، لأنه لا يوجد غلاف جوي
..ولكن البدء في الإصطدام بتريليونات الجزيئات الصغيرة في الغلاف الجوي يغير كل شيء
...لأن الإصطام بهذه الجزيئات ينتج احتكاك، الكثير من الإحتكاك
وهذا ينتج حرارة
الطائرات، القذائف، والرصاصات عادةً تكون انسيابية
..لذلك تنزلق خلال الهواء
مسببة أقل ما يمكن من الإحتكاك
..والعلماء الأوائل ظنوا أن هذا سيعمل مع الصواريخ
..ولكن في عام 1950، عالم الصواريخ هارفي آلن
أدرك أن سرعة الصواريخ بحد ذاتها تسبب مشاكل
..عند التحرك بضعف سرعة الصوت بخمس مرات أو أكثر
..الإحتكاك سيكون شديد جدا
..وبغض النظر عن سلاسة ونعومة التصميم
لا توجد أي مادة معروفة قادرة على مقاومة الهواء لمدة طويلة
..الحل الذي أتى به آلن كان غريبا لأول وهلة
..بدلا من جعل أنف أي شيء بحاجة للدخول إلى غلاف الأرض حاد وأملس
اقترح جعله غير حاد، أي غير ديناميكي في الهواء
..وهذا ما يجعلنا نربط الأنف الغير حادة للمركبة المدارية
بجسم طائر غير ديناميكي بتاتا، قذيفة المدفع
..الآن نعلم أن الشكل الدائري لقذيفة المدفع هو ليس الشكل الأمثل للطيران
..والهدف منها لم يكن الطيران
ولكن لتحطيم الأشياء بأكبر قدر ممكن
ولكن كيف يمكن لهذا أن يساعد المركبة المدارية على إعادة الدخول؟
..هذه جامعة مانشستر
..ولكن هذه زاوية خاصة من الجامعة
..لأن هذه الآلات وضعت لخدمة
..آلة أخرى خاصة جدا موجودة هناك
..إنه نفق الريح
ولكن هذه الريح تتحرك بسرعة مفرطة، تصل إلى ماخ 6
وهي ضعف سرعة الصوت بست مرات
..من الواضح، أن هذا النوع من الأداء
يتضمن إطلاق قدر هائل من الطاقة والتحكم به
..وهذا هو السبب الذي يجعل نفق الريح
أصغر من أجسم بعضا منكم
..لذلك، للدخول إليه، لدي مركبة مدارية صغيرة بأنف حاد
وواحدة أخرى بأنف عريض
كوستاس كونتيس هو رئيس قسم أبحاث الفضاء والطيران
..أولا، أريد مشاهدة لماذا تصميم الأنف الحاد
يشكل فكرة غير مناسبة للمركبة المدارية
أتوقع بأنه يجب تثبيتها بشدة
بالطبع، أنت لا تريدها أن تطير هناك، لأن هذا خطير جدا
ماذا سيحدث لو تم تشغيل هذا النفق ويدي في الداخل؟
على الأغلب ستفقد يدك
سيتم قطعها بسرعة
لا أريد لهذا أن يحدث، لننهي هذا العمل بسرعة
..عند السرعات العالية هذه، يمكنك رؤية ما يحدث
..فقط من خلال نظام متقن من المرايا والعدسات
وتقنية تصوير عالية السرعة
حسنا، لو سمحتم، هل بالإمكان اطفاء الأنوار
هناك قدر كبير من الطاقة سيتم إنتاجه - نعم، هذا صحيح -
ريح نفاثة بسرعة 3700 ميل في الساعة سيتم تركيزها
!إطلاق
كان هذا مخيفا
حسنا، لنستخرج تلك الصورة ونلقي نظرة
..إذا هذه بأنف حاد
وبهذا النظام يمكنك رؤية الموجة الصدمية
..الهواء حول الأنف تم ضغطه بشدة
وهو ما شكل موجة صدمية حارة جدا
..في الواقع، لقد اصطدمت بالأجنحة، وهذا هو الجزء الصعب
لأن هذا خطير، فالحرارة كانت عالية جدا
..إذا هذه الموجة الصدمية ضربت الأجنحة
..لقد ظننت أن هذا كان جيدا، بحيث أنه صنع ثقبا صغيرا، وصار أملس
..ولكن ذلك الخط ضرب الأجنحة
وتركز قدر كبير من الطاقة هناك
..أطراف الأجنحة تتعرض لهواء سريع جدا، لذلك يتولد الكثير من الإحتكاك
..وفي ظروف السرعة الكبيرة للمركبة
الموجة الصدمية بحد ذاتها تصل لآلاف الدرجات السيليزية
حسنا، بسبب شكل الأنف يمكن لهذا أن يمزق الأجنحة - نعم بالضبط -
والأجنحة إلى حد ما ضرورية
..لأنه إلى ما قبل إعادة الدخول، المكوك كان عبارة عن صاروخ
ولكنه الآن عبارة عن طائرة، ويجب أن تهبط إلى الأرض
إذا، عكس ما كنا نتوقع، الشكل الحاد لم يعمل
إذا، كيف سيعمل الشكل الغير حاد للأنف؟
Fire!
حسنا، تم ذلك - أشعلوا الأضواء -
حسنا، لحظة الحقيقة، نرجو أن نرى بعض الإختلافات، ابدأ
إذا، لنضغط الزر - حسنا -
أوه، نعم، لا يمكن لهذا أن يكون أفضل من ذلك، صحيح؟
..بأنف غير حاد، الموجة الصدمية اخطأت الأجنحة تماما
..وأزاح الهواء السريع بعيدا عن أجنحة المركبة
لذلك لا ينشأ احتكاك
هذا غير عكس التوقعات تماما، أنا لم أظن ذلك
..لو كنت أريد تصميم شيئا ما ليدخل الغلاف الجوي
..كنت بديهيا سأظن أن الأنف الحاد أفضل
وما يظهر هنا هو ضد ما تخبرك به بديهتك
إذا، بفضل قذيفة المدفعية، الشكل غير الحاد هو الأفضل لدخول المركبة
..ولكن، كما يُشاهد في هذا الفيلم هنا من قمرة القيادة في المركبة المدارية
الموجة الصدمية حول المركبة تتوهج بشدة
فعند سرعة 25 ماخ، ترتفع حرارتها لتصل إلى 5500 درجة سيليزية
..وهي قد لا تمس المركبة، ولكن كما يمكنك أن تتخيل
..فهي تجعل المركبة حارة جدا
..لذلك، في مركز كندي الفضائي التابع للناسا، العالم مارتن ويلسون مسؤول
عن إنتاج بلاط مقاوم للحرارة لحماية المركبة الفضائية
حرارة، إنه حار جدا
حسنا، مبدئيا هذا عبارة عن فرن؟
..نعم، هذا واحد من الأفران التي نستخدمها
للمعالجة الحرارية للبلاط خلال الصناعة
وكم درجة الحرارة هناك في الداخل؟
درجة الحرارة داخل الفرن هي 2200 درجة فهرنهايت، أي حوالي 1200 درجة سيليزية
هذه في الواقع هي المادة التي تُصنع منها البلاطات
!أوه، لقد حملتها بيديك - إنها سيليكا نقية -
ولكنها خرجت للتو من هناك، منذ ثوان فقط - لا زالت حارة، حارة جدا -
هل لديك يد خارقة؟ هل بإمكاني فعل هذا؟
لا، بإمكانك فعل هذا، إلحملها فقط من الزوايا
لقد خرجت هذه للتو من ذلك الفرن، هذا مدهش
بإمكانك رؤية الطاقة لا تزال تتراقص في الداخل
..السيليكا تبرد بسرعة عند الحواف
..وبما أن البلاطات مصنوعة من رغوة السيليكا
فإنها أيضا مملوءة بالهواء
وهذا يجعلهم معا مواد عازلة جدا
..إذا، بفضل هذه البلاطات المضادة للحرارة، وقذائف المدفع
المركبة المدارية تستطيع إعادة الدخول للغلاف الجوي وتهبط بسلام
تلامس الأرض فقط بسرعة 220 ميل في الساعة
..إذا، بعد رحلة لأربعة ملايين ميل
....بحوالي ضعف سرعة الصوت ب23 مرة، المركبة المدارية
..الجزء الأخير من المكوك
ترجع بسلام هنا على الأرض
..لأكثر من ثلاثة عقود، أسطول ناسا من المكوكات سافر لمسافة
أكثر من 500 مليون ميل
..لقد أخذ الجنس البشري إلى الفضاء ليدور حول عالمنا
ودفع بحدود معرفتنا إلى الأمام
..وهو ممتن لتركيبته الجينية الهندسية إلى
..آلة الأورغن الموسيقية في الكنائس
..غاوصات يوبوت الألمانية
..سكك حديد عربات الترام، وكاميرا
.وقذيفة مدفعية
su_pakfa تمت الترجمة بواسطة issasalim89@hotmail.com