يتمّ عرض هذا الموقع بشكل أفضل في متصفّح حديث مع تمكين JavaScript.

استكشاف تكنولوجيا الفضاء

إسلام الشرقاوي

13*

إن أجهزة الصواريخ و مركبات الفضاء تعمل بالكهرباء ولذا يلزم أن يكون بها مصدر موثوق به يزودها باحتياجاتها من القدرة الكهربائية في مرحلة الاطلاق ، وبعد انفصال المركبة ( الحمل النافع ) عن الصاروخ ، مع ملاحظة أن المركبة ستظل دائرة في مدارها حول الأرض أو منطلقة إلى مقصدها في الفضاء ( الكواكب الأخرى ) سنوات عديدة . وتتفاوت القدرة المطلوبة خلال الرحلة من عشرات الواطات إلى عدة مئات كيلو واط . والطريقة الشائعة الاستخدام حالياً للحصول على الطاقة الكهربائية هي الفوتوفلطية.

والفوتوفلطية ببساطة هي تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء مباشرة باستخدام " الخلية الفوتوفلطية أو الخلية الشمسية " .

وتتركب هذه الخلية أساساً من رقاقة من السيليكون المشوب بالزرنيخ يعلو سطحها غشاء من السيليكون المشوب بالبورون ، ويخرج سلكان من كل من الغشاء والرقاقة يتصلان بالدائرة الخارجية ( ولتكن بطارية يراد شحنها ) . وعند سقوط أشعة الشمس على هذه الخلية تتحرك الشحنات الكهربائية السالبة نحو الرقاقة عبر الحد الفاصل بينها وبين الغشاء ، كما تتحرك الشحنات الموجبة نحو الغشاء ، وهكذا يتولد تيار كهربائي يمر في الدائرة الخارجية . وحركة الشحنات الكهربائية السالبة والموجبة عبر السطح الفاصل بين الرقاقة والغشاء هي في الواقع خاصية لبعض المواد المعروفة " بأشباه الموصلات " التي يعم استخدامها في الدوائر الالكترونية لتؤدي وظائف معينة ، كالترانزستور والدوائر المتكاملة .

وقد أجريت تحسينات ضخمة في الخلية الشمسية منذ اختراعها في عام 1954 حتى وقتنا الحاضر .

ولما كانت القدرة الكهربائية التي تمد بها الخلية الشمسية الواحدة ضئيلة فتستخدم في مركبة الفضاء آلاف من الخلايا تنتشر على سطح المركبة للامداد بالطاقة الكهربائية لشحن بطاريات النيكل والكادميوم ، وهذه البطاريات تمد الأجهزة المختلفة بالقدرة الكهربائية اللازمة لتشغيلها.

وليست الخلية الشمسية هي الوسيلة الوحيدة للإمداد بالطاقة في مركبات الفضاء ، ولو أنها هي الوسيلة الأساسية في الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض . فتستخدم خلايا الوقود للإمداد بالكهرباء ، فهذه الخلايا تولد الكهرباء في عملية كيميائية هي اتحاد الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء . فمن المعلوم أن الماء يتحلل إلى عنصريه الأكسجين والهيدروجين بإمرار تيار كهربائي فيه ، وهذه العملية قابلة للعكس أي أن اتحاد الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء ينتج طاقة كهربائية مساوية للطاقة التي استلزمها تحررهما من الماء .

فتزود المركبة بالهيدروجين والأكسجين المسالين في وعاءين منفصلين . وعندما يراد توليد الكهرباء يسمح لهما بالاتحاد كيميائياً ، وتستخدم هذه الطريقة لتوليد الطاقة أساساً في مركبات الفضاء التي تحمل بشراً .

وبالإضافة إلى أجهزة و وسائل تشغيل الكهرباء المذكورة تشمل الأجهزة الرئيسية التي تحملها مركبة الفضاء وسائل للاتصال بالمحطات الأرضية لنقل المعلومات عن الظروف والأحوال داخل المركبة و البيانات التي ترصدها أجهزة الرصد الخاصة المزودة بها المركبة لدراسة بعض الظواهر الطبيعية في الفضاء أو التجارب العلمية التي تجري داخل المركبة تحت ظروف الفضاء الخاصة التي يصعب إيجادها على الأرض ، أو لدراسة سطوح الكواكب الأخرى وفقاً للهدف المحدد لرحلة المركبة . وتنقل هذه المعلومات باستخدام نظام التليمتري ، عن طريق أجهزة إرسال واستقبال تعمل بموجات كهر مغنطيسية ( راديوية ) عالية التردد تتفاوت تردداتها من 100 إلى 3000 مليون هرتز ( ذبذبة في الثانية ) لكي تستطيع النفاذ من أيونوسفير الأرض ، أي الطبقة المتأينة من جو الأرض .

30/////////////////