استكشاف الفضاء
معرفة ماهية مكونات الفضاء من أجرام سماوية، ومواقعها، وبعدها، وتراكيبها.
♦ كيف تمكن العلماء من استكشاف الفضاء؟
عن طريق أدوات تكنولوجية مختلفة مثل المقاريب.
♦ كيف استطاع الانسان التنبؤ بوجود دلائل حياة على سطح كوكب المريخ؟
من خلال ملاحظة الوديان على سطحه، التي يعتقد أنها كانت مجاري أنهار تشبه تلك الموجودة على سطح الأرض.
أدوات استكشاف الفضاء
بدأ استكشاف الفضاء بالعين المجردة، من خلال رؤية الضوء الصادر عن النجوم وبالتالي معرفة خصائصها، وبتقدم العلم تم استخدام الأدوات والأجهزة البسيطة مثل آلة ذات الربع (الأسطرلاب) التي تساعد على قياس ارتفاع النجوم عن الأفق، بتوجيه الآلة نحو القطب الشمالي وتحديد زاوية ارتفاع النجم عن الأفق من خلال قراءة قيمة هذه الزاوية على الآلة.
1. المقاريب: هي أجهزة تعمل على تجميع أكبر كمية من الضوء الساقط من الأجرام السماوية باتجاه الأرض، بهدف تكبير صورتها.
مثال عليها: مقراب هابل الفضائي، الذي أرسله العلماء ليدور في مدار مخصص له حول الأرض، بعيداً عن ملوثات الغلاف الجوي الأرضي التي تعترض الأشعة الساقطة من الجرم السماوي، وتشتت جزءاً كبيراً منها.
♦ ما أهمية مقراب هابل الفضائي؟
كشفت الصور الواضحة والدقيقة التي التقطت باستخدام مقراب هابل، كثيراً من أسرار الأجرام السماوية التي لم تتمكن المقاريب الأرضية من تصويرها.
2. الصاروخ: يعمل وفقاً لقانون نيوتن الثالث: "لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار، ومعاكس له في الاتجاه"
♦ ما أهمية الصاروخ؟
أنه لا يمكن لأي رحلة فضائية أن تتم من دونه، فهو يحمل المركبات الفضائية إلى مدارات خاصة لها حول الأرض.
3. المركبة الفضائية: يطلق عليها اسم سفينة الفضاء أو الكبسولة، وهي مصممة للطيران في الفضاء الخارجي لتقوم بمهام محددة.
وتصنف المركبات الفضائية تبعاً للهدف المراد تحقيقه منها إلى:
مركبات فضائية مأهولة، ومركبات فضائية غير مأهولة.
1. المركبات الفضائية غير المأهولة:
أ. الأقمار الصناعية: أجهزة تدور في مدارات خاصة حول الأرض لغايات محددة.
♦ ما هي أهمية الأقمار الصناعية؟
1. تستخدم في الاتصالات.
2. نقل البث التلفزيوني والإذاعي.
3. رصد حالة الطقس.
4. رسم الخراط.
5. اكتشاف الموارد الطبيعية.
مثال عليها: قمر (سبوتنيك1) أول قمر صناعي أطلق إلى الفضاء في 1957.
ب. المجسات: هي مركبات فضائية استطلاعية غير مأهولة صغيرة الحجم، تطلق إلى الكواكب والقمر والشمس والمكونات الأخرى في النظام الشمسي، بهدف تنفيذ مهام بحثية محددة.
2. المركبات الفضائية المأهولة:
أ. المحطة الفضائية: مركبة فضائية تدور في مدار ثابت حول الأرض، يمكث فيها رواد الفضاء مدة طويلة من الزمن.
تزود المحطة الفضائية بالمواد كافة، وتهيأ بالظروف المناسبة التي تحفظ لرواد الفضاء حياتهم، على الرغم من المشاكل والتحديات التي تواجههم، مثل: التعرض للإشعاعات الضارة بالصحة، شعورهم بالعزلة، وغيرها.
مثال عليها: المحطة الفضائية الدولية (ISS).
ب. المكوك الفضائي: مركبة فضائية تستخدم في نقل المعدات ورواد الفضاء إلى المحطات الفضائية مراراً وتكراراً.
مكونات المكوك:
# يتكون من ثلاث أجزاء رئيسية، هي:
1. الدوار الذي يشبه الطائرة، وفيه طاقم الرحلة الفضائية.
2. خزان الوقود الذي يزود المكوك الفضائي بالوقود اللازم أثناء الإقلاع.
3. صاروخا الدفع على جانبي المكوك: يعملا على رفع المكوك من على المنصة إلى الفضاء وإكسابه السرعة اللازمة، وبعد نحو دقيقتين من الإقلاع ينفصل صاروخا الدفع، ويعودان إلى الأرض عن طريق مظلة ليستخدما مرة أخرى.
في وقت لاحق، عندما يستقر المكوك في مداره ينفصل عن خزان الوقود الذي استهلك خلال عملية الإطلاق، ويحترق الخزان في الغلاف الجوي للأرض. وعند انتهاء المكوك من تنفيذ مهمته يعود إلى الأرض على نحو ما تعود الطائرات إليها، حيث يهبط على عجلات خاصة به ضمن مكان مخصص للهبوط ليصل إلى المدرج الرئيسي، ليعاد استخدامه مرة أخرى.
أتحقق: (صفحة 142)
ما أهمية مقراب هابل الفضائيِّ؟
الإجابة: يلتقط مقراب هابل صور واضحة ودقيقة للكون دون تأثر عمله بالملوثات الموجودة في الغلاف الجوي .
أتحقق: (صفحة 144)
ما أهمية الصواريخ في استكشاف الفضاء؟
الإجابة: تتلخص أهمية الصواريخ في أنه لا يمكن لأي رحلة فضائية أن تتم من دونها؛ فالصواريخ تحمل المركبات الفضائية إلى مداراتٍّ خاصة لها حول الأرض.
أتحقق: (صفحة 145)
أوضح المقصود بالمجسات.
الإجابة: المجسات هي مركبات استطلاعية صغيرة الحجم، يتم إطلاقها إلى الكواكب والقمر والمكونات الأخرى في النظام الشمسي، بهدف تنفيذ مهمّات بحثية محددة، فتقوم بجمع البيانات عن أجرام الفضاء، وإرسالها إلى الأرض.
تجربة تصميم نموذج لمركبة هبوط على سطح القمر (صفحة 146)
التحليل والاستنتاج:
- أتنبأ بالتصاميم المستقبلية لمركبات الهبوط على سطح القمر.
الإجابة:. ستتعدد إجابات الطلبة، ومن ضمن هذه الإجابات أنه سيكون بعضها بحجم الإصبع أو شكله مثلث، وغير ذلك من التصاميم التي يمكن للطالب توقعها.
- أستنتج معلومتين توصلت إليهما عن مركبات الهبوط على سطح القمر.
الإجابة:
- صغيرة الحجم.
- تقوم بجمع البيانات عن أجرام الفضاء، وإرسالها إلى الأرض .
أتحقق: (صفحة 147)
أوضح المقصود بالمحطة الفضائية.
الإجابة: المحطة الفضائية هي مركبة فضائية كبيرة تدور في مدار ثابت حول الأرض يمكث فيها رواد الفضاء مدة طويلة من الزمن.
أتحقق: (صفحة 149)
ما وظيفة صاروخي الدفع في المكوك الفضائيِّ؟
الإجابة: يعمل صاروخا الدفع في أثناء انطلاق المكوك الفضائي على رفع المكوك من على المنصة إلى الفضاء وإكسابه السرعة اللازمة.