راکت چیست؟
راکت در واقع همان موشکی است که سامانه هدایت ندارد و در هوا به صورت آزاد حرکت میکند. برخی از اوقات به سامانه تولید نیروی پیشران در موشکها نیز راکت میگویند و برخی از اوقات به موشکهای فضایی راکت میگویند. راکت در حقيقت ماشيني است که به وسيلهي خروج سريع گاز، نيروي جلوبرندگي ايجاد ميکند.
موشک چیست؟
موشک در واقع یک وسیله حمل و نقل بدون سرنشینی است که یک بار مفید را از یک نقطه به یک نقطه دیگر حمل میکند. این وسیله نیروی لازم برای حرکت را از موتور راکتی درونش میگیرد. منظور از موشک همان راکت دارای سامانه هدایت است. اجزاي اصلي يک موشك موتور، پيشرانه (شامل سوخت و اکسيدکننده ) قاب (بدنه) يا پوششي براي نگهداري قسمتهاي مختلف، سامانهي کنترلي و محموله (مانند سرجنگي و یا ماهواره هستند. موشك هنگامي که به عنوان وسيلهي پرتاب ماهواره يا محمولههاي ديگر به فضا استفاده شود، «موشك ماهوارهبر» يا «موشك حامل»ناميده ميشود.
ماهواره: در ستاره شناسي : 1. يك جسم سماوي كه دور يك سياره ميچرخد ( قمر يا ماه)؛ 2. يك جسم كوچك كه به دور جسم بزرگتري ميگردد، جسم بزرگتر خود نيز به دور يك ستاره ميچرخد. در منظومهي شمسي تمامي سيارات به جز تير (عطارد) و زهره داراي قمر ميباشند. تاكنون بيش از 100 قمر سيارهاي شناخته شده است . در علم هوافضا : 1. جسمي كه به مدار زمين يا مدار يك جسم سماوي ديگر فرستاده ميشود. 2. يك فضاپيما كه در مدار يك سياره قرار دارد (معمولاً زمين)؛ اين گونه فضاپيماها، وسيلههايي براي انجام مشاهدات، پژوهشها و كارهاي مخابراتي در فضا هستند. معاني ديگري نيز براي واژهي ماهواره آمده است كه خارج از حوزه هوافضا هستند؛ به عنوان مثال در علوم ژنتيك، ميكروب شناسي و علوم سياسي براي واژهي "Satellite " تعاريف ويژهاي وجود دارد.
اژدر چیست؟
اژدر، پرتابه، جنگ افزار یا موشک خود کشش زیر آبی به شکل سیگار برگ است که از یک زیردریایی، هواپیما و یا کشتی شلیک میشود. این پرتابه طراحی شده است تا هنگام برخورد به هدف و یا در نزدیکی آن منفجر شود.
هواپیما یک وسیله ی حمل و نقل بوده که از توانایی پرواز در هوا و یا به طور کلی در اتمسفر یک سیاره را دارا است؛ از دیدگاه کلی هواپیماها به سه دسته اصلی تقسیم بندی میشوند:
* هواپیماهای نظامی (مانند هواپیماهای شکاری و بمب افکن)
* هواپیماهای حمل و نقل تجاری (مانند هواپیماهای مسافربری و باربری)
* هواپیماهای عمومی هوانوردی (مانند هواپیماهای شخصی) از نظر دارا بودن سرنشین نیز هواپیماها به دو دسته تقسیم می شوند: * هواپیماهای سرنشین دار * هواپیماهای بدون سرنشین
انواع موشک
از یک دیدگاه نظامی بر اساس مبدا و مقصد میتوان موشکها را در چهار دسته تقسیم بندی کرد:
1. موشک سطح (زمین) به سطح (زمین)
2. موشک سطح (زمین) به هوا
3. موشک هوا به هوا
4. موشک هوا به سطح (زمین)
از یک دیدگاه دیگر نظامی بر اساس مسیر و نوع حرکت میتوان دو نوع کلی برای موشکها در نظر گرفت:
1. موشک کروز
2. موشک بالستیک
ساختمان موشک ها
موشکها در حالت عادی از 4 بخش تشکیل میشوند:
1- بار مفید یا سرجنگی،2- سامانه پیشرانش (موتور موشک)، که انرژی لازم برای شتاب دادن بار مفید به سرعت مورد نیاز را فراهم میکند،3- سامانهی هدایت و کنترل، که موشک را در مسیر از قبل برنامهریزی شده به سوی هدف مورد نظر هدایت و کنترل میکند(البته همه موشکها هدایت شونده نیستند)، 4- سازهی پوششی که همه چیز را باهم نگه میدارد؛ روی این سازهی پوششی یا بدنه اصلی، معمولاً بخشهایی همچون بال یا بالک و دماغه مخروطی نصب میشوند.بخشی از موشک که مواد منفجره در آن جای میگیرد سرجنگی نام دارد و به سامانهای که موشک را بدون آن که به خلبان نیاز داشته باشد به سوی هدف هدایت کند، سامانهی هدایت میگویند. جلوترین بخش هر موشک هدایت شونده و یا حتی هر راکت دماغهای است که معمولاً به شکل مخروط بوده و هنگام حرکت در جو از موشک و راکت در برابر گرمای حاصل از اصطکاک حفاظت میکند.
راکت در تعریفی دیگر يك نوع سامانه توليد نيروي حرکت است كه با استفاده از تركيب سوخت و اكسيد كننده (كه هر دو در داخل سامانه هستند) نيروي عكس العملي توليد مي كند كه به حرکت وسيله منجر مي گردد. در بيان عمومي گاهي به كل وسيله پرتابگر نيز راكت گفته مي شود.
پیش از پرتاب، زیر سامانههای موشک برای آمادگی عملیاتی بازرسی میشوند و برنامهی پرواز یا مسیر پرواز به رایانهی هدایت، داده میشود. هنگام احتراق، سوختهای مایع یا جامد نیروی پیشرانش را برای پرتاب موشک فراهم میکنند. اگر موشک چند مرحلهای باشد، هر مرحله هنگامی که سوخت آن مرحله تمام شده و یا نزدیک به تمام شدن باشد، نیروی پیشرانش خود را به پایان رسانده و سپس از باقی موشک جدا شده و مرحله بعدی شروع به احتراق میکند. سامانهی هدایت و کنترل، موشک را در مسیر صحیح هدایت کرده و میراند. پس از آنکه مرحله پایانی نیروی پیشرانش خود را به پایان رساند، بار مفید معمولاً به مسیر مورد نظر خود رها میشود. در برخی از سامانهها بار مفید به بدنه موشک متصل باقی مانده و با آن به سوی هدف حرکت میکند.
تعریف مرحله:
بيشتر موشکهاي دوربرد از دو يا تعداد بيشتري «مرحله» تشکيل شدهاند، که «روي هم» و يا «در كنار هم» سوار ميشوند. مرحلهي دوم بالاي مرحلهي اول است و به همين ترتيب بقيهي مراحل جا داده ميشوند. مرحلهي اول، موشک را از سکوي پرتاب بلند ميکند و گاهي با عنوان «بوستر» يا «مرحلهي اصلي» شناخته ميشود. هنگامي که پيشرانهي مرحلهي اول تمام ميشود و يا موشك به ارتفاع و سرعت مطلوبي ميرسد، موتور اين مرحله خاموش ميشود و اين قسمت از بقيهي موشك، جدا ميگردد تا مرحلهي بعدي مجبور نباشد يک جرم غيرضروري را حمل کند. به خاطر اين کاهش وزن، مراحل بعدي ميتوانند موتور ضعيفتري داشته باشند و نيز ميتوانند پيشرانهي کمتري حمل کنند؛ که در نتيجه امکان انتقال محمولههاي سنگينتري فراهم ميشود..
موشکهای حامل فضایی و موشکهای گمانهزنی برای قرار دادن ماهوارهها در مدار و یا جمعآوری دادههای علمی از لایههای بالایی جو به کار میروند. تفاوت ویژه مابین این موشکها با موشکهای بالستیک تهاجمی در بار مفید و کاربرد مورد نظر آنها است. با افزایش بارها و سامانههای جنگ افزاری و الگوریتمهای هدایت متفاوت، موشکهای حامل فضایی و موشکهای گمانهزنی میتوانند به عنوان موشکهای بالستیک تهاجمی عمل کنند. در اصل بسیاری از ماهوارهبرها و موشکهای حامل فضایی معمولی کنونی مدل پیشرفتهی موشکهای بالستیک قدیمیتر هستند.
به این دلیل که سامانههای موشکی کامل بزرگ هستند به ندرت به عنوان یک واحد کاملاً سرهم شده در یک بسته بندی قرار بگیرند تا از محل تولید به محل به کارگیری و یا به دست متقاضی ارسال شوند. به جای آن زیر سامانههای اصلی در جعبههایی با کشتیها به محل های مورد نظر فرستاده میشوند و آنجا سرهم میشوند. با این حال موشکهای بالستیک سیار که به صورت کامل سرهم شده اند، بر روی یک سامانهی حامل و پرتاب کنندهی سیار به محل مورد نظر فرستاده میشوند. موشکهای بالستیک و کروزموشكهاي بالستيك به موشكهايي ميگويند كه تا ارتفاع بسيار بالايي اوج مي گيرند(كه اين قسمت راه با موتور روشن انجام ميشود) و مابقي راه را با استفاده از نيروي جاذبه زمين به سمت هدف ميروند كه مانند يك سقوط آزاد البته با هدايت صحيح است. برخي از موشك هاي بالستيك حتي از جو زمين نيز خارج ميشوند و دوباره به جو زمین باز ميگردند كه برد بسيار بالايي دارند.
موشک کروز: موشک کروز پرتابهاي است که نيروي جلوبرندگيش را يک موتور جت (بيشتر نوع توربوفن) تامين ميکند؛ بنابراين طبق تعريف راکت و موشک، اصلا موشک نيست ولي همه جا اين اصطلاح به کار ميرود. موتور موشک کروز، در تمام مسيرش روشن است و گاهي اوقات، اين موشک بال هم دارد. به خاطر داشتن بال و موتور جت، برخي اوقات به آن «هواپيماي کوچک بدون سرنشين» يا «موشك بالدار» هم ميگويند. اين موشکها اغلب، در ارتفاع پايين حرکت ميکنند. موشک کروز نیز دارای چهار ویژگی عمده هستند:· موشک کروز در طبقات پایین جو (حدود30 کیلومتر) از نیروی برای آیرودینامیکی(نیرویی که موشک یا هواپیما را روی هوا نگه میدارد) استفاده میکند. · در حین پرواز قادر به تغییر مسیر و ارتفاع بوده و میتواند به دفعات این کار را تکرار کند. · بردی بیشتر از 50 کیلومتر دارد. · در یک پرواز عادی یکسره، موشک در تمام مسیر هدایت شده وحامل انواع مختلفی از سر جنگی است. موشکهای کروز معمولا از فناوریهای مورد استفاده در هواپیما استفاده میکنند و دارای کلاهک مشابه، کوچکتر و ارزانتر از موشکهای بالستیک هستند. به کارگیری سامانههای ناوبری و هدایت پیشرفته دقیق نظیر جی پی اس و گلوناس باعث شده تا نسبت به موشکهای بالستیک دقت بیشتری را دارا بوده و به همین دلیل از توسعه و تولید بیشتری نیز برخوردار باشند.
پیشرانش موشک ها
در يك موشك بر اثر احتراق سوخت، گازهاي داغي حاصل ميشود كه در هنگام خروج از يك نازل (شيپوره) نيرويي ايجاد ميكند كه ميتواند موشك را از زمين بلند كند. اگر چه اين نيرو ثابت ميماند. اما شتاب موشك افزايش مييابد چون بر اثر مصرف سوخت، موشك سبك تر ميشود .
موشك به همان آساني كه در جو كار ميكند، در فضاي ماوراي جو هم كار ميكند اما در ماوراي جو، پيشرانش موشك به علت فشار گازهاي داغ در برخورد با جو نيست، بلكه بر اثر واكنش در برابر كنش است. وضعيت موشك در اين حالت مانند وضعيت كسي است كه در وسط يك زمين يخ زده بسيار لغزنده قرار گرفته است. او هر چقدر هم كه دست و پا بزند، از جايش تكان نخواهد خورد. اما اگر بر حسب اتفاق تعدادي كيف يا چمدان كوچك به همراه داشته باشد ميتواند براي حركت كردن از آن ها استفاده كند. اگر او كيف ها را يكي پس از ديگري در جهت معيني پرتاب كند، به آهستگي در جهت مخالف شروع به حركت خواهد كرد . در موشكهاي ابتدايي، مانند آنهايي كه چينيان ابداع كرده بودند، از سوخت جامد (باروت) استفاده ميشده است. هنگامي كه جرقهاي به باروت زده شود، اين سوخت جامد انرژي خود را به صورت يك انفجار آزاد ميكند. پيشرفت در طرح و ساخت موشكهاي قرن حاضر ، بيشتر معطوف به استفاده از سوختهاي مايع بوده است. از اين نوع سوختها در مقايسه با وزن مساوي از سوخت جامد نه تنها انرژي بيشتري آزاد ميكنند، بلكه بهتر هم قابل كنترل هستند .
در موشكي كه با سوخت مايع كار ميكند، سوخت نخواهد سوخت مگر اينكه با يك اكسيدكننده مخلوط شود. برخلاف يك هواپيماي جت موشك نميتواند هميشه اكسيژن مورد نياز سوختش را از جو تامين كند (چون به ارتفاعهاي خيلي بالايي ميرود كه غلظت اكسيژن حتي به صفر ميرسد)، بنابراين بايد اكسيژن مورد نياز را با خود ببرد. سوخت و اكسيدكننده را در مخازن جداگانه ذخيره و حمل ميكنند و در هنگام احتراق آنها را در محفظه احتراق تلمبه ميكنند، كه در آنجا سوخت ميسوزد (در واقع منفجر ميشود). گازهاي حاصل از راه شيپوره با سرعت زيادي خارج ميشوند. و مقدار نيروي پيشرانش موشك، از طريق زياد يا كم كردن ميزان سوخت و اكسيدكننده ورودي به محفظه احتراق، كنترل ميشود .
موتور جت:
موتورجت موتوری است که هوا را در سرعت جریان آزاد گرفته، آن را به وسیله ی احتراق با سوخت در داخل مخزن گرم می کند و سپس مخلوط داغ هوا و محصولات احتراق را با سرعتی خیلی بیشتر از عقب به بیرون می فرستد. بر طبق قانون سوم نیوتن، عکس العمل مخالف و مساوی یک نیروی پیشرانش را به وجود می آورد. موتور جت یک موتور عکس العملی است که سیال را بر اساس قانون سوم نیوتن با سرعت بالا به حرکت در می آورد. این تعریف کلی از موتورهای جت دربرگیرنده توربو جت ها، توربو فن ها و موشک ها است. به طور عمومی بیشتر موتورهای جت از نوع موتورهای احتراق داخلی هستند ولی انواع احتراق خارجی آن نیز وجود دارد. موتورهای جت از سه قسمت اصلی تشكیل شده اند كه عبارتند از كمپرسور، محفظه ی احتراق و توربین. توربین در قسمت انتهایی موتور قرار دارد و نیروی محركه كمپرسور را تأمین و از طریق یك یا چند میله به كمپرسور می رساند.
سوخت موشک آلماني V2 در جنگ جهاني دوم، نفت سفيد و اكسيژن بود. امروزه سوخت موشكها، هيدرازين (يكي ديگر از هيدروكربنهاي مايع) يا سوختهاي سرمازا ( از قبيل هيدروژن مايع و اكسيژن مايع) است. هيدرازين يك سوخت هايپرگوليك است، يعني در صورت وجود اكسيدكنندهاي مانند دينيتروژن تتروكسيد به طور خودبهخودي محترق (منفجر) ميشود. بازده هيدرازين در حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد كمتر از سوختهاي سرمازا است، اما كاربرد آن سادهتر و مطمئنتر است. سوختهاي سرمازا را براي اينكه مايع باقي بمانند، بايد تا دماي پاييني سرد كنند. بنابراين موتور بايد سيستم پيچيدهاي از لولهها براي عبور سوخت سرد شده داشته باشد. اين سوختها نيز به يك محترق كننده نياز دارند.درست در طي پرتاب موشك است كه سوختهاي سرمازا برتري خود را نشان ميدهند، يعني زماني كه حداكثر بازده ممكن براي بلند كردن موشك و بارهاي آن از زمين لازم است.
پیشرانه های موشکی سوخت مادهاي است که وقتي ميسوزد با اکسيژن ترکيب ميشود و براي موتور (پيشرانش)، گاز داغ ايجاد ميکند. اکسيدکننده عاملي است که براي ترکيب با سوخت، اکسيژن يا مادهي اكسيدكننده كه لزوما اكسيژن نيست آزاد مينمايد. يكي از غلطهاي مصطلح استفاده از واژهي سوخت به جاي هر دو مولفهي «سوخت» و «اكسيدكننده» است. درست آن است كه از واژهي پيشرانه (propellant) استفاده شود و منظور از آن هر دو مولفهي «سوخت» و «اكسيدكننده» است. موتورهاي پيشرانهي جامد يا با نام معروفترِ موتورهاي سوخت جامد بين تمامي موشكها، از سادهترين طراحي برخوردار ميباشند. اين دسته از موتورها شامل محفظه يا پوستهاي از جنس فولاد ضدزنگ بوده، درون آن با مخلوطي از ترکيبات جامد پر ميشود. اين تركيبات جامد، هم داراي عامل يا مولفهي «سوخت» است و هم عامل يا مولفهي «اكسید کننده» است .
پيشرانههاي جامد
اين ترکيبات داراي سرعت سوزش بالايي هستند و گازهاي داغ ناشي از احتراق آنها، هنگام خروج از بخش استوانهاي و نازل، نيروي پيشران (تراست) لازم را ايجاد مينمايند. وقتي موتور شروع به کار ميکند، پيشرانهي جامد از قسمت مياني به سمت کناره شروع به سوزش مينمايد. شکل کانال ميانيِ تعبيهشده در ميانِ پيشرانهي جامد، تعيينکنندهي سرعت و الگوي سوزش ميباشد. بنابراين نوع طراحي کانال، وسيلهاي براي کنترل نيروي پيشران (تراست) به شمار ميرود. بر خلاف موتورهاي پيشرانهي مايع، موتورهاي پيشرانهي جامد چندان كنترلپذير نيستند و پس از روشن شدن آنها، امکان کنترل فرآيند کار موتور و در صورت نياز خاموش کردن، تقريباً ناممکن است. عموماً اين دسته از موتورها پس از روشن شدن تا وقتي که تمامي پيشرانه مصرف شود، ميسوزند.پيشرانههاي همگن به دو دستهي تکپايه و دوپايه تقسيم ميشوند. ترکيب پيشرانهي تکپايه، معمولاً نيتروسلولزي ميباشد که داراي هر دو خاصيت اکسيدکنندگي و احياکنندگي ميباشد. پيشرانههاي دوپايه، معمولاً داراي نيتروسلولز و نيتروگلسيرين ميباشند، که با يک پلاستيسايزر، پر ميشوند. در شرايط معمولي، پيشرانههاي همگن، ايمپالس ويژهاي بالاتر از 210 ثانيه ندارند و عمدهي مزيت آنها، در توليد نكردن دودهاي قابل رديابي ميباشد؛ لذا معمولاً از آنها در جنگافزارهاي تاکتيکي استفاده ميشود. اغلب از اين نوع پيشرانهها، در انجام عمليات کمکي يا فرعي، همانند پرتاب قطعات بدرد نخور به دريا يا در سامانهي جدايش يک بخش موشك از بخش ديگر آن، استفاده ميشود.پيشرانههاي جامد دو خانواده دارند: همگن و مرکب. هر دو نوع اين پيشرانهها، متراکم بوده، در دماي معمولي پايدار ميباشند و به سادگي ميتوان آنها را نگهداري نمود .
پيشرانههاي مرکب پيشرفته، پودرهاي ناهمگني (مخلوط) ميباشند که شامل يک نمک کريستالهشده يا نمکهاي معدني بسيار نرم، مثل پرکلرات آمونيوم ميباشند. اين نمکها نقش اکسيدکنندگي داشته، بين 60% تا 90% وزن پيشرانه را تشکيل ميدهند. جزء احياشونده يا سوخت، معمولاً آلومينيوم ميباشد. پيشرانه بهوسيلهي يک بايندر نظير پلي اورهاتان يا پليبوتاديان _ که بهعنوان سوخت مورد استفاده قرار ميگيرند _ کنار يکديگر نگهداشته ميشوند. علاوه بر آنچه گفته شد، گاهي ترکيبات حاوي کاتاليست نيز، براي کمک به افزايش سرعت سوزش و يا تسهيل فرآيند توليد پيشرانه، به سوخت جامد اضافه ميشود. محصول نهايي جسمي شبيه لاستيک با استحکامي نزديک به پاککن لاستيکي سفت است.
پيشرانههاي مرکب اغلب با نوع بايندر استفادهشده شناخته ميشوند.
دو نوع بايندر، معمولا مورد استفاده قرار ميگيرند؛ پليبوتاديان اکريليک اسيد اکريلونيتريل (پي.بي.اِي.ان) و هيدروکسي ترميناتور پلي بوتاديان (اِچ.تي.پي.بي). فرمولاسيون «پي.بي.اِي.ان» نسبت به فرمولاسيون «اِچ.تي.پي.بي» ايمپالس ويژه، دانسيته و سرعت سوزش نسبتاً بالاتري دارد. به هرحال، پيشرانهي «پي.بي.اِي.ان» مشکلاتي را در اختلاط و توليد دارد كه به دليل نياز به بالابردن دما جهت تهيه آن ايجاد ميشود. بايندر «اِچ.تي.پي.بي» بسيار قويتر و انعطافپذيرتر از «پي.بي.اِي.ان» ميباشد. از ويژگيهاي خوب اين دو پيشرانه ميتوان به مشخصات مکانيکي مناسب و پتانسيل زمان سوزش طولانيتر نسبت به پيشرانههاي همگن، اشاره کرد.موتورهاي پيشرانهي جامد، تنوع کاربري خوبي دارند. اغلب، موتورهاي پيشرانهي جامدِ کوچک، بهعنوان شتابدهندههاي مرحلهي پاياني ماهوارهبرها و يا براي جابهجايي سامانههاي فضايي به مدارهاي بالاتر، مورد استفاده قرار ميگيرند. موتورهاي پيشرانهي جامدِ متوسط كاربردهاي ديگري دارند، مانند؛ «بخش کمکكنندهي بارمفيد» (پي.اِي.ام) و «مرحلهي پاياني اينِرشيال» (آي.يو.اِس) كه اينها تراسترهاي کمکي محسوب ميشوند و باعث رسيدن به مدار بالاتر يا افزايش برد و جابهجايي خط سير موشک، ميشوند.در پرتابگرهاي فضاپيماي شاتل، موشك دلتا و تيتان از موتورهاي پيشرانهي جامد، براي افزايش تراست _ به ويژه در مرحلهي اول _ استفاده ميشود؛ به اين تقويتكنندههاي تراست، بوستر سوخت جامد گفته ميشود. در پرتابگر فضاپيماي شاتل، از بوسترهاي سوخت جامد بزرگي استفاده ميشود كه هر يك شامل 500 تن (1100000 پوند) پيشرانه ميباشد و ميتواند نيروي پيشراني بيش از 14680 تنكيلوگرم (يا 3300000 پوندنيرو) توليد نمايد.
( شاتل فضايي، يك سامانه حمل و نقل فضايي سرنشيندار، قابل بازگشت و قابل استفاده مجدد است. این سامانه از 1981 میلادی توسط آمریکا براي حمل فضانوردان، ماهوارهها، ايستگاههاي فضايي و مواد و تجهيزات مورد نياز ايستگاههاي فضايي، به فضا استفاده ميشود .)
راکت در واقع همان موشکی است که سامانه هدایت ندارد و در هوا به صورت آزاد حرکت میکند. برخی از اوقات به سامانه تولید نیروی پیشران در موشکها نیز راکت میگویند و برخی از اوقات به موشکهای فضایی راکت میگویند. راکت در حقيقت ماشيني است که به وسيلهي خروج سريع گاز، نيروي جلوبرندگي ايجاد ميکند.
موشک چیست؟
موشک در واقع یک وسیله حمل و نقل بدون سرنشینی است که یک بار مفید را از یک نقطه به یک نقطه دیگر حمل میکند. این وسیله نیروی لازم برای حرکت را از موتور راکتی درونش میگیرد. منظور از موشک همان راکت دارای سامانه هدایت است. اجزاي اصلي يک موشك موتور، پيشرانه (شامل سوخت و اکسيدکننده ) قاب (بدنه) يا پوششي براي نگهداري قسمتهاي مختلف، سامانهي کنترلي و محموله (مانند سرجنگي و یا ماهواره هستند. موشك هنگامي که به عنوان وسيلهي پرتاب ماهواره يا محمولههاي ديگر به فضا استفاده شود، «موشك ماهوارهبر» يا «موشك حامل»ناميده ميشود.
ماهواره: در ستاره شناسي : 1. يك جسم سماوي كه دور يك سياره ميچرخد ( قمر يا ماه)؛ 2. يك جسم كوچك كه به دور جسم بزرگتري ميگردد، جسم بزرگتر خود نيز به دور يك ستاره ميچرخد. در منظومهي شمسي تمامي سيارات به جز تير (عطارد) و زهره داراي قمر ميباشند. تاكنون بيش از 100 قمر سيارهاي شناخته شده است . در علم هوافضا : 1. جسمي كه به مدار زمين يا مدار يك جسم سماوي ديگر فرستاده ميشود. 2. يك فضاپيما كه در مدار يك سياره قرار دارد (معمولاً زمين)؛ اين گونه فضاپيماها، وسيلههايي براي انجام مشاهدات، پژوهشها و كارهاي مخابراتي در فضا هستند. معاني ديگري نيز براي واژهي ماهواره آمده است كه خارج از حوزه هوافضا هستند؛ به عنوان مثال در علوم ژنتيك، ميكروب شناسي و علوم سياسي براي واژهي "Satellite " تعاريف ويژهاي وجود دارد.
اژدر چیست؟
اژدر، پرتابه، جنگ افزار یا موشک خود کشش زیر آبی به شکل سیگار برگ است که از یک زیردریایی، هواپیما و یا کشتی شلیک میشود. این پرتابه طراحی شده است تا هنگام برخورد به هدف و یا در نزدیکی آن منفجر شود.
هواپیما یک وسیله ی حمل و نقل بوده که از توانایی پرواز در هوا و یا به طور کلی در اتمسفر یک سیاره را دارا است؛ از دیدگاه کلی هواپیماها به سه دسته اصلی تقسیم بندی میشوند:
* هواپیماهای نظامی (مانند هواپیماهای شکاری و بمب افکن)
* هواپیماهای حمل و نقل تجاری (مانند هواپیماهای مسافربری و باربری)
* هواپیماهای عمومی هوانوردی (مانند هواپیماهای شخصی) از نظر دارا بودن سرنشین نیز هواپیماها به دو دسته تقسیم می شوند: * هواپیماهای سرنشین دار * هواپیماهای بدون سرنشین
انواع موشک
از یک دیدگاه نظامی بر اساس مبدا و مقصد میتوان موشکها را در چهار دسته تقسیم بندی کرد:
1. موشک سطح (زمین) به سطح (زمین)
2. موشک سطح (زمین) به هوا
3. موشک هوا به هوا
4. موشک هوا به سطح (زمین)
از یک دیدگاه دیگر نظامی بر اساس مسیر و نوع حرکت میتوان دو نوع کلی برای موشکها در نظر گرفت:
1. موشک کروز
2. موشک بالستیک
ساختمان موشک ها
موشکها در حالت عادی از 4 بخش تشکیل میشوند:
1- بار مفید یا سرجنگی،2- سامانه پیشرانش (موتور موشک)، که انرژی لازم برای شتاب دادن بار مفید به سرعت مورد نیاز را فراهم میکند،3- سامانهی هدایت و کنترل، که موشک را در مسیر از قبل برنامهریزی شده به سوی هدف مورد نظر هدایت و کنترل میکند(البته همه موشکها هدایت شونده نیستند)، 4- سازهی پوششی که همه چیز را باهم نگه میدارد؛ روی این سازهی پوششی یا بدنه اصلی، معمولاً بخشهایی همچون بال یا بالک و دماغه مخروطی نصب میشوند.بخشی از موشک که مواد منفجره در آن جای میگیرد سرجنگی نام دارد و به سامانهای که موشک را بدون آن که به خلبان نیاز داشته باشد به سوی هدف هدایت کند، سامانهی هدایت میگویند. جلوترین بخش هر موشک هدایت شونده و یا حتی هر راکت دماغهای است که معمولاً به شکل مخروط بوده و هنگام حرکت در جو از موشک و راکت در برابر گرمای حاصل از اصطکاک حفاظت میکند.
راکت در تعریفی دیگر يك نوع سامانه توليد نيروي حرکت است كه با استفاده از تركيب سوخت و اكسيد كننده (كه هر دو در داخل سامانه هستند) نيروي عكس العملي توليد مي كند كه به حرکت وسيله منجر مي گردد. در بيان عمومي گاهي به كل وسيله پرتابگر نيز راكت گفته مي شود.
پیش از پرتاب، زیر سامانههای موشک برای آمادگی عملیاتی بازرسی میشوند و برنامهی پرواز یا مسیر پرواز به رایانهی هدایت، داده میشود. هنگام احتراق، سوختهای مایع یا جامد نیروی پیشرانش را برای پرتاب موشک فراهم میکنند. اگر موشک چند مرحلهای باشد، هر مرحله هنگامی که سوخت آن مرحله تمام شده و یا نزدیک به تمام شدن باشد، نیروی پیشرانش خود را به پایان رسانده و سپس از باقی موشک جدا شده و مرحله بعدی شروع به احتراق میکند. سامانهی هدایت و کنترل، موشک را در مسیر صحیح هدایت کرده و میراند. پس از آنکه مرحله پایانی نیروی پیشرانش خود را به پایان رساند، بار مفید معمولاً به مسیر مورد نظر خود رها میشود. در برخی از سامانهها بار مفید به بدنه موشک متصل باقی مانده و با آن به سوی هدف حرکت میکند.
تعریف مرحله:
بيشتر موشکهاي دوربرد از دو يا تعداد بيشتري «مرحله» تشکيل شدهاند، که «روي هم» و يا «در كنار هم» سوار ميشوند. مرحلهي دوم بالاي مرحلهي اول است و به همين ترتيب بقيهي مراحل جا داده ميشوند. مرحلهي اول، موشک را از سکوي پرتاب بلند ميکند و گاهي با عنوان «بوستر» يا «مرحلهي اصلي» شناخته ميشود. هنگامي که پيشرانهي مرحلهي اول تمام ميشود و يا موشك به ارتفاع و سرعت مطلوبي ميرسد، موتور اين مرحله خاموش ميشود و اين قسمت از بقيهي موشك، جدا ميگردد تا مرحلهي بعدي مجبور نباشد يک جرم غيرضروري را حمل کند. به خاطر اين کاهش وزن، مراحل بعدي ميتوانند موتور ضعيفتري داشته باشند و نيز ميتوانند پيشرانهي کمتري حمل کنند؛ که در نتيجه امکان انتقال محمولههاي سنگينتري فراهم ميشود..
موشکهای حامل فضایی و موشکهای گمانهزنی برای قرار دادن ماهوارهها در مدار و یا جمعآوری دادههای علمی از لایههای بالایی جو به کار میروند. تفاوت ویژه مابین این موشکها با موشکهای بالستیک تهاجمی در بار مفید و کاربرد مورد نظر آنها است. با افزایش بارها و سامانههای جنگ افزاری و الگوریتمهای هدایت متفاوت، موشکهای حامل فضایی و موشکهای گمانهزنی میتوانند به عنوان موشکهای بالستیک تهاجمی عمل کنند. در اصل بسیاری از ماهوارهبرها و موشکهای حامل فضایی معمولی کنونی مدل پیشرفتهی موشکهای بالستیک قدیمیتر هستند.
به این دلیل که سامانههای موشکی کامل بزرگ هستند به ندرت به عنوان یک واحد کاملاً سرهم شده در یک بسته بندی قرار بگیرند تا از محل تولید به محل به کارگیری و یا به دست متقاضی ارسال شوند. به جای آن زیر سامانههای اصلی در جعبههایی با کشتیها به محل های مورد نظر فرستاده میشوند و آنجا سرهم میشوند. با این حال موشکهای بالستیک سیار که به صورت کامل سرهم شده اند، بر روی یک سامانهی حامل و پرتاب کنندهی سیار به محل مورد نظر فرستاده میشوند. موشکهای بالستیک و کروزموشكهاي بالستيك به موشكهايي ميگويند كه تا ارتفاع بسيار بالايي اوج مي گيرند(كه اين قسمت راه با موتور روشن انجام ميشود) و مابقي راه را با استفاده از نيروي جاذبه زمين به سمت هدف ميروند كه مانند يك سقوط آزاد البته با هدايت صحيح است. برخي از موشك هاي بالستيك حتي از جو زمين نيز خارج ميشوند و دوباره به جو زمین باز ميگردند كه برد بسيار بالايي دارند.
موشک کروز: موشک کروز پرتابهاي است که نيروي جلوبرندگيش را يک موتور جت (بيشتر نوع توربوفن) تامين ميکند؛ بنابراين طبق تعريف راکت و موشک، اصلا موشک نيست ولي همه جا اين اصطلاح به کار ميرود. موتور موشک کروز، در تمام مسيرش روشن است و گاهي اوقات، اين موشک بال هم دارد. به خاطر داشتن بال و موتور جت، برخي اوقات به آن «هواپيماي کوچک بدون سرنشين» يا «موشك بالدار» هم ميگويند. اين موشکها اغلب، در ارتفاع پايين حرکت ميکنند. موشک کروز نیز دارای چهار ویژگی عمده هستند:· موشک کروز در طبقات پایین جو (حدود30 کیلومتر) از نیروی برای آیرودینامیکی(نیرویی که موشک یا هواپیما را روی هوا نگه میدارد) استفاده میکند. · در حین پرواز قادر به تغییر مسیر و ارتفاع بوده و میتواند به دفعات این کار را تکرار کند. · بردی بیشتر از 50 کیلومتر دارد. · در یک پرواز عادی یکسره، موشک در تمام مسیر هدایت شده وحامل انواع مختلفی از سر جنگی است. موشکهای کروز معمولا از فناوریهای مورد استفاده در هواپیما استفاده میکنند و دارای کلاهک مشابه، کوچکتر و ارزانتر از موشکهای بالستیک هستند. به کارگیری سامانههای ناوبری و هدایت پیشرفته دقیق نظیر جی پی اس و گلوناس باعث شده تا نسبت به موشکهای بالستیک دقت بیشتری را دارا بوده و به همین دلیل از توسعه و تولید بیشتری نیز برخوردار باشند.
پیشرانش موشک ها
در يك موشك بر اثر احتراق سوخت، گازهاي داغي حاصل ميشود كه در هنگام خروج از يك نازل (شيپوره) نيرويي ايجاد ميكند كه ميتواند موشك را از زمين بلند كند. اگر چه اين نيرو ثابت ميماند. اما شتاب موشك افزايش مييابد چون بر اثر مصرف سوخت، موشك سبك تر ميشود .
موشك به همان آساني كه در جو كار ميكند، در فضاي ماوراي جو هم كار ميكند اما در ماوراي جو، پيشرانش موشك به علت فشار گازهاي داغ در برخورد با جو نيست، بلكه بر اثر واكنش در برابر كنش است. وضعيت موشك در اين حالت مانند وضعيت كسي است كه در وسط يك زمين يخ زده بسيار لغزنده قرار گرفته است. او هر چقدر هم كه دست و پا بزند، از جايش تكان نخواهد خورد. اما اگر بر حسب اتفاق تعدادي كيف يا چمدان كوچك به همراه داشته باشد ميتواند براي حركت كردن از آن ها استفاده كند. اگر او كيف ها را يكي پس از ديگري در جهت معيني پرتاب كند، به آهستگي در جهت مخالف شروع به حركت خواهد كرد . در موشكهاي ابتدايي، مانند آنهايي كه چينيان ابداع كرده بودند، از سوخت جامد (باروت) استفاده ميشده است. هنگامي كه جرقهاي به باروت زده شود، اين سوخت جامد انرژي خود را به صورت يك انفجار آزاد ميكند. پيشرفت در طرح و ساخت موشكهاي قرن حاضر ، بيشتر معطوف به استفاده از سوختهاي مايع بوده است. از اين نوع سوختها در مقايسه با وزن مساوي از سوخت جامد نه تنها انرژي بيشتري آزاد ميكنند، بلكه بهتر هم قابل كنترل هستند .
در موشكي كه با سوخت مايع كار ميكند، سوخت نخواهد سوخت مگر اينكه با يك اكسيدكننده مخلوط شود. برخلاف يك هواپيماي جت موشك نميتواند هميشه اكسيژن مورد نياز سوختش را از جو تامين كند (چون به ارتفاعهاي خيلي بالايي ميرود كه غلظت اكسيژن حتي به صفر ميرسد)، بنابراين بايد اكسيژن مورد نياز را با خود ببرد. سوخت و اكسيدكننده را در مخازن جداگانه ذخيره و حمل ميكنند و در هنگام احتراق آنها را در محفظه احتراق تلمبه ميكنند، كه در آنجا سوخت ميسوزد (در واقع منفجر ميشود). گازهاي حاصل از راه شيپوره با سرعت زيادي خارج ميشوند. و مقدار نيروي پيشرانش موشك، از طريق زياد يا كم كردن ميزان سوخت و اكسيدكننده ورودي به محفظه احتراق، كنترل ميشود .
موتور جت:
موتورجت موتوری است که هوا را در سرعت جریان آزاد گرفته، آن را به وسیله ی احتراق با سوخت در داخل مخزن گرم می کند و سپس مخلوط داغ هوا و محصولات احتراق را با سرعتی خیلی بیشتر از عقب به بیرون می فرستد. بر طبق قانون سوم نیوتن، عکس العمل مخالف و مساوی یک نیروی پیشرانش را به وجود می آورد. موتور جت یک موتور عکس العملی است که سیال را بر اساس قانون سوم نیوتن با سرعت بالا به حرکت در می آورد. این تعریف کلی از موتورهای جت دربرگیرنده توربو جت ها، توربو فن ها و موشک ها است. به طور عمومی بیشتر موتورهای جت از نوع موتورهای احتراق داخلی هستند ولی انواع احتراق خارجی آن نیز وجود دارد. موتورهای جت از سه قسمت اصلی تشكیل شده اند كه عبارتند از كمپرسور، محفظه ی احتراق و توربین. توربین در قسمت انتهایی موتور قرار دارد و نیروی محركه كمپرسور را تأمین و از طریق یك یا چند میله به كمپرسور می رساند.
سوخت موشک آلماني V2 در جنگ جهاني دوم، نفت سفيد و اكسيژن بود. امروزه سوخت موشكها، هيدرازين (يكي ديگر از هيدروكربنهاي مايع) يا سوختهاي سرمازا ( از قبيل هيدروژن مايع و اكسيژن مايع) است. هيدرازين يك سوخت هايپرگوليك است، يعني در صورت وجود اكسيدكنندهاي مانند دينيتروژن تتروكسيد به طور خودبهخودي محترق (منفجر) ميشود. بازده هيدرازين در حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد كمتر از سوختهاي سرمازا است، اما كاربرد آن سادهتر و مطمئنتر است. سوختهاي سرمازا را براي اينكه مايع باقي بمانند، بايد تا دماي پاييني سرد كنند. بنابراين موتور بايد سيستم پيچيدهاي از لولهها براي عبور سوخت سرد شده داشته باشد. اين سوختها نيز به يك محترق كننده نياز دارند.درست در طي پرتاب موشك است كه سوختهاي سرمازا برتري خود را نشان ميدهند، يعني زماني كه حداكثر بازده ممكن براي بلند كردن موشك و بارهاي آن از زمين لازم است.
پیشرانه های موشکی سوخت مادهاي است که وقتي ميسوزد با اکسيژن ترکيب ميشود و براي موتور (پيشرانش)، گاز داغ ايجاد ميکند. اکسيدکننده عاملي است که براي ترکيب با سوخت، اکسيژن يا مادهي اكسيدكننده كه لزوما اكسيژن نيست آزاد مينمايد. يكي از غلطهاي مصطلح استفاده از واژهي سوخت به جاي هر دو مولفهي «سوخت» و «اكسيدكننده» است. درست آن است كه از واژهي پيشرانه (propellant) استفاده شود و منظور از آن هر دو مولفهي «سوخت» و «اكسيدكننده» است. موتورهاي پيشرانهي جامد يا با نام معروفترِ موتورهاي سوخت جامد بين تمامي موشكها، از سادهترين طراحي برخوردار ميباشند. اين دسته از موتورها شامل محفظه يا پوستهاي از جنس فولاد ضدزنگ بوده، درون آن با مخلوطي از ترکيبات جامد پر ميشود. اين تركيبات جامد، هم داراي عامل يا مولفهي «سوخت» است و هم عامل يا مولفهي «اكسید کننده» است .
پيشرانههاي جامد
اين ترکيبات داراي سرعت سوزش بالايي هستند و گازهاي داغ ناشي از احتراق آنها، هنگام خروج از بخش استوانهاي و نازل، نيروي پيشران (تراست) لازم را ايجاد مينمايند. وقتي موتور شروع به کار ميکند، پيشرانهي جامد از قسمت مياني به سمت کناره شروع به سوزش مينمايد. شکل کانال ميانيِ تعبيهشده در ميانِ پيشرانهي جامد، تعيينکنندهي سرعت و الگوي سوزش ميباشد. بنابراين نوع طراحي کانال، وسيلهاي براي کنترل نيروي پيشران (تراست) به شمار ميرود. بر خلاف موتورهاي پيشرانهي مايع، موتورهاي پيشرانهي جامد چندان كنترلپذير نيستند و پس از روشن شدن آنها، امکان کنترل فرآيند کار موتور و در صورت نياز خاموش کردن، تقريباً ناممکن است. عموماً اين دسته از موتورها پس از روشن شدن تا وقتي که تمامي پيشرانه مصرف شود، ميسوزند.پيشرانههاي همگن به دو دستهي تکپايه و دوپايه تقسيم ميشوند. ترکيب پيشرانهي تکپايه، معمولاً نيتروسلولزي ميباشد که داراي هر دو خاصيت اکسيدکنندگي و احياکنندگي ميباشد. پيشرانههاي دوپايه، معمولاً داراي نيتروسلولز و نيتروگلسيرين ميباشند، که با يک پلاستيسايزر، پر ميشوند. در شرايط معمولي، پيشرانههاي همگن، ايمپالس ويژهاي بالاتر از 210 ثانيه ندارند و عمدهي مزيت آنها، در توليد نكردن دودهاي قابل رديابي ميباشد؛ لذا معمولاً از آنها در جنگافزارهاي تاکتيکي استفاده ميشود. اغلب از اين نوع پيشرانهها، در انجام عمليات کمکي يا فرعي، همانند پرتاب قطعات بدرد نخور به دريا يا در سامانهي جدايش يک بخش موشك از بخش ديگر آن، استفاده ميشود.پيشرانههاي جامد دو خانواده دارند: همگن و مرکب. هر دو نوع اين پيشرانهها، متراکم بوده، در دماي معمولي پايدار ميباشند و به سادگي ميتوان آنها را نگهداري نمود .
پيشرانههاي مرکب پيشرفته، پودرهاي ناهمگني (مخلوط) ميباشند که شامل يک نمک کريستالهشده يا نمکهاي معدني بسيار نرم، مثل پرکلرات آمونيوم ميباشند. اين نمکها نقش اکسيدکنندگي داشته، بين 60% تا 90% وزن پيشرانه را تشکيل ميدهند. جزء احياشونده يا سوخت، معمولاً آلومينيوم ميباشد. پيشرانه بهوسيلهي يک بايندر نظير پلي اورهاتان يا پليبوتاديان _ که بهعنوان سوخت مورد استفاده قرار ميگيرند _ کنار يکديگر نگهداشته ميشوند. علاوه بر آنچه گفته شد، گاهي ترکيبات حاوي کاتاليست نيز، براي کمک به افزايش سرعت سوزش و يا تسهيل فرآيند توليد پيشرانه، به سوخت جامد اضافه ميشود. محصول نهايي جسمي شبيه لاستيک با استحکامي نزديک به پاککن لاستيکي سفت است.
پيشرانههاي مرکب اغلب با نوع بايندر استفادهشده شناخته ميشوند.
دو نوع بايندر، معمولا مورد استفاده قرار ميگيرند؛ پليبوتاديان اکريليک اسيد اکريلونيتريل (پي.بي.اِي.ان) و هيدروکسي ترميناتور پلي بوتاديان (اِچ.تي.پي.بي). فرمولاسيون «پي.بي.اِي.ان» نسبت به فرمولاسيون «اِچ.تي.پي.بي» ايمپالس ويژه، دانسيته و سرعت سوزش نسبتاً بالاتري دارد. به هرحال، پيشرانهي «پي.بي.اِي.ان» مشکلاتي را در اختلاط و توليد دارد كه به دليل نياز به بالابردن دما جهت تهيه آن ايجاد ميشود. بايندر «اِچ.تي.پي.بي» بسيار قويتر و انعطافپذيرتر از «پي.بي.اِي.ان» ميباشد. از ويژگيهاي خوب اين دو پيشرانه ميتوان به مشخصات مکانيکي مناسب و پتانسيل زمان سوزش طولانيتر نسبت به پيشرانههاي همگن، اشاره کرد.موتورهاي پيشرانهي جامد، تنوع کاربري خوبي دارند. اغلب، موتورهاي پيشرانهي جامدِ کوچک، بهعنوان شتابدهندههاي مرحلهي پاياني ماهوارهبرها و يا براي جابهجايي سامانههاي فضايي به مدارهاي بالاتر، مورد استفاده قرار ميگيرند. موتورهاي پيشرانهي جامدِ متوسط كاربردهاي ديگري دارند، مانند؛ «بخش کمکكنندهي بارمفيد» (پي.اِي.ام) و «مرحلهي پاياني اينِرشيال» (آي.يو.اِس) كه اينها تراسترهاي کمکي محسوب ميشوند و باعث رسيدن به مدار بالاتر يا افزايش برد و جابهجايي خط سير موشک، ميشوند.در پرتابگرهاي فضاپيماي شاتل، موشك دلتا و تيتان از موتورهاي پيشرانهي جامد، براي افزايش تراست _ به ويژه در مرحلهي اول _ استفاده ميشود؛ به اين تقويتكنندههاي تراست، بوستر سوخت جامد گفته ميشود. در پرتابگر فضاپيماي شاتل، از بوسترهاي سوخت جامد بزرگي استفاده ميشود كه هر يك شامل 500 تن (1100000 پوند) پيشرانه ميباشد و ميتواند نيروي پيشراني بيش از 14680 تنكيلوگرم (يا 3300000 پوندنيرو) توليد نمايد.
( شاتل فضايي، يك سامانه حمل و نقل فضايي سرنشيندار، قابل بازگشت و قابل استفاده مجدد است. این سامانه از 1981 میلادی توسط آمریکا براي حمل فضانوردان، ماهوارهها، ايستگاههاي فضايي و مواد و تجهيزات مورد نياز ايستگاههاي فضايي، به فضا استفاده ميشود .)