שיגור לחלל

ממוזער|250px|שיגור אפולו 11

שיגור לחלל הוא תהליך שבו גוף, בדרך כלל חללית או לוויין, משוגר מפני כדור הארץ אל החלל החיצון, ושוהה שם זמן רב (ולעיתים אף אינו חוזר לעולם לכדור הארץ).

מהירות המילוט מכדור הארץ
לפני הפיזיקה הניוטונית, נדמה היה כי כל עצם שייזרק מהאדמה כלפי מעלה ימצא את דרכו חזרה מטה, אל "מקומו הטבעי". לאחר גילוי חוקי המכניקה על ידי אייזק ניוטון נתברר כי ניתן לשגר גוף מפני כדור הארץ לחלל כך שהגוף לא יחזור לעולם, באחד משני אופנים (אם כי עברו עוד מאות שנים עד שהטכנולוגיה המאפשרת זאת פותחה במאה ה-20):
 אם מעניקים לגוף אנרגיה קינטית מספקת ומהירות צידית (כלומר מהירות בכיוון היקפי סביב כדור הארץ) קובעים חוקי המכניקה כי הגוף יחוג סביב כדור הארץ במסלול אליפטי, בדומה לצורה שבה כוכבי הלכת מקיפים את השמש. ניתן להסדיר את הדברים כך שהגוף יחוג במסלול מעגלי. גופים כאלה הם לוויינים מלאכותיים, ומשמשים לצרכים טכנולוגיים וצבאיים שונים.
 אם מעניקים לגוף מהירות שהיא מעל לסף הנקרא מהירות המילוט, הגוף ייזרק לחלל החיצון וימשיך ויתרחק מכדור הארץ לנצח. יש אפשרות להעניק לגוף רק חלק מהאנרגיה ולנסות לאסוף עוד אנרגיה בדרכו בחלל באמצעות שיטת המקלעת הכבידתית. דוגמה לגוף כזה היא חללית המחקר וויאג'ר 1 ששוגרה על ידי ארצות הברית ב-1977. מהירות המילוט מכדור הארץ היא 11.2 קילומטר בשנייה, או כ־40,320 קילומטר לשעה. מהירות זו אינה תלויה במסת הגוף.

אמצעי שיגור

שמאל|ממוזער|250px|המראתו של משגר סויוז
אמצעי השיגור הנפוץ ביותר לשיגור לחלל הוא משגר לוויינים וחלליות, שהוא עצם בעל מנוע רקטי אחד או יותר. השיגור עצמו מתבצע מנמל חלל. בדרך כלל, המשגר מורכב ממספר שלבים על מנת להשאיר את היחס בין הדלק למסה במהלך השיגור, ולאפשר האצת הטיל למהירות הנדרשת. כאשר הדלק אוזל בשלב שפועל באותו הרגע, השלב ניתק מגוף המשגר ונופלים לכדור הארץ. בחלק מן המקרים השלב נאסף בחזרה על מנת לעשות בו שימוש חוזר כמו ה־SRB (המאיצים של מעבורות החלל). כאשר מדובר בגוף שבא להקיף את כל הארץ (כמו לוויין, למשל) ולא להישאר בתת מסלול אז השלב האחרון של המשגר נועד להעניק לגוף מהירות גבוהה בכיוון ניצב לפני כדור הארץ כך שהגוף ייכנס למסלול שתוכנן עבורו.

מעבורת חלל היא כלי טיס רב פעמי המסוגל להמריא מכדור הארץ לחלל, לשהות בחלל ולנחות חזרה בכדור הארץ לשם הכנתו לשימוש חוזר. מעבורת החלל האמריקאית, הנדונה בערך זה, הייתה כלי הטיס הראשון בעל יכולת זו. מעבורת החלל הראשונה, הקולומביה, שוגרה לראשונה ב-12 באפריל 1981. נאס"א בנתה 5 מעבורות חלל, שביצעו ביחד מעל 100 טיסות. צוות המעבורת לא עלה בדרך כלל על שבעה אסטרונאוטים, אבל הייתה לפחות משימה אחת בעלת צוות של שמונה.

היסטוריה
רעיונות מוקדמים
הראשון בעת החדשה שהעלה את הרעיון של שיגור לחלל היה ז'ול ורן בספרו הבדיוני מהארץ לירח שיצא לאור בשנת 1865. בספר תיאר שלושה אנשים הנורים לעבר הירח בתוך קליע ענק. ורן ביצע חישובים כלליים בנוגע לירייה. חישובים אלו היו מדויקים מבחינה בליסטית אך התעלמו מהעובדה שאף אדם לא יוכל לעמוד בתאוצה כה גדולה.

הראשון שהעלה את הרעיון של שימוש במנוע רקטי וכך המהירות תגדל בהדרגה ולא בבת אחת היה הסופר הצרפתי אשיל ארו בספרו "מסע לנוגה".

הסופר האנגלי הרברט ג'ורג' ולס הציע בספרו "האנשים הראשונים על הירח" שימוש בחומר המסוגל לבטל את כוח הכבידה סביבו על מנת לטוס לחלל.

עם כל זאת, הניתוח המדעי־טכנולוגי בוצע לראשונה על ידי המדען הרוסי קונסטנטין ציולקובסקי בשנת 1903. את הניתוח פרסם במאמרו "חקר החלל החיצון באמצעות התקני תגובה" בו פרסם גם את נוסחת ציאולקובסקי.

רובר אנו־פלטרי הציע בשנת 1920 להשתמש באנרגיה גרעינית לשם שיגור לחלל.

ניסיונות ראשוניים
רוברט גודרד פרסם בשנת 1919 מאמר בשם "שיטת הגעה לגבהים קיצוניים" בו מסביר כי פיתח שיטה לשימוש בזרימת דה־לאוואל ברקטות המונעות בדלק נוזלי ושיפר אותה עד־כדי־כך שניתן להשתמש בה לשיגור לחלל ולמסע בין־כוכבי. הוא אף הוכיח במעבדה שרקטות יפעלו בריק החלל, בניגוד לדעתם של מדענים אחרים בני תקופתו. למאמר זה הייתה השפעה מרובה על ורנר פון בראון והרמן אוברט שהיו דמויות מפתח בפיתוח השיגור והטיסה לחלל.

הטיל הראשון שהגיע לחלל היה טיל ה־V-2 הגרמני שהגיע לגובה של 189 ק"מ במהלך שיגור ניסוי ביוני 1944.

המרוץ לחלל

ספוטניק 1 (ברוסית: 1 Спутник, בתרגום לעברית: לוויין 1) היה הלוויין הראשון בחלל. הוא שוגר במסגרת תוכנית ספוטניק על ידי ברית המועצות, באמצעות משגר מדגם R-7. ספוטניק שוגר ב-4 באוקטובר 1957, והיווה אבן פינה להאצת המירוץ לחלל בין ארצות הברית וברית המועצות. הלוויין פעל כשלושה שבועות, עד שהסוללות שהיו בתוכו דעכו. בשלב זה ספוטניק החל לאבד גובה, עד שבסופו של דבר הוא נכנס לאטמוספירה ונשרף ב-3 בינואר 1958.

ווסטוק 1 (ברוסית : Восто́к, "מזרח") הייתה הטיסה המאוישת הראשונה לחלל. כחלק מתוכנית ווסטוק, ווסטוק 1 שוגרה ב-12 באפריל 1961, כשהיא נושאת את הקוסמונאוט הרוסי יורי גגארין. זו הייתה הפעם הראשונה בה אדם שייט מעבר לאטמוספירה, והפעם הראשונה בה אדם שהה במסלול סביב כדור הארץ.

כישלונות
אף ששיגור לוויינים לחלל מתבצע באופן תדיר החל משנת 1957, עדיין נכשלים מעת לעת שיגורים של לוויינים וחלליות. דוגמה לכישלונות מסוג זה:
 הפעלתו הראשונה של משגר הלוויינים אריאן 5, ב-4 ביוני 1996, הסתיימה בהשמדה עצמית 40 שניות לאחר שהחלה, כתוצאה מבאג בתוכנת הניווט של המשגר.
 מתוך 11 שיגורים של לוויינים ישראליים מסדרת "אופק" באמצעות משגר הלוויינים שביט, נכשלו שני שיגורים.

קישורים חיצוניים




הערות שוליים

קטגוריה:מדעי החלל
קטגוריה:תוכניות חלל
קטגוריה:האדם בחלל
קטגוריה:חלליות
קטגוריה:משגרי לוויינים וחלליות