علم الفلك

علم الملاحة الفضائية (أو علم الفضاء ) هو ممارسة إرسال المركبات الفضائية إلى ما وراء الغلاف الجوي للأرض إلى الفضاء الخارجي . وتُعد رحلات الفضاء أحد تطبيقاته الرئيسية، بينما يُعتبر علم الفضاء مجاله الشامل.

صاغ مصطلح "علم الفضاء" (والذي كان يُكتب أصلاً "astronautique" بالفرنسية ) في عشرينيات القرن العشرين جان -هـ. روزني ، رئيس أكاديمية غونكور ، قياساً على علم الطيران . ^{[ 1 ]} ونظراً لوجود تداخل تقني بين المجالين، يُستخدم مصطلح "الفضاء الجوي" غالباً لوصفهما معاً. وفي عام 1930، نشر روبرت إسناولت-بيلتيري أول كتاب في هذا المجال البحثي الجديد. ^{[ 2 ]}

تم تقديم مصطلح cosmonautics (أصله cosmonautique بالفرنسية) في ثلاثينيات القرن العشرين بواسطة آري ستيرنفيلد مع كتابه Initiation à la Cosmonautique (مقدمة في علم الفضاء) ^{[ 3 ]} (حصل الكتاب على جائزة Prix REP-Hirsch ، التي عُرفت فيما بعد باسم Prix d'Astronautique، من الجمعية الفلكية الفرنسية في عام 1934. ^{[ 4 ]} ).

كما هو الحال في مجال الطيران، تتطلب قيود الكتلة ودرجات الحرارة والقوى الخارجية أن تتحمل التطبيقات الفضائية ظروفًا قاسية: الفراغ الشديد ، والإشعاعات الكونية ، والأحزمة المغناطيسية في المدار الأرضي المنخفض . يجب أن تتحمل مركبات الإطلاق الفضائية قوى هائلة، بينما قد تتعرض الأقمار الصناعية لتغيرات كبيرة في درجات الحرارة خلال فترات وجيزة جدًا. ^{[ 5 ]} وتجبر القيود الشديدة على الكتلة مهندسي الفضاء على مواجهة الحاجة المستمرة إلى تقليل الكتلة في التصميم لزيادة الحمولة الفعلية التي تصل إلى المدار إلى أقصى حد .

إن التاريخ المبكر لعلم الفضاء نظري: فقد وضع إسحاق نيوتن الأسس الرياضية للسفر إلى الفضاء في أطروحته "الفلسفة الطبيعية: المبادئ الرياضية" عام 1687. ^{[ 6 ]} كما قدم رياضيون آخرون، مثل السويسري ليونارد أويلر والفرنسي الإيطالي جوزيف لويس لاغرانج، مساهمات جوهرية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وعلى الرغم من ذلك، لم يصبح علم الفضاء تخصصًا عمليًا إلا في منتصف القرن العشرين. من ناحية أخرى، أثارت مسألة السفر إلى الفضاء خيال الأدباء مثل جول فيرن وإتش جي ويلز . في بداية القرن العشرين، اشتق عالم الكونيات الروسي قسطنطين تسيولكوفسكي معادلة الصاروخ ، وهي المعادلة الحاكمة للدفع الصاروخي ، مما مكن من حساب السرعة النهائية للصاروخ من كتلة المركبة الفضائية.${\displaystyle m_{1}}$)، الكتلة الإجمالية للوقود والمركبة الفضائية (${\displaystyle m_{0}}$) وسرعة خروج الوقود الدافع (${\displaystyle v_{e}}$).

${\displaystyle \Delta v\ =v_{e}\ln {\frac {m_{0}}{m_{1}}}}$

بحلول أوائل عشرينيات القرن العشرين، كان روبرت إتش. جودارد يطور صواريخ تعمل بالوقود السائل ، والتي ستصبح في غضون بضعة عقود قصيرة عنصرًا حاسمًا في تصميمات صواريخ شهيرة مثل V-2 و Saturn V.

كانت جائزة رواد الفضاء (Prix d' Astronautique)، التي تمنحها الجمعية الفلكية الفرنسية ، أول جائزة تُمنح في هذا المجال. وقد أُسست هذه الجائزة الدولية من قِبل رائد الطيران والفضاء روبرت إسناولت-بيلتيري وأندريه-لويس هيرش، ومُنحت في الفترة من عام 1929 إلى عام 1939 تقديرًا لدراسة السفر بين الكواكب وعلم رواد الفضاء.

بحلول منتصف الخمسينيات من القرن العشرين، بدأ سباق الفضاء بين الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة.

على الرغم من أن الكثيرين يعتبرون علم الفضاء نفسه موضوعًا متخصصًا إلى حد ما، إلا أن المهندسين والعلماء العاملين في هذا المجال يجب أن يكونوا على دراية بالعديد من المجالات المتميزة.

• علم الديناميكا الفلكية – دراسة الحركة المدارية. ويتناول المتخصصون في هذا المجال مواضيع مثل مسارات المركبات الفضائية، وعلم المقذوفات، وعلم الميكانيكا السماوية.
• دفع المركبات الفضائية – كيفية تغيير المركبات الفضائية لمداراتها، وكيفية إطلاقها. تمتلك معظم المركبات الفضائية نوعًا من محركات الصواريخ ، وبالتالي تركز معظم الجهود البحثية على نوع من أنواع دفع الصواريخ ، مثل الدفع الكيميائي أو النووي أو الكهربائي.
• تصميم المركبات الفضائية - شكل متخصص من هندسة النظم يركز على الجمع بين جميع الأنظمة الفرعية اللازمة لمركبة إطلاق أو قمر صناعي معين .
• التحكم – الحفاظ على القمر الصناعي أو الصاروخ في مداره المطلوب (كما هو الحال في الملاحة الفضائية) وتوجيهه (كما هو الحال في التحكم في الوضع ).
• البيئة الفضائية - على الرغم من أنها أقرب إلى كونها تخصصًا فرعيًا من الفيزياء بدلاً من علم الملاحة الفضائية، إلا أن تأثيرات الطقس الفضائي والقضايا البيئية الأخرى تشكل مجالًا متزايد الأهمية للدراسة بالنسبة لمصممي المركبات الفضائية.
• علم الأحياء الفضائي

• علم الطيران والفضاء
• الهندسة الميكانيكية
• الفيزياء

• إعادة الدخول إلى الغلاف الجوي
• رحلات الفضاء
• فرانك مالينا
• برنامج الفضاء الفرنسي
• هيرمان أوبرث
• سيرجي كوروليف
• فيرنر فون براون

• مايك غرونتمان (2007). من علم رواد الفضاء إلى علم رواد الفضاء الفضائي . بوكسيرج. رقم ISBN 9781419670855.