طائرة تدريب مكوكية

طائرة التدريب على المكوك الفضائي (STA) هي مركبة تدريبية تابعة لوكالة ناسا سابقًا ، تحاكي مسار هبوط المكوك الفضائي وخصائصه في المناورة، مما يسمح للطيارين بمحاكاة هبوط المكوك في ظروف مُحكمة قبل محاولة القيام بهذه المهمة على متن المركبة المدارية. كما تم استخدام طائرة التدريب على المكوك الفضائي لتقييم الأحوال الجوية قبيل إطلاق وهبوط المكوك الفضائي.

طورت وكالة ناسا برنامج المكوك الفضائي باستخدام طائرة غرومان غلف ستريم 2 كمنصة أساسية. خلال المراحل الأولى من برنامج المكوك، فكرت ناسا في استخدام طائرة بوينغ 737 كأساس للمكوك الفضائي، لكنها رفضت ذلك بسبب التكلفة واختارت طائرة غلف ستريم 2 الأقل تكلفة. ^{[ 1 ]}

تم تعديل الهيكل الخارجي للطائرة لتحمل قوى الديناميكا الهوائية العالية التي تتعرض لها أثناء طلعات التدريب . ووفرت قمرة القيادة المعاد تصميمها محاكاة عالية الدقة لأدوات التحكم في مكوك الفضاء ونقطة رؤية الطيار؛ حتى المقاعد تم تركيبها في نفس موضع تلك الموجودة في مكوك الفضاء.

كانت طائرات الاستطلاع الفضائية الأربع تتمركز عادةً في موقع العمليات الأمامية التابع لناسا في إل باسو ، تكساس ، وتُنقل بالتناوب إلى مطار إلينغتون ( هيوستن ، تكساس) للصيانة. ^{[ 2 ]} كما استُخدمت طائرة الاستطلاع الفضائية في مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا. وكان رواد الفضاء يُشغلونها بشكل أساسي للتدرب على الهبوط في منشأة هبوط المكوك الفضائي ومرفأ وايت ساندز الفضائي ، بالإضافة إلى تقييم الأحوال الجوية قبل إطلاق وهبوط مكوك الفضاء.

في 3 ديسمبر/كانون الأول 2003، كانت طائرة تدريب مكوك الفضاء " جلف ستريم 2 " التابعة لوكالة ناسا تُجري سلسلة من عمليات محاكاة هبوط المكوك الفضائي في مركز كينيدي للفضاء. وكان على متن الطائرة رائد فضاء من ناسا لم تُكشف هويته، واثنان من أفراد التدريب. وأثناء اقتراب الطائرة من الهبوط على ارتفاع 13000 قدم، أشارت أجهزة القياس على متنها إلى عطل في أحد عاكسات دفع المحرك النفاث. هبطت الطائرة بسلام. وأظهر فحص ما بعد الهبوط أن أحد عاكسات الدفع، الذي يزن 585 رطلاً ويبلغ عرضه 4 أقدام وطوله 5 أقدام، قد سقط من الطائرة. وعثر غواصون لاحقاً على عاكس الدفع في قاع نهر بانانا القريب. وأظهر التحقيق أن مسماراً قد انكسر، مما أدى إلى انفصال الجزء عن الطائرة. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

كان نظام الهبوط الآلي (STA) بالغ الأهمية لطياري المكوك المتدربين، لأن المكوك كان يفتقر إلى محركات جوية تسمح له بالدوران حول الغلاف الجوي بعد هبوط غير ناجح . بعد دخول الغلاف الجوي، كان المكوك أشبه بطائرة شراعية ثقيلة للغاية (كان يُطلق عليه ما يُسمى بـ"الطوبة الطائرة")، وبالتالي لم يكن لديه سوى فرصة واحدة للهبوط بنجاح. ^{[ 5 ]}

لتحقيق تطابق معدل الهبوط ومعامل السحب للمكوك الفضائي الحقيقي على ارتفاع 11300 متر (37000 قدم) ، تم إنزال جهاز الهبوط الرئيسي للطائرة C-11A (مع بقاء جهاز الهبوط الأمامي مطويًا بسبب قيود مقاومة الرياح)، وعُكست قوة دفع المحرك. ويمكن لرفارفها أن تنحرف للأعلى لتقليل قوة الرفع، وللأسفل لزيادتها. 

وُضعت أغطية على نوافذ قمرة القيادة اليسرى لتوفير نفس الرؤية من قمرة قيادة المكوك الفضائي، وزُوّد مقعد الطيار الأيسر بنفس أدوات التحكم الموجودة في المكوك. نُقلت أدوات التحكم العادية في طائرة STA إلى اليمين، حيث يجلس المدرب. يحتوي كلا المقعدين على شاشة عرض رأسية (HUD).

في تدريب عادي، هبط الطيار إلى ارتفاع 6000 متر (20000 قدم) بسرعة جوية 519 كم/ساعة (280 عقدة) ، على بُعد 24 كم (15 ميلاً ) من هدف الهبوط. ثم قام الطيار بتدوير الطائرة على ارتفاع 3700 متر (12000 قدم) ، على بُعد 11 كم (7 أميال ) من نقطة الهبوط. بعد ذلك، تم خفض مقدمة الطائرة لزيادة السرعة إلى 560 كم/ساعة (300 عقدة ) ، وهبطت بزاوية 20 درجة على مسار الانزلاق الخارجي. كانت نقطة الهبوط على مسار الانزلاق الخارجي على بُعد 2286 مترًا (7500 قدم) من عتبة المدرج، واستُخدم نظام مؤشر مسار الاقتراب الدقيق (PAPI) للتوجيه البصري بالإضافة إلى نظام الهبوط الآلي (MLS). عند ارتفاع 610 أمتار (2000 قدم)، تحوّل نظام التوجيه إلى وضع ما قبل التهدئة، وبعد ذلك بقليل، عند ارتفاع 518 مترًا (1700 قدم) ، بدأ الطيار مناورة التهدئة لتقليل زاوية الهبوط تدريجيًا والانتقال إلى مسار الانزلاق الداخلي (IGS) الذي كان بزاوية 1.5 درجة بدءًا من ارتفاع 91 مترًا (300 قدم) ، باستخدام نظام "الكرة والقضيب" للتوجيه البصري. تمت محاكاة إطلاق عجلات الهبوط للمكوك على ارتفاع 90 مترًا (300 قدم) فوق سطح الأرض، نظرًا لأن العجلات الرئيسية للمكوك ظلت منخفضة طوال فترة المحاكاة. تم إنزال العجلة الأمامية للمكوك على ارتفاع 46 مترًا (150 قدمًا) فوق سطح الأرض تحسبًا للهبوط العرضي على سطح المدرج.             

إذا كانت السرعة صحيحة، يضيء ضوء أخضر على لوحة العدادات لمحاكاة هبوط مكوك فضائي عندما تكون عينا الطيار على ارتفاع 10 أمتار (32 قدمًا) فوق المدرج. هذا هو الوضع الدقيق الذي سيكون عليه رأس الطيار أثناء الهبوط الفعلي. في التمرين، كانت الطائرة لا تزال تحلق على ارتفاع 6 أمتار (20 قدمًا) فوق الأرض. قام الطيار المدرب بإلغاء تحديد وضع المحاكاة، وإيقاف عاكسات الدفع، ثم نفّذ مناورة إعادة الهبوط ، دون أن يهبط بالطائرة فعليًا (في عمليات الهبوط التدريبية).  

قام نظام حاسوبي مثبت على متن المركبة الفضائية "STA" بمحاكاة ديناميكيات طيران المركبة المدارية بدقة عالية. فبالإضافة إلى محاكاة خصائص تحكم المركبة المدارية، قام النظام بمحاكاة واجهات التحكم الخاصة بالمكوك الفضائي، مما أتاح للطيارين التدرب في بيئة تحاكي عمليات المكوك الفضائي الفعلية بشكل كبير.

يتحكم حاسوب موجود على متن الطائرة يسمى نظام إلكترونيات الطيران الرقمي المتقدم (ADAS) في نظام التحكم المباشر في الرفع (DLC) والدفع العكسي أثناء الطيران خلال وضع المحاكاة. ^{[ 6 ]}

أجرى كل قائد مكوك فضائي ما لا يقل عن 1000 عملية هبوط بهذه الطريقة، وكذلك فعل كل طيار مكوك فضائي في كل مهمة. ^{[ 2 ]}

تألفت أسطول طائرات النقل الجوي المتخصصة (STA) المتقاعدة حاليًا من أربع طائرات من طراز غلف ستريم II، مع العلم أن طائرات أخرى من نفس الطراز، تفتقر إلى قدرات النقل الجوي المتخصصة، لا تزال تستخدمها ناسا لأغراض نقل الأفراد. وعلى الرغم من أن معظم الأسطول كان يحمل علامات مشابهة لتلك الموضحة في الصورة أعلاه، إلا أن تصميمات الطلاء تختلف اختلافًا طفيفًا بين الطائرات.

في 22 أغسطس 2011، أعلنت وكالة ناسا أنه سيتم إخراج جميع طائرات التدريب الأربع التابعة لبرنامج المكوك الفضائي من الخدمة في مرافق ناسا المختلفة في جميع أنحاء البلاد، حيث تم إخراج الطائرة N944 من الخدمة في مركز درايدن لأبحاث الطيران الذي كان يُسمى آنذاك . ^{[ 7 ]}

كانت أرقام ذيل STA كالتالي:

• ناسا 944: N944NA (الرقم التسلسلي 144) - موجودة حاليًا في مخزن ترميم المتحف التابع لمؤسسة اختبار الطيران التاريخية الموجودة في قاعدة إدواردز الجوية . ^{[ 8 ]}
• ناسا 945: N945NA (s/n 118) — في 13 يوليو 2017، أقيم حفل قص الشريط وهذه الطائرة معروضة الآن بشكل دائم في مركز الفضاء والصواريخ الأمريكي في هانتسفيل، ألاباما .
• ناسا 946: N946NA (الرقم التسلسلي 146) - في 21 سبتمبر 2011، أصبحت هذه الطائرة معروضة بشكل دائم في متحف تكساس للطيران والفضاء في أماريلو، تكساس. ^{[ 9 ] [ 10 ]}
• ناسا 947: N947NA (s/n 147) — معروضة حاليًا بشكل دائم في متحف إيفرغرين للطيران والفضاء في ماكمينفيل، أوريغون .

• محاكي مهمة المكوك
• قائمة الحوادث والوقائع المتعلقة برحلات الفضاء