النحاول أن تلقى نظرة إلى المجموعة الشمسية (شكل 1) التي  سنعبر أرجاءها اللامحدودة بسفن الفضاء التي سنصنعها في المستقبل. الأرض واحدة من بين الكواكب التسعة الكبرى التي تضمهم دائری المجموعة الشمسية، وتتحرك الأرض حول الشمس في مدار خال من الهواء. وتبعد تقريبًا، وهي تسير بسرعة عظيمة في فضاء الأرض عن الشمس في حركتها هذه بنحو 150000000 ك.ب. ويؤخذ هذا البعد على اعتبار أنه وحدة فلكية واحدة. أما الكواكب الثمانية الكبرى، وعدد كبير آخر من الكواكب الصغرى – الكويكبات إنها تتحرك في نفس مستوى مدار الأرض. ويبين لنا الشكل مقارنة لأبعاد الكواكب عن الشمس.

وينتهي الفضاء الموجود بين الكواكب عند مدار بلوتو، وبلوتو هذا هو الكوكب الأخير في المجموعة الشمسية، وتفصل بينه وبين الشمس مسافة تقدر بنحو 6000000000 ك.م، وهذا هو الفراغ اللامحدود الذي ستضطر سفن الفضاء إلى عبوره وسوف تستفيد هذه السفن في حركتها من جاذبية للشمس، أو ستضطر إلى مقاومتها. كما ستضطر إلى تجنب الاصطدام بالشهب وأسراب الكويكبات السابحة في الفضاء.

شكل (1) منظر تخطيطي للمجموعة الشمسية

لكن ما الذي يمنعنا من البدء بإطلاق صاروخ في الفضاء؟ إن العقبة الكبرى هى قوة الجانبية، فكل شيء موجود على سطح الأرض مجذوب إلى مركزها، وليست هذه هي حال الأرض وحدها، بل إن كل الأجسام، من حبة الرمل الصغيرة، إلى النجم الهائل، له قوة الجاذبية هذه. فكل الأشياء التى تحيط بنا يجذب بعضها جدًا، ونحن بعضا. ونحن لا نشعر بذلك، لأن قوة الجذب فيها ضعيفة نشعر من ناحية أخرى بالجاذبية الأرضية على الدوام.

ولولا الجاذبية هذه، لما بقى شيء على سطح الأرض. إذ بدونها لطار كل شيء وانطلق في الفضاء. كما أن الأرض ستنطلق بعيدا عن الشمس، ويبتعد القمر عن الأرض. ونظرا لأن هذه القوة حقيقة لها وجودها الفعلى، فإنها تعقد مشكلة السفر بين الكواكب.

شكل (2) رسم يقارن بين أبعاد الكواكب عن الشمس.

هل من الممكن أن يترك صاروخ الأرض ولا يعود إليها أبدا؟ نعم من الممكن ذلك. ولنتخيل أن هناك قاعدة بنيت فوق جبل عال، حيث لن يعد الهواء عقبة تحول دون طيران الصاروخ، وإذا افترضنا أن صاروخا أطلق من هذه القاعدة بسرعة معينة، فإنه سيتبع مسارا منحدرا، ويسقط على بعد معين من الجبل، وإذا افترضنا أن قوة الوقود التي تدفع الصاروخ وسرعته قد ضوعفتا، فإنه سيطير إلى مسافة أبعد، كما أن مساره سيكون بالتالي أقل انحدارا. وهكذا يمكن زيادة سرعة الصاروخ حتى تصبح درجة انحدار مساره هی نفس درجة انحدار سطح الأرض. وإذا ما بلغ الصاروخ هذه الدرجة فإنه يستطيع حينئذ أن يدور حول الأرض ويطوف حولها مرة بعد أخرى. وبهذه الطريقة يصبح الصاروخ تابعا للأرض، وسيكون مثل القمر ، ولن يسقط أبدًا على سطحها.

شكل (3) كلما زادت سرعة الصاروخ ازداد مدى طيرانه ونقص منحنی مساره. وإذا وصل إلى السرعة الدائرية يمثلها المدار الأعلى يتحول الصاروخ إلى تابع للأرض ويسير في مسار مواز السطح الأرض.

وإن أقل سرعة يمكن بها لجسم من الأجسام أن يدور حول الأرض دون أن يسقط تسمى بالسرعة الأولى للسفر عبر الفضاء، أو السرعة الدائرية.

ولكن لماذا لا يسقط جسم يتحرك بمثل هذه السرعة على الأرض؟ لنفترض أن طائرة تطير حول الأرض على طول خط الإستواء أو خط الزوال. فإن هذه الطائرة تقع تحت تأثير قوة طرد مركزية، وتزداد هذه القوة بزيادة سرعة الطائرة وتقاوم هذه القوة جذب الجاذبية، وتحاول رفع الطائرة بعيدا عن الأرض. ولا يمكن ملاحظة هذه القوة بوضوح في السرعات البطيئة.

ولكن حينما تصل السرعة إلى 7,9 ك.م في الثانية، فإن قوة الطرد المركزية تساوى حينئذ قوة الجاذبية وتفقدها غلبتها. وهذه هي ما نسميها بالسرعة الأولى للسفر عبر الفضاء. ولولا مقاومة الهواء التمكنت الطائرة التي تطير بمثل هذه السرعة أن تدور حول الأرض لمدة غير محدودة، ويكون لها نفس كمية الحركة. وبهذا تصبح الطائرة كوكبا صناعيا تابعا للأرض.

وما السرعة التى يجب أن يسير عليها جسم من الأجسام حتى يتغلب على جاذبية الأرض، وينطلق في الفضاء؟

لكي نجيب عن هذا السؤال لابد لنا أن نعرف شيئًا ما عن الجاذبية .

تقل قوة جذب الجاذبية الأرضية كلما ابتعد الإنسان عن مركزها، وهذه هى الحال بالنسبة للأجرام السماوية الأخرى. وتقل هذه القوة بنفس النسبة التي يخف فيها لمعان جسم من الأجسام كلما ابتعد عن مصدر الضوء الذي يسقط عليه، أى يتناسب تناسبا عكسيا مع الجذر التربيعي للمسافة. أو بعبارة أخرى تخف نسبة قوة جذب الجاذبية بمقدار يساوی عامل العدد 4 إذا كان الجسم على بعد ضعف هذا العدد، أو تخف بنسبة عامل العدد 9 ، إذا كان الجسم على بعد يساوى هذا العدد ثلاث مرات .

شكل (4) تقل قوة جذب الجانبية الأرضية بنفس المعدل الذى خف فيه درجة لمعان الأشياء كلما ابتعدت عن مصدر الضوء الساقط عليها .

کی نخلص جسما من الأجسام من مجال جاذبية أحد الكواكب أن نرفع فلابد من أن نبذل نفس كمية الجهد التي يجب بذلها إذا أردنا الجسم إلى ارتفاع مساو لنصف قطر الكوكب.

هذا على فرض أن قوة الجاذبية لا تتغير كلما ابتعد الجسم عن مركز الكوكب، ويمكننا أن نحقق ذلك إذا ما اكتسب الجسم بالقرب من سطح الأرض سرعة معينة. والجسم الذى يسير بمثل هذه السرعة سيتخذ النفسه مسارا على شكل قطع متكافئ شكل ،(5) وهذا هو الأصل الذي اشتق منه اصطلاح سرعة القطع المتكافئ، والتى تعرف أيضا باسم السرعة الثانية للسفر عبر الفضاء، أو سرعة الإفلات". وسرعة الأرض عند سطحها تساوی 11.2 کیلو متر في الثانية.

شكل (5) رسم يوضح المسارات التي ستتبعها سفن الفضاء

وإذا كانت السرعة التي يكتسبها جسم من الأجسام تفوق السرعة الدائرية، وأقل من السرعة التي تدفعه وتحركه في مدار قطع متكافئ، فإن الجسم في هذه الحالة يسير في مدار على شكل القطع الناقص. أما إذا ما تجاوزت سرعة الجسم السرعة التي تدفعه إلى الحركة في شكل قطع متكافئ فإن الجسم يسير في مدار على شكل القطع الزائد. انظر شكل (5).

ولقد افترضت في حديثى أن الجسم خاضع فقط للجاذبية الأرضية، وهدفى من ذلك هو تبسيط عملية حساب حركة الجسم، بينما يقع الجسم في واقع الأمر تحت تأثير مجال جاذبية الشمس كذلك، وتبين لنا بعض العمليات الحسابية أن الجسم لكي يتحرر من مجال جاذبية الشمس والأرض، فلابد وأن يتحرك فى سرعة لا تقل عن 16.7 كيلو متر فى الثانية. وهذه هي السرعة التي تسمى بالسرعة الثالثة للسفر عبر الفضاء.

ومهمة علم السفر عبر الفضاء هي أن يهيء لنا الفرصة لتحقيق السرعة الأولى والثانية والثالثة للسفر عبر الفضاء .

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مؤتمر السيد المجاهد يشهد عرض فيلم وثائقي عن سيرته العلمية ومشروع إحياء تراثه

بحث حوزوي يتناول التمييز بين المعجزة والسحر عند السيد المجاهد

بحث يناقش أثر القواعد العقلية في استنباط الأحكام الشرعية عند السيد محمد المجاهد

بحث علمي يناقش ردود السيد المجاهد على اللغويين والنحويين في كتابه (مفاتيح الأصول)

المزيد

الآخبار الصحية

هل توقيت نشاطك اليومي يؤثر على صحة دماغك؟.. العلماء يجيبون

"مشروب محبوب" يخفي فوائد لا يعرفها كثيرون

طبيب يكشف 5 أنواع للسعال.. بعضها خطير

نقص فيتامينات "خفي".. قد يفسّر التعب والتنميل وقلة التركيز

المزيد

الآخبار التكنلوجية

دراسة: تغيّرات في أسلوب القيادة قد تكشف مبكرا عن الخرف !

عمرها 773 ألف سنة.. اكتشاف أقدم أحافير بشرية في المغرب

"اختراق علمي".. اختبار دم في منزلك قد يكشف ألزهايمر

ماذا يحدث للجسم عند قطع الكافيين فجأة؟

المزيد

مواضيع ذات صلة

الصاروخ باعتباره مثالاً لسفينة الفضاء

السفر عبر الفضاء بين الأسطورة والعلم

مقدمة السفر بين الكواكب

ابولو - 10 التجربة الرئيسية والأخيرة

ابولو - 12

ابولو - 15 سيارة على القمر

(رحلات) ابولو الى القمر

القمر ..

ابولو - 13

ابولو - 16

ابولو - 8:اول رحلة مداريه حول القمر

نظریات نشوء القمر