آفاق علمية وتربوية موقع متخصص بالثقافة العلمية والتربوية
بعد عودة طاقم Artemis II سالمين الى الأرض في رحلة استمرت نحو عشرة ايام، عاد الاهتمام مجددًا بأحد أخطر وأهم مكونات مركبة أوريون وهو الدرع الحراري، فهذا الجزء الهام والخطير ليس مجرد مكوّن تقني، بل هو الفاصل الحاسم بين نجاة الرواد واحتراقهم أثناء العودة إلى الأرض.
كتب المهندس أمجد قاسم
عند دخول المركبة الفضائية الغلاف الجوي للأرض ، تتحول الطاقة الحركية الهائلة التي تمتلكها المركبة والناتجة عن سرعتهاالعالية جدا والتي تصل إلى نحو 40,000 كيلومتر في الساعةإلى حرارة شديدة نتيجة الاحتكاك مع جزيئات الهواء.
هذه العملية ترتبط بمفاهيم فيزيائية مثل الاحتكاك والانضغاط الأديباتي، حيث لا يقتصر التسخين على الاحتكاك فقط، بل يشمل أيضًا انضغاط الهواء أمام المركبة، مما يرفع درجة حرارته بشكل هائل.
اذ قد تصل درجات الحرارة إلى نحو 2700 درجة سلسيوس، وهي حرارة كافية لصهر الحديد خلال ثوانٍ، بل وحتى تبخير بعض المواد الصخرية. في هذه اللحظات الحرجة، يصبح الدرع الحراري هو الحامي الوحيد.
مادة آڤكوت: تضحية محسوبة
الدرع الحراري في مركبة أوريون مصنوع من مادة تُعرف باسم Avcoat، وهي مادة مركبة قائمة على ألياف السيليكا ضمن بنية راتنجية. ما يميز هذه المادة هو أنها تعمل وفق مبدأ المواد التضحية (Ablation)
عند تعرضها للحرارة الشديدة:
- تبدأ الطبقات الخارجية بالتفحم.
- تتحلل كيميائيًا وتتبخر.
- تحمل معها كميات كبيرة من الحرارة بعيدًا عن المركبة.
بهذا الشكل، لا تحاول المادة مقاومة الحرارة فقط، بل تمتصها وتضحي بنفسها تدريجيًا لحماية ما تحتها. هذه الفلسفة الهندسية تجعل الدرع وكأنه “يتآكل ببطء لينقذ الحياة”.
من أبولو إلى أوريون: تطور مستمر
مادة Avcoat ليست جديدة كليًا؛ فقد استُخدمت سابقًا في برنامج Apollo program، لكنها طُورت بشكل كبير لتناسب متطلبات الرحلات الحديثة، خاصة أن مركبة أوريون تعود بسرعات أعلى الى الأرض من تلك التي كانت لمركبات أبولو.
كما أن تصميم الدرع أصبح أكثر دقة، حيث يُصنع على شكل خلايا صغيرة (honeycomb structure) تُملأ بالمادة، مما يسمح بتوزيع أفضل للحرارة وتقليل التشققات.
مشكلة آرتميس-1: إنذار مبكر
رغم التقدم، لم تكن الأمور مثالية. خلال مهمة Artemis I، لوحظ بعد استعادة الكبسولة:
- فقدان بعض أجزاء الدرع
- ظهور تشققات في مناطق معينة
هذا أثار قلق المهندسين، لأن أي خلل في الدرع قد يكون كارثيًا في مهمة مأهولة. لكن بدلاً من إعادة تصميم كامل—وهو ما كان سيؤخر البرنامج لسنوات—تم اللجوء إلى حل هندسي ذكي.
الدخول المرفوع: هندسة المسار بدل المادة
الحل كان تعديل طريقة دخول الغلاف الجوي، عبر ما يُعرف بـ Lofted Entry أو “الدخول المرفوع”. بدل الدخول بزاوية حادة ومباشرة:
- تدخل المركبة بزاوية صغيرة جدًا
- تقضي وقتًا أطول في الطبقات العليا الأقل كثافة
- يقل معدل التسخين والضغط الحراري
هذه الاستراتيجية تعتمد على فهم عميق لخصائص الغلاف الجوي، حيث تقل الكثافة كلما ارتفعنا، وبالتالي يقل الاحتكاك والحرارة.
يمكن تشبيه ذلك بإلقاء حجر على سطح الماء:
- إذا كان بزاوية حادة → يغوص مباشرة (حرارة عالية)
- إذا كان بزاوية صغيرة → “يرتد” ويبطئ تدريجيًا (حرارة أقل)
بين الماضي والحاضر: فلسفة الحماية
ما يميز الدروع الحديثة للمركبات الفضائية، سواء في الفضاء أو على الأرض، هو التحول من “المقاومة الصلبة” إلى “الإدارة الذكية للطاقة”. فبدلاً من محاولة منع التأثير بالكامل، يتم:
- امتصاصه
- توزيعه
- أو التخلص منه تدريجيًا
وهذا نراه في مجالات متعددة:
- الدروع الباليستية التي تمتص طاقة الرصاص
- خوذات الحماية التي توزع قوة الصدمة
- وحتى أنظمة الحماية الحرارية في الطائرات
المستقبل: دروع أكثر ذكاءً
مع تطور علوم المواد، قد نشهد قريبًا:
- مواد ذاتية الإصلاح
- دروع تتكيف مع شدة الحرارة لحظيًا
- استخدام تقنية النانو لتحسين الأداء
وربما في المستقبل، لن تكون الدروع مجرد “طبقة حماية”، بل أنظمة ذكية تستشعر الخطر وتستجيب له في الوقت الحقيقي.
الدرع الحراري لمركبة أوريون ليس مجرد مكوّن هندسي، بل هو تجسيد لعبقرية الإنسان في مواجهة أقسى ظروف الطبيعة.
فمن خلال مزيج من الكيمياء، والفيزياء، وهندسة المواد، أصبح بالإمكان إعادة البشر سالمين من رحلات فضائية بسرعة هائلة وحرارة تكاد تكون جهنمية.
إنه تذكير بأن أعظم الابتكارات لا تكون دائمًا في الهجوم أو الاستكشاف، بل في القدرة على الحماية والبقاء.
لمزيد من المعلومات
NASA. (2022). Orion Heat Shield.
Retrieved April 13, 2026, from
https://www.nasa.gov/exploration/systems/orion/spacecraft/heat-shield.html
NASA. (2023). Artemis I – Orion Heat Shield Analysis.
Retrieved April 13, 2026, from
https://www.nasa.gov/specials/artemis-i-heat-shield/
European Space Agency. (2020). Thermal Protection Systems for Spacecraft.
Retrieved April 13, 2026, from
https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Thermal_protection
NASA Technical Reports Server. (2019). Avcoat Thermal Protection System Development and Testing.
Retrieved April 13, 2026, from
https://ntrs.nasa.gov/
