مراحل تطور الصواريخ عبر التاريخ

بعد أن تم استعراض تطور الصاروخ على مر السنين والأنواع العديدة التي عرفت منـــه علينا أن نعرف ما هو الصاروخ وما هي نظريته وأجزائه والمؤثرات المختلفة التي تؤثر على مداه وسرعته ودقة إصابته واتزانه ووسائل الأمان فيه وطرق إطلاقه

ما هو الصاروخ :
الصاروخ هو تحويل طاقة كيماوية لوقود ما إلى طاقة حركية بدون الحاجة لأكسجين الوسط الخارجي وفي أقصر وقت.نظرية الصاروخ :أن المقذوف الصاروخي يختلف عن قذيفة المدفع حيث أن الصاروخ يحمل الوسيلة التــي تجعله ينطلق ويسير في الجو في حين أن قذيفة المدفع تخرج من السبطانة مندفعة في الجو بسرعـــــة أصلية حقيقية ثم اكتسابها لضغط الغازات المتولدة من اشتعال المادة القاذفة بغرفة الاحتراق بالمدفـــع بينما الوسيلة التي تجعل المقذوف الصاروخي ذاتي الحركة هي المحرك النفاث والذي يوضع داخـــل غلاف الصاروخ ويرجع الفضل في الوصول إلى نظرية المحرك النفاث إلى السيد نيوتن الذي أستنتج قوانين الحركة الثلاث منذ 270 سنة مضت والتي نص القانون الثالث فيها على أن لكل فعل في اتجاه معين رد فعل يقابله ومساوي له في الاتجاه المضاد.
القوانين التي بنيـــت عليها نظرية الصاروخ
أن قانون الديناميكا الذي يثبت على أساسه نظرية الصاروخ هو قانون المحافظة علـــى طاقة الحركة الطولية وحركة أي جسم في اتجاه تحسب للمعادلة التالية :
طاقـة الحركـة الطوليـة = الكتلـة × السرعـة
وإذا كـان الجسـم مكونـاً من عـدة أجـزاء فـأن الطاقـة الكليــة تسـاوي حاصــل جمــع الكتلـــة × السـرعة لكـل جـزء ويتحـرك الصـاروخ إلى الأقسام نتيجة اندفاع الغازات الناتجة من إحتـراق الوقود ( المادة القاذفة ) صلب أو سائل تحت ضغط مناسب بسرعة عالية للخلف من فتحات أو فتحة في قاعدة الصاروخ ومن الخـطاء الظـن أن الصـاروخ يتحـرك للأمام نتيجـة ضغـط الغــازات المندفعــــة للخلف على الهواء خارج الصاروخ فأن الصاروخ يسيـر فـي فـراغ خـال مـن الهــواء أفضـــل مـما يســــير فــي الجــو العــادي وأثنـــاء سيـر الصاروخ يستمر خروج الغاز لفترة من الزمن محدثاً زيادة سرعتـــــــــه وبالإمكان حساب هذه الزيادة بالمعادلة التالية :
وزن الصاروخ × زيادة السرعة في زمن معين + وزن الوقود المحترق في هذا الزمن المعيـــن × سرعــة الغاز بالنسبة للصاروخ = صفر .
وبذلك يمكننا السيطرة على الصاروخ من جميع الأوجه وعادة يصل الصاروخ إلى أقصى عمله بعـــد بدء الاحتراق بقليل وواضح أنه كلما زادت سرعة الغاز كلما زادت السرعة التي يصلها الصــــاروخ وسرعة الغاز تتوقف على الضغط الذي يحترق فيه الوقود مع الأخذ في الاعتبار حجم فتحات خـروج الغاز ونوع الوقود وهو من أهم الأمور التي تؤخذ في الاعتبار حيث أنه تؤثر تأثيراً مباشـراً علــــــى
سرعة الغاز فكلما زادت الطاقة المتحررة من الوقود كلما زادت سرعة الغاز وصواريخ الزينــــــــــة والاحتـفالات يستخـــدم نوعاً من البارود أما الصواريخ المستخدمة في الأغراض الحربية تستخدم بارود الكورديت بينما أحدث أنواع الصواريخ الكبيرة تستخدم الأكسجين سائل أو كحول ومستقبلاً عنـــــــــد إمكانية استخدام وقود ذري ، علماً بأنه قد بدأت بعض الدول في استخدامه في هـذا المجال وهو يخرج نويات ذرية بدلاً من جزئيات المادة سنحصل على نويات بسرعة عالية جداً قـــد تصل إلى سرعات خياليـــــــــــة .

تكوين الصاروخ :
يتكون الصاروخ من الأجزاء الرئيسية التالية :
1 ـ الرأس المدمرة Projectile

- WRrhead . ويتم فيها وضع المادة القاصمة وهي تتكون من مادة T. N. T أو من مادة حشوة جوفاء أو مــــــادة حارقـة أو مـادة شديدة الانفجار - خارقـة للدروع ( عبوات مجوفة ) وقد حالف هذا النوع نجاحاً لعــدم اعتماد قوة الاختراق على طاقة التحرك النهائية للمقذوف وهناك أيضاً عبوات خاصة بالإضـــــــــاءة والتي تستخدم للاستكشاف وتختلف وسيلة تفجير هذه الرؤوس على الصمامات وقد تكون صمامــــات طرقية أو زمنية على حسـب الغرض المطلوب وطريقة توازن الصاروخ في الجو ومتى يتــــــــــــــم انفجاره على أن تزود هذهالصمامات بوسائل أمان لعدم انفجارها الفوري وضروري من أحداثــــــــــ حركة عطلية بالصمام وهذه الحركة هي التي تؤمن الصمام وبذلك يكون الصاروخ مؤمناً حتــــــــــى انطلاقه إلى مسافة معينة أمام القاذف وتكون الرأس المدمر في الصواريخ المسيرة أو الموجهة أمـــــا ذات الحشوة شديدة الانفجار أو قنبلة ذرية أو هيدروجينية أو كوبالت فهي توضع في مؤخرة الـــرأس المدمــــــرة .

2 ـ المحرك أو محول الطاقة MOTOR - ROCKET .
ويتكون من غرفة الاحتراق التي تنتهي بالمنافث وتعمل الغرفة كمخزن للوقود وهي تكون أسطوانيــة الشكل يركب بطرفها الأمامي المقذوف إلا في بعض الحالات الخاصة يتصل المقذوف بمؤخرة غرفة الاحتراق ومن الطرف الخلفي يركب المنفث وتتسع غرفة الاحتراق للعبوة الدافعة كما يسمـح حجمهـا باحتراق متجانس منتظم لهذه العبوة على أن يتم تصميم حجرة الاحتراق بمادة تسمح بتحمـل جدرانهـا ضغط الغازات أثناء الاحتراق ما بين درجات الحرارة المختلفة ويركب على جسم المحرك مــــــــــن الخارج زعانف لغرض الاتزان والتوجيه كذلك أجزاء حمل الصاروخ وتوجيهه بالقاذف .
3ـ جسم المنافث .
يعتبر المنفث أو قطعة المنافث من أهم أجزاء الصاروخ وعلى قدر كفاءة المنافث تتوقف كفــــــــــاءة الصاروخ كمحرك نفاث ويختار هذا الجزء من معدن خاص يتحمل الحرارة العالية للغازاتـ المندفعــة خلالها وكذلك تستطيع أسطحها الصمود للسرعة الهائلة التي تتدفق بها الغازات دون أن تحدث بهـــــا تأكلاً يبطل عملها أو يقلل من كفاءتها ويعتبر الجزء العلوي للمنفث الذي ينهي غرفة الاحـتراق الجزء الأهم فيها نظراً لآن سرعة الغازات تبلغ نهايتها فيه ، علماً بأن هذا الجزء يتعرض للحرارة وبذلك يتم صنعه من سبيكة خاصة وعملية التبريد لمنافث الصواريخ ذات الوقود الصلب ( الجاف ) شائعة ولكن في منافث الصواريخ ذات الوقود السائل غالباً ما تتواجد دورة التبريد وتستغل سائــــــــل الوقود نفسه ويتم ذلك حول المنفث حيث يتم أيضاً التبادل الحراري فيسهل عملية تقدم الوقــود فــــــي قنينات القذف .
4 ـ الزعانف .
وهي مساحات معينة من الأسطح مثبتة بالصاروخ تؤثر عليها القوى الهوائية الناتجة من أنسياب الهواء حول جسم الصاروخ أثناء إنطلاقه في الهواء فتجعل مركز التضاغط أي مركز تأثير هـذه القوة الهوائية دائما خلف مركز ثقل الصاروخ متقلبة بذلك على عزم الانقلاب في الاتجاهات المختلفـة وأثناء تأدية الزعانف لوظيفتها يأخذ الصاروخ حركة توافقية مخروطية مميزة اتجاه طيرانه.

تقسيم الصواريخ:
تقسيم الصواريخ من حيث نوع المادة المشتعلة ( القاذفة ) .
وسواء كانت العبوة الأساسية المطلوب إعطاؤها طاقة حركة أو عبوات متفجرة كما في الصواريــــخ الحربية أو معدات رصد وقياس كما في الصواريخ التي تستخدم في العلوم الميدانية فيمكن تقسيــــــــم الصواريخ إلى نوعين رئيسيين تبعاً لنوع المادة القاذفة التي يستخدمها محرك الصاروخ .
1 ـ صواريخ ذات وقود سائل :
وفي هذا النوع تتواجد خزانات الوقود والعامل المؤكسد ووسيلة دفع كلاهما ضغطهما إلى غرفــــــــة الاحتراق حيث يتم التعامل وتندفع الغازات نواتج الاحتراق خلال المنفث فتتحول بذلك طاقة حركــــة جزئيات الغاز إلى طاقة حركة للغاز نفسه ويحدث من ذلك الفعل أما رد الفعل فهو الذي يدفع الصاروخ في عكس اتجاه خروج الغازات ويتضح من ذلك أن مقدار رد الفعل يتوقف على وزن الغازات المندفعة وسرعتها
2ـ صواريخ ذات وقود صلب ( جاف ) :

وفيها تكون غرفة الاحتراق نفسها هي خزان الوقود لذا يأخذ الوقود أشكالاً خاصة للحصول علـــــــى اختراق متجانس يحقق أعلا كفاءة للصاروخ كمنبع للطاقة ويمتاز الوقود الصلب بسرعة اخــــــتراق عالية تسمح بارتفاع الضغط بسرعـــــة إلى مقادير أعلا منها في حالات احتراق الوقود السائل ولذلـــــك تتعـدد المنافث حتى تستغل معظم طاقة الغازات المندفعة للخارج بسرعة عاليــة ومما سبـق نجــــــــد أن الصـاروخ يندفـع للأمـام نتيجة رد فعل خروج الغازات القاذفة باستمرار للخلف وهذا هو ما يحدث دائماً سواء كان الصاروخ في الهواء أو في الفراغ بل الأكثر من ذلك نجد أن اندفاع الصاروخ فـي الفـراغ حيـث لا توجـد مقاومـة للهواء سيكون كبيراً جداً لدرجة أنه سيسير مسافات أطول مما كـــــــــان يسيرها لوصار في طبقة الأتموسفير ( الطبقات الجوية العليا ) ، ولذلك يعتبـر الصـاروخ هـو الوسيلـــة الوحيـدة المعروفة حتى الآن التي يفكر بها العلماء في كيفيـة التحـرك فـي الفـراغ والاتـصال بالكواكــــب الأخـرى بعـد الوصـول إلـى القمر ومقدار نجاحهم المتوقع أو مقدار تمسكهم بالصواريخ فـي تلك العملية سيظهر المستقبل القريب بمفاجأته الكثيرة والمتنوعة والمتوقعة وقد نجح فعلاً الـروس فـي ذلـك الوقـت فـي إرسـال محـطة أبــحاث علميـــة إلى سطـح القمر بواسطة هـذه الصواريخ ونظريتها .

الصواريخ في الفــراغ :
تعتمد أقصى سرعة للصاروخ في الفراغ على سرعة الغازات القاذفة وعلى النسبة بيــــــن وزن الصـاروخ قبل بـدء الاشتعال ووزنه عندما تحترق المادة المشتعلة(القاذفة ) بأكملها وهذه النسبة تعرف باسم(نسبة الكتلة ) وتعتمد العملية المتزايدة في أي لحظة على معدل احتراق الوقود وعلـــــى سرعة اندفاع الغازات القاذفة للخلف وعلى الوزن الباقي من الصاروخ وعلى أقصى سرعة يصـــــل إليها الصاروخ في لحظة تمام احتراق الوقود بالكامل .

مسافة الرمي للصاروخ :
يمكن زيادة مدى الصاروخ إلى أقصى ما يمكن باختيار مركب الوقود الذي يجعل سرعـــة الغازات القاذفة أكبر ما يمكن وتصميم المقذوف بحيث يعطي ( نسبة كتلة ) أكبر ما يمكن .

الصواريخ متعددة المراحل :
لحاجتنا الماسة إلى قطع مسافات بعيدة جداً عن سطح الأرض يتطلب صنع صواريــخ ذات المراحل لمتعددة

1-دقة الصاروخ :
من الناحية العملية نجد أن نهاية اشتـــعال الحشوات القاذفة لجميع أنواع الصواريخ المستخدمـــة للأغراض الحربية يتم بعــد أن يكون الصاروخ قد تحرك مسافــة قصيرة جداً على خط المرور بل يمكن القول أن فترة الاشتعـال في جميع الصواريخ لم تتعد ثنيتان يكون الصاروخ قد خط فيها مسافة أكثر قليلاً من ربع ميـل علـى خـط المـرور وبمجـرد إنتهاء الاحتراق نجـد أن الصاروخ يسير كأي مقذوف عادي يتم ثباته أثناء سيره مستخدماً زعانف الثبات .
وبذلك نجد أن الجزء الوحيد من خط المرور الذي يختلف عن خط مـرور قنبـرة الـهاون مثلاً هو الجزء الأول منه الذي يحدث فيـه احتراق المادة القاذفة وفي هذا الجزء فقط تتدخل معظم العوامل التي تسبب عدم دقة الصاروخ كالريح مثلاً وحرارة الوقود وكمية العبوة ونوع القاذف هذا بخلاف العيوب الداخلية في الصاروخ نفسـه .
2 ـ عدم دقة الصاروخ :
من المعلوم أن الصاروخ أقل دقة من المدفع لآن دانه المدفع بعد خروجها من فم السبطانة وابتعادهـــا عن منطقة الغازات المندفعة خلفها من المدفع لا يؤثر عليها أي قوى مؤثرة سـوى الجاذبية الأرضيـــة والريح ومقاومة الهواء فإذا كانت الدانة تدور حول نفسها بمعـدل مناسـب فـأن الدانــة لا تخـــرج عن الاتجاه الرأسي الأصلي إلا بسبب الريح والزوغان وهما عاملان يمكن التعويض عنهما بدقة كافية في حين أنه في حالة الصاروخ توجد قوة دافعة تعمل طول زمن الاحتراق فإذا لم توجه هـذه القـوة لتعمـــل مركز الثقل للصاروخ أضطرب سيره على خط المرور أي أنه لو صنع صاروخ من الدقة بحيث يمر خط قوة الدفع بمركز ثقل الصاروخ ومحوره الطولي تماماً لأصبح الصاروخ كدانة مدفع بالضبـط ولا يخرجـه عن خـط توجيـهه الأصلـي سـوى الريـح والجاذبية الأرضية .
وعملياً لا يمكن صناعة جدران الصاروخ من أسطوانة مضبوطة 100 % مـن جـهة إستقامــة الجـدران أو تـمام الاستدارة وانتظام السمك كمـا أنه لا يمكـن ضمان وضع المادة القاذفـة مركزيـة بالضبـط حــــول مـحور الصاروخ - كذلـك محـور قـوة دفـع الصاروخ الذي هو محور فتحة خروج الغاز ( إذا خرج منتظماً ) يتوقف على دقة تركيب هذه الفتحات ومقدار انطبـــــــاق محورها على محور الصاروخ نفسه كما أننا لا نضمن أن هذه الفتحة لا يتغير وضعها نتيجة للحرارة العالية والضغـــــــط داخل محرك الصاروخ أثناء الاحتراق ولهذه العوامل لا يمكن أن نضمـن أن يـمر خـط ضغـط القــــــوة الدافعة بمركز ثقل الصاروخ وعندئذ يأخذ الصاروخ في السير في خط لولبي .
3 ـ تـوزان جيروسكوبـي نتيـجة الـدوران بسرعة عالية .

ويتم ذلك عن طريق ثقوب خروج الغاز المائلة فهي تسبب دوران الصاروخ بمعدل عال جداً تكفـــــي لتوازن الصاروخ ولكنها لم تكن أفضل من الطريقة السابقة وأحياناً تعطي نتائج أقل منها والسبب فــي ذلك أنه عند بدء ترك المقذوف للقاذف لا تكون السرعة الأصلية قد وصلت نهايتها بعـد .
أي أن سرعة الصاروخ تكون لا زالت بطيئة وبالتالي يكون معدل الدوران بطيئاً في الوقت الذي يكون فيـه الصاروخ أحوج ما يكون إلى سرعة دوران عالية ليقاوم الأخطاء الناتجة عن صناعــــة الصاروخ نفســــه .

4 ـ تأثير الرياح على الصواريخ :
إذا أطلق صاروخ ذو زعانف كبيرة في ريح جاذبية فأن تأثير هذه الريح على الزعانف يدفعها فــــــي اتجاه الريح مما يجعل مقدمة الصاروخ ينحرف إلى الاتجاه الذي تهب منه الريح وبذلك ينحني خط المرور داخل الريح ويكون التأثير أكبر كلما قلت سرعة الصاروخ وبالتالي يكون هذا التأثير أكــــــبر ما يكون عقب ترك الصاروخ للقاذف مباشرة وكلما زادت سرعة الصاروخ كلما قل هذا التأثير ويأخذ خط السير في الاستقامة ولكن بعد أن ينحرف خط المرور بزاوية معينة عن خط النـار وبعــــــد تمـام الاحتراق يعيد الصـاروخ كالسـهم أو دانـه المدفعيـة ويكون تأثير الرياح عليـه كما في المدفعيـة العادية تماماً ويكون التأثير للريح التي تهب من اليمين أنها تجعل الصاروخ ينحرف إلى اليمين وبالمثل فـأن الريـح المقابلـة تدفع الزعانف إلى أعلا فتجرف الصاروخ إلى أســفل ويكــون الصاروخ كـما لـو أطلـق بزاوية أقل .
أي أن القـاذف يتخـذ زاويـة اتجاه وارتفاع ثابتين ثم يطلق صواريخ فردية أو أزواجاً أو دفعـات أو انـطلاق إلى بفـارق زمنـي معيـن يتناسب مع الغرض المطلوب تدميره والقاذف في هذه الحالة يكون متعدد الأنابيب أو الهياكل حتى يمكن ضرب منطقة بواجهه وعمق مناسبين .
وهناك القذف المتحرك الذي يتبع فيه القاذف الهدف نفسه ثم يطلق عليه الصواريخ وعادة ما يكـــــون هذا القاذف من الأنواع المضادة للدبابات أو قوارب الإنزال أو المضادة للطائرات .
وأخيراً في حالة الصواريخ الثقيلة بعيدة المدى التي تزن عدة أطنان تقذف من قاعدة خاصة في اتجــاه رأسي تقريباً حتى يمكن للدفع أن يتغلب على الجاذبية الأرضية ويرتفع الصاروخ إلى ارتفاع معيـــن ثم تبدأ عملية التوجيه حتى يتخذ مساراً خاصا يوصله إلى الغرض المطلوب تدميره .
ولا تعبأ هذه الصواريخ عادة بالوقود السائل إلا بعد وضعها على قاعدة الإطلاق وقبل عملية الإطلاق نفسها بزمن قصير حتى لا يتطاير الوقود أو يتفاعل مع معادن الخزانات نتيجة للتخزين .

5 ـ خصائص منطقة السقوط :
مما تقدم يتضح أن رمي نيران الصواريخ يتميز بالآتي :
أ- انتشار مخروطي حول خط النار الأصلي نتيجة أخطاء الصاروخ نفسه وتأثير الريح .
ب- اختلاف في السرعة الأصلية والمسافة نتيجة خروج أجزاء صلبة من المادة القاذفة لم يتم احتراقها .

6 ـ إتزان الصاروخ :الصاروخ كأي مقذوف أخر يحتاج للاتزان أثناء سيره في الهواء حتى يتبع مساراً أقرب ما يمكـن للمسار النظري المحسوب ويراعي في اختيار طرق الاتزان دواعي التصميم والأداء الصحيـح للصاروخ فمثلاً لا يمكن اتزان الصاروخ ذو الوقود السائل بالدوران حيث أن القوة الطاردة المركزية تمنع اندفاع الوقود إلى غرفة الاحتراق لذلك يفضل الاتزان بالزعانف بينما يمكن استعمال كلا طريقتي الاتزان في أنواع الصواريخ ذات الوقود الصلب .

7 ـ وسائل الأمان للصواريخ :الصواريخ ذات الوقود الجاف تبلغ فيها الضغوط فيها كبيرة نسبياً وتتغير قيمة الضغط بتغير درجـة حرارة المكان الموجودة بها الصواريخ قبل الانطلاق كما تزداد سرعة الاحتراق بزيادة الضغط ولكي نتجنب انفجار غرفة الاحتراق تستعمل عدة وسائل منها طلاء جدران الغرفة من الداخل بمواد ضعيفة التوصيل الحراري تحفظ درجة حرارة الحشوة الدافعة أو تستعمل أنابيب أمان لها ثقوب مسددة بعجائن إذا زاد الضغط عن المقدار المحدد انبثقت هذه الثقوب فتزداد حجم الغرفة ويقل الضغط نسبيـاً ومن مزايا هذه الأنابيب أنها تقي المحرك شر الانفجار أثناء طيران الصاروخ إذا انسدت أحــــــــد أو بعض المنافث وقد يستخدم غطاء معدني من معدن أضعف تسد فتحة مشابهة للمنافث في قطعــــــــــة المنافث فإذا زاد الضغط عن حد معين أنفتحت وخرجت منها الغازات كالمنفث تماماً وتسمى بمنفـــث الأمان.

8 ـ طرق قذف الصواريخ :يبق الصاروخ في القاذف ، قاعدة الاطلاق إلى أن يصبح الدفع كافياً لإعطاء الصاروخ عجلة تحقـق له التغلب على الجاذبية الأرضية وإعطائه سرعة كافية لآن تحمله القوى الهوائية وتحقق له الاتـــزان في هذه المرحلة الحرجة أي مرحلة ترك القاذف نفسه وتتنوع طرق القذف نفسها تبعا للاعتبارات التكتيكية فهناك القذف من الثبات أي أن القاذف يتخذ زاوية اتجاه وارتفاع ثابتين ثم يطلق صواريــــخ فردية أو أزواجاً أو دفعات أو انطلاق إلى بفارق زمني معين يتناسـب مـع الغـرض المطلـوب تدميـره والقاذف في هذه الحالة يكون متعدد الأنابيب أو الهياكل حتى يمكن ضرب منطقة بواجهة وعمق مناسبين .

وهناك القذف المتحرك الذي يتبع فيه القاذف الهدف نفسه ثم يطلق عليه الصواريخ وعادة ما يكـــــون هذا القاذف من الأنواع المضادة للدبابات أو قوارب الإنزال أو المضادة للطائرات .
وأخيراً في حالة الصواريخ الثقيلة بعيدة المدى التي تزن عدة أطنان تقذف من قاعدة خاصة في اتجــاه رأسي تقريباً حتى يمكن للدفاع أن يتغلب على الجاذبية الأرضية ويدفع الصاروخ إلى ارتفاع معين ثم تبدأ عملية التوجيه حتى يتخذ مساراً خاصا يوصله إلى الغرض المطلوب تدميره .
ولا تعبأ هذه الصواريخ عادة بالوقود السائل إلا بعد وضعها على قاعدة الإطلاق وقبل عملية الإطـلاق نفسها يزمن قصير حتى لا يتطاير الوقود أو يتفاعل مع معادن الخزانات نتيجة للتخزين .