صاروخ ذو وقود صلب
الصاروخ الصلب solid rocket أو صاروخ الوقود الصلب solid-fuel rocket هو محرك صاروخي يستخدم دوافع صلبة (وقود/مؤكسد). أول الصواريخ كانت صواريخ وقود صلب يدفعها بارود؛ يعود استخدام الصينيين لها في القتال إلى القرن 13، ولاحقاً استخدمها المنغول والعرب والهنود.[1]
استخدمت كل الصواريخ شكلاً من دافع propellant صلب أو مسحوق حتى القرن 20، عندما أعطت صواريخ الوقود السائل والصواريخ الهجينة بدائل أكثر كفاءة وتحكم. ومازالت الصواريخ الصلبة تُستخدم اليوم في نماذج الصواريخ وفي التطبيقات الأكبر لبساطتها وإمكانية الاعتماد عليها.
ولما كانت بإمكان صواريخ الوقود الصلب البقاء في التخزين لفترات طويلة، ثم بعد ذلك يمكن إطلاقهم بثقة بعد فترة وجيزة جداً من أمر الإطلاق، لذا فإنهم يُستخدمون على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية مثل المقذوفات missiles. الأداء المتدني للدافعات الصلبة (مقارنة بالسائلة) لا يرشحهم للاستخدام كدافع رئيسي في مركبات الاطلاق المتوسطة-إلى-الكبيرة المعاصرة التي تُستخدم في المعتاد لوضع سواتل تجارية في المدار وتطلق مجسات الفضائ الكبيرة. إلا أن الصواريخ الصلبة كثيراً ما تُستخدم كرافعات محزومة على جانبي الدافع الرئيسي لزيادة قدرة حمولته أو كمراحل عليا مضافة لدعم استقرار المركبة حين يكون مطلوباً سرعات أعلى من المعتاد. وتُستخدم الصواريخ الجافة كمركبات اطلاق خفيفة لحمولات المدار الأرضي المنخفض (LEO) أقل من 2 طن أو لحمولات الإفلات حتى 1000 رطل.[2][3]
صاروخ ذو وقود صلب Solid-fuel rocket، على خلاف بعض أنواع الوقود السائل، فإن الوقود والمؤكسد للمادة الصلبة لا يشتعلان إذا تلامسا مع بعضهما. ويجب إشعال الوقود بإحدى طريقتين: يمكن إشعاله بحرق شحنة صغيرة من المسحوق الأسود وهو خليط من نترات البوتاسيوم، والفحم النباتي والكبريت. كذلك يمكن إشعال الوقود الصلب بالتفاعل الكيميائي لمركب كلور سائل يرش على الحبوب.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
المفاهيم الرئيسية
المحرك الصاروخي الصلب البسيط يتكون من غلاف، نفاث، الحبيبة (شحنة دافعة)، ومشعل.
تتصرف الحبيبة مثل كتلة صلبة، تشتعل بطريقة يمكن توقعها وتنتج غازات عادم. أبعاد النفاث محسوبة للحفاظ على الضغط التصميمي للغرفة، بينما يُنتج الدفع thrust من غازات العادم.
بمجرد إشعاله، فإن المحرك الصاروخي الصلب البسيط لا يمكن إقفاله، لأنه يضم كل المكونات المطلوبة للاحتراق ضمن غرفة يتم الاحتراق داخلها. المحركات الصاروخية الصلبة الأكثر تقدماً ليس فقط يمكن throttled ولكن أيضاً يمكن إطفاؤها ثم إعادة إشعالها بالتحكم في شكل النفاث أو عبر استخدام فتحات التهوية. أيضاً، الحركات الصاروخية النباضة التي تحترق في مقاطع ويمكن إشعالها بمجرد وصول أمر بذلك.
وقد تضم التصميمات العاصرة أيضاً نفاث قابل للقيادة للتحكم، avionics, أجهزة الاستعادة (مظلات)، آليات تدمير ذاتي، وحدات القدرة الاضافية APU، المحركات التكتيكية المـُتحكـَم فيها، محركات محكومة للالفاف والمناورة العرضية، ومواد ادارة حرارية.
تتراوح درجة الحرارة في غرفة الاحتراق للوقود الصلب للصاروخ بين 1,600° و 3,300°م. يستعمل المهندسون في أغلب هذه الصواريخ الفولاذ القوي جدًا أو التيتانيوم لبناء حوائط الغرفة حتى تقاوم الضغط الذي ينشأ عن درجات الحرارة العليا. كذلك يستعملون الألياف الزجاجية أو مواد بلاستيكية خاصة.
 كفاءة الدفع للصاروخ كدالة في سرعة المركبة مقسومة على سرعة العادم الفعالة |
 معادلة تسيولكوڤسكي للصواريخ تعطي علاقة بين نسبة الكتلة والسرعة النهائية كمعامل لسرعة العادم |
يحترق الوقود الصلب أسرع من الوقود السائل، لكنه ينتج قوة دفع أقل من التي تنتج من احتراق نفس الكمية من وقود سائل في نفس الوقت. يظل الوقود الصلب فعالاً لفترات طويلة من التخزين ولا يمثل خطورة تذكر حتى عند الإشعال. ولا يحتاج الوقود الصلب إلى أجهزة للضخ والمزج اللازمة للوقود السائل، لكنه من ناحية أخرى، صعب إيقافه وإعادة إشعاله. والمفترض أن تتوفر لرواد الفضاء القدرة على إيقاف وبدء عملية احتراق الوقود حتى يمكنهم التحكم في طيران سفنهم الفضائية. وهناك طريقة واحدة تستعمل لوقف الاحتراق وهي نسف مقطع الفوهة من الصاروخ. لكن هذه الطريقة تمنع إعادة الإشعال.
تُستعمل صواريخ الوقود الصلب أساسًا في استخدامات الجيوش. ويجب أن تكون الصواريخ الحربية مستعدة للانطلاق في أي لحظة، ويمكن تخزين الوقود الصلب أفضل من أي وقود دافع آخر. وتوفر صواريخ الوقود الصلب الطاقة للصواريخ العابرة للقارات، بما في ذلك صاروخ منتمان-2، وإم إكس، وكذلك للقذائف الصغيرة مثل هوك، وتالوس، وتِرير. وتُسْتَعْمَل صواريخ الوقود الصلب أداة إضافية لحمل الصواريخ مثل: صواريخ جاتو، وتستعمل كذلك بمثابة صواريخ صوتية. كما تستعمل صواريخ الوقود الصلب في عروض الألعاب النارية.
انظر أيضاً
- ألعاب نارية
- Pyrotechnic composition
- Ammonium Perchlorate Composite Propellant
- Intercontinental ballistic missile
- Jetex engine
- Space Shuttle Solid Rocket Booster
- Skyrocket
- مقارنة لأنظمة الاطلاق المدارية ذات الوقود الصلب