1397/07/16

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]

شانزدهم جولای۱۹۶۳ برابر با بیست و پنجم تیرماه۱۳۴۸ ساعت ۹:۳۱صبح در منطقه زمانی شرقی ایی‌دی‌تی (EDT) زمین اطراف مرکز فضایی کندی (Kennedy Space Center) در ایالت فلوریدای آمریکا به لرزش درآمد و مأموریت تاریخی آپولو۱۱ (Apollo 11) برای رساندن فضانوردان به ماه آغاز شد. ماهواره‌بر عظیم‌الجثه ساترن۵ که در این...
داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]

شانزدهم جولای۱۹۶۳ برابر با ۲۵تیرماه۱۳۴۸ ساعت ۹:۳۱صبح در منطقه زمانی شرقی ایی‌دی‌تی (EDT)، زمین اطراف مرکز فضایی کندی (Kennedy Space Center) در ایالت فلوریدای آمریکا به لرزش درآمد و مأموریت تاریخی آپولو۱۱ (Apollo 11) برای رساندن فضانوردان به ماه آغاز شد. ماهواره‌بر عظیم‌الجثه ساترن۵ که در این مأموریت به کار رفت، یکی از مشهورترین ساخته‌های دست بشر در قرن بیستم است که ساختنش به‌هیچ‌وجه ساده نبود.
تولد ساترن۵ داستانی از جنس نوآوری‌های هوشمندانه، محافظه‌کاری، سیاست و کار کردن روی پروژه ایست که هیچ‌کس تصور واضحی در موردش نداشت. احتمالاً شما هم تابه‌حال ماهواره‌بر ساترن۵ را در مرکز فضایی کندی فلوریدا یا مرکز فضایی جانسون (Johnson Space Center) تگزاس ندیده‌اید، اما با مشاهده تصاویر آن‌ها می‌توانید به‌راحتی تمام صفات مبالغه را به کار ببرید. این ماهواره‌بر نه‌تنها پایه‌گذار یکی از مهم‌ترین اقدامات در طول تاریخ بشریت است، بلکه مجموعه‌ای حیرت‌انگیز از رکوردها را برجای گذاشته که همچنان باقی هستند.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
ساترن۵، با ارتفاع ۱۱۰.۶متر بلندترین ماهواره‌بر جهان است که حتی از مجسمه آزادی نیویورک یا ساعت بیگ بن لندن هم بالا می‌زند. این ماهواره‌بر همچنین با وزن ۲۹۷۰۰۰۰کیلوگرم، سنگین‌ترین و قدرتمندترین ماهواره‌بر عملیاتی جهان است. رانش مرحله اول ساترن۵ به ۷۸۹۱۰۰۰کیلو نیوتن می‌رسد و می‌تواند محموله ۱۴۰هزار کیلوگرمی را به مدار پایینی زمین ببرد، یا اینکه محموله ۴۸۶۰۰کیلوگرمی را به ماه منتقل کند.
ساترن۵، بزرگ‌ترین ماهواره‌بر با سوخت مایع و بزرگ‌ترین ماشین پرنده جهان‌ هم به شمار می‌رود و موتور مرحله اول اف-۱ (F-1) هم قدرتمندترین موتور دنیاست. ساخت ۱۳ماهواره‌بر ساترن۵ به همراه ۱۹برادر کوچک‌ترش یعنی ساترن۱ (Saturn I) و ساترن۱بی (Saturn IB) را بیش از ۲۰هزار شرکت خصوصی و بالغ‌بر ۳۰۰هزار نفر در سرتاسر آمریکا بر عهده داشتند. این ماهواره‌بر از سوی ناسا به‌عنوان نخستین وسیله حمل‌ونقل فضایی واقعی شناخته‌شده و هنوز هم تنها ابزاری است که انسان را به اعماق فضا برده است.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
رکورد دیگری هم داریم: از ۳۲پرتاب ماهواره‌برهای ساترن، هیچ‌کدام با شکست مواجه نشده و هیچ محموله‌ای از دست نرفته است. با در نظر گرفتن اینکه مهندسین و فضانوردان ناسا پس از هر بار پرتاب موفق این ماهواره‌بر حیرت‌زده می‌شدند، می‌توان نتیجه گرفت که با رکورد حیرت‌انگیزی روبرو هستیم.
تولد آشوبگر
شاید داستان تولد ساترن۵ از خودش جذاب‌تر باشد. ساخت ماشینی انقلابی در این سطح، درزمانی به‌شدت کوتاه و با پیچیدگی فوق‌العاده‌ای همراه بود. طراحی این ماهواره‌بر از سال۱۹۶۰ الی۱۹۶۲ در مرکز پروازهای فضایی مارشال (Marshall Space Flight Center) در هانتسویل آلاباما انجام شد. ورنر فون براون (Wernher von Braun) و آرتور رادولف (Arthur Rudolph) از پیشگامان علوم موشکی دنیا روی این پروژه نظارت داشتند. اولین پرواز ساترن۵ در سال۱۹۶۷ انجام شد، یعنی فقط ۵سال بعد از دریافت چراغ سبز برای اجرای مأموریت آپولو.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
این پنج سال پر از مشکلات عجیب‌وغریب، فرایندهای کم‌سابقه توسعه هم‌زمان، تصمیم‌گیری پیچیده، درگیری‌های درون‌سازمانی، بحران‌های جهانی و جابجایی مرزهای علم و فناوری بود، انگار خودتان با سرعت در حال حرکت هستید و باید به یک سیبل متحرک هم شلیک کنید. رویارویی داخلی، جنگ سرد، رقابت فضایی، تولد سازمان‌ها و نهادهای جدید، همگی دست در دست هم به مشکلات این پروژه اضافه کرده بودند، ولی همکاری بین دولت و شرکت‌های خصوصی همه موانع را از پیش رو برداشت. جالب اینجاست که هیچ‌کس نمی‌دانست قرار است با این ماهواره‌بر چه‌کار کنند، تا اینکه بالاخره ناسا برنامه نهایی را اعلام کرد.
اولین جرقه
داستان ساترن۵ به دوران جنگ جهانی دوم برمی‌گردد، زمانی که آلمان نازی موشک بالستیک وی-۲ (V-2) را ساخت. این موشک که در شهر پنمونده آلمان ساخته شد، مهم‌ترین موشک سوخت مایع جهان به شمار می‌رفت و طراحی آن، تأثیر قابل‌توجهی روی ماهواره‌بر ناسا داشت. درواقع ساترن۵ را می‌توان نسخه پیشرفته‌ای از وی-۲ دانست.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
در آخرین روزهای جنگ جهانی دوم، ورنر فون براون و ۷۰۰دانشمند ارشد علوم موشکی آلمان خودشان را تسلیم ارتش آمریکا کردند. آن‌ها همراه با انبوهی از نقشه‌ها و صدها ماهواره‌بر وی-۲ به شکل مخفیانه و در قالب عملیات پیپرکلیپ (Paperclip) به ایالات‌متحده منتقل شدند. فون براون تصور می‌کرد آمریکایی‌ها به او منابع کافی و آزادی عمل می‌دهند تا آرزوی دیرینه‌اش یعنی پرتاب ماهواره‌بر به سمت ماه را جامه عمل بپوشاند، اما دولتمردان ایالات‌متحده فکرهای دیگری داشتند.
دانشمندان آلمانی برخلاف انتظار، به شهر وایت سندز در ایالت نیومکزیکو منتقل شدند. آن‌ها فقط می‌توانستند با وی-۲های باقی‌مانده از جنگ، بازی کنند، علوم موشکی را به مهندسین آمریکایی آموزش دهند و نهایتاً موشک‌های بالستیک کوتاه برد را برای ارتش آمریکا بسازند. در سال۱۹۵۶ آژانس موشک بالستیک ارتش (ABMA) تأسیس شد و تیم فون براون توانستند طراحی ماهواره‌بر را تا حد قابل‌توجهی بهبود دهند، به‌طوری‌که دولت آمریکا مجبور شد مأمور ویژه‌ای را به نظارت روی فعالیت‌های آن‌ها اختصاص دهد تا تصادفاً ماهواره‌ای را به فضا نفرستند. در همین زمان طراحی موشک‌های بزرگ بر عهده نیروی هوایی ارتش آمریکا قرارگرفته بود تا موشک‌های بالستیک قاره‌پیما را برای حمل کلاهک‌های هسته‌ای بسازند.
اواخر سال۱۹۵۶ وزارت دفاع ایالات‌متحده به این نتیجه رسید که به یک حامل بزرگ برای پرتاب محموله‌ای سنگین و نامشخص به فضا نیاز دارد. بوستر این حامل باید بتواند ۹۰۰۰تا ۱۸۰۰۰کیلوگرم بار را حمل کند، ضمن اینکه ساخت حامل هم سریع و کم‌هزینه باشد. آوریل سال۱۹۵۷ آژانس ای‌بی‌ام‌ای (ABMA) این چالش را پذیرفت و مطالعات اولیه برای ساخت حاملی به نام سوپر ژوپیتر (Super Jupiter) را آغاز کرد. این ماهواره‌بر با رانش ۱.۵میلیون پوند، ده برابر قوی‌تر از تمام حامل‌های ساخته‌شده تا آن زمان بود.
فون براون در ابتدا می‌خواست یک موتور بسیار بزرگ را استفاده کند، ولی نهایتاً تصمیم بر این شد که چهار موتور نسبتاً کوچک‌تر بسازد که بعدها با نام اف-۱ در تاریخ ماندگار شد. ماهواره‌بر تک موتورِ وزن کمتری دارد، به‌سادگی ساخته می‌شود و احتمال خرابی آن‌هم کمتر است، اما طراحی و ساختش زمان بیشتری نیاز دارد. البته در این زمان فقط طراحی اولیه و مقداری از محاسبات فنی ماهواره‌بر سوپر ژوپیتر انجام‌شده بود و احتمال کنسل شدن پروژه وجود داشت.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
زمانی که دوایت آیزنهاور (Dwight D. Eisenhower)، رئیس‌جمهور وقت آمریکا اعلام کرد ایالات‌متحده قصد دارد یک ماهواره را در مدار زمین قرار دهد، همه‌چیز عوض شد. این تصمیم برای مشارکت در پروژه آی‌جی‌وای۱۹۵۷ (IGY 1957) گرفته‌شده بود. برای تأکید بر ماهیت صلح‌آمیز این پروژه که به نام ونگارد (Vanguard) شناخته می‌شد، قرار بود یکی از ماهواره‌برهای پژوهشی نیروی دریایی را به‌گونه‌ای تغییر دهند که ماهواره‌ای به‌اندازه گریپ‌فروت را به مدار زمین بفرستد.
همه‌چیز خوب پیش می‌رفت تا اینکه اکتبر۱۹۵۷ اتحاد جماهیر شوروی اولین ماهواره خود به نام اسپوتنیک (Sputnik-1) را در مدار زمین قرارداد و برای اینکه بیشتر حرص آمریکایی‌ها را درآورد، دومین و سومین ماهواره و اولین موجود زنده، یعنی سگی به نام لایکا را هم به فضا فرستاد.
اگرچه سیاستمداران آمریکایی آرامش خود را در برابر اقدامات شوروی حفظ کردند، ولی مردم و رسانه‌های این کشور چندان آرام ننشستند. دولت ایالات‌متحده نه‌تنها متعجب نشده بود، بلکه اوضاع را به نفع خودش می‌دید چون مطمئن بود که حالا دیگر شوروی نمی‌تواند به پرتاب‌های آن‌ها معترض شود. بااین‌حال رسانه‌ها و افکار عمومی آمریکا که روسیه را پایین‌تر از خود می‌دیدند، پیشرفت آن‌ها در عرصه فضا را تاب نمی‌آوردند، به‌خصوص اینکه حالا شوروی می‌تواند ماهواره برهای مجهز به سلاح اتمی را به سمت نیویورک یا واشنگتن نشانه رود.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
حالا پروژه ونگارد از یک برنامه علمی عادی به اولویت اصلی در سطح ملی بدل شده بود، ولی قدم اول چندان محکم برداشته نشد. نخستین تلاش برای پرتاب، به انفجار ماهواره‌بر روی سکو منتهی شد و بهانه را به دست شوروی داد تا تلاش بی‌نتیجه آمریکایی‌ها را به سخره بگیرند و اعتمادبه‌نفس آن‌ها را نابود کنند.
از طرف دیگر، فون براون چنین روزی را پیش‌بینی می‌کرد و چند ماهواره‌بر ژوپیتر ( Jupiter) آماده پرتاب را در اختیار داشت. زمانی که اسپوتنیک-1 پرتاب شد، فون براون شجاعانه اعلام کرد که ظرف ۹۰روز می‌تواند ماهواره آمریکایی را به فضا بفرستد. دومین تلاش ناموفق ونگارد، موقعیتی تاریخی را در اختیار او قرارداد تا تحت نظارت ای‌بی‌ام‌ای ماهواره‌بر ژوپیتر که حالا به جونو-1 (Juno I) تغییر نام داده بود را در پایگاه کیپ کاناورال (Cape Canaveral Air Force Station) برپا کند. جونو-1 اولین ماهواره آمریکا به نام اکسپلورر-1 (Explorer 1) را در تاریخ ۳۱ژانویه۱۹۵۸ ،برابر با یازدهم بهمن۱۳۳۶، در مدار زمین قرارداد.
ناسا، آرپا و ساترن
شوروی با پرتاب اسپوتنیک، راه آمریکا را نیز هموار کرد تا فضا را به اولویت اصلی خود بدل کند. فوریه۱۹۵۸ آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته آرپا (ARPA) که الآن به نام دارپا (DARPA)  شناخته می‌شود بنیان نهاده شد تا سردرگمی و بوروکراسی شدید دولت ایالات‌متحده در پروژه‌های فناوری و علوم پیشرفته را پایان دهد. آوریل همین سال، آیزنهاور فرمان تشکیل اداره کل ملی هوانوردی و فضا یا همان ناسا (NASA) را صادر کرد تا مسئولیت برنامه‌های فضایی را بر عهده بگیرد.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
ماه اوت۱۹۵۸ برنامه سوپر ژوپیتر ای‌بی‌ام‌ای ((ABMA که اکنون به نام جونو-5 (Juno 5) شناخته می‌شود، با بودجه آرپا جان دوباره‌ای گرفت. این موضوع ازآن‌جهت اهمیت داشت که توجه ارتش آمریکا به ماهواره‌بر‌های غول‌پیکر رو به افول بود و پروژه به دست فراموشی سپرده‌شده بود. البته در سال 1960 تمام پروژه، بدون هیچ بودجه‌ای به ناسا سپرده شد.
در این زمان اسم ماهواره‌بر هم عوض‌شده بود و اکنون رسماً به نام ساترن شناخته می‌شد. سازمان ای‌بی‌ام‌ای هم منحل شد و فون براون و تیمش به مرکز پروازهای فضایی مارشال منتقل شدند. اگرچه ساترن هنوز هم یک ایده روی کاغذ بود، ولی مهندسین پروژه تقریباً می‌دانستند که باید در چه مسیری حرکت کنند.
کدام ساترن؟
یکی از نشانه‌های به‌هم‌ریختگی پروژه ساترن در سال۱۹۶۰ مشخص شد و آمریکایی‌ها دیدند که حداقل با پنج یا شش طرح ماهواره‌بر مواجه‌اند. درواقع ساترن خانواده‌ای از ماهواره‌بر‌ها را شامل می‌شد که برای حمل بارهای مختلف و اجرای مأموریت‌های متنوع طراحی‌شده بودند. علاوه بر ماهواره‌بر‌های سی-۱ (C-1) تا سی-۵ (C-5)، یک ماهواره‌بر نووا (Nova) هم دیده می‌شد که حتی روی کاغذ هم به‌مراتب بزرگ‌تر از ساترن۵ بود.
دلیل این آشفتگی چیزی نبود جز هدف نهایی ماهواره‌بر ساترن؛ اینکه برای چه مأموریتی و با چه هدفی پرتاب خواهند شد. همچنین مسیر توسعه آن‌ها هم به‌درستی تعیین نشده بود. تازه شش طرح اولیه فقط دسته‌بندی‌های اصلی را مشخص می‌کردند و هرکدام از آن‌ها نمونه‌های نهایی متنوعی داشتند، به‌طوری‌که در برخی مراحل حتی متخصصین هم از آن‌ها سر درنمی‌آوردند؛ ساترن های یک مرحله‌ای تا چهار مرحله‌ای، دارای یک یا چند موتورِ خوشه‌ای بودند، طراحی با الهام از ماهواره‌بر‌های نظامی یا طراحی کاملاً جدید داشتند و ماهواره‌بر‌هایی با سوخت جامد و حتی بوسترهای کمکی بودند. طراحان پروژه به دریایی درافتاده بودند که پایانش نمی‌دیدند.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
سؤال اساسی هنوز پابرجا بود: مأموریت چیست؟ تیم فون براون ماهواره‌بر ساترن را برای چه کسی و به چه دلیلی طراحی می‌کنند؟ در آغاز مسئولیت پروژه با ارتش بود اما آن‌ها به‌تدریج علاقه خود را از دست دادند و به پروژه‌های خودشان بازگشتند. سپس کنترل تیم فون براون در اختیار ناسا قرار گرفت، اما این آژانس نوپا هم کوچک‌ترین ایده‌ای نداشت که با این ماهواره‌بر غول‌آسا چه باید بکند و طرح نهایی را بر چه اساسی انتخاب نماید.
اوضاع در ژانویه۱۹۶۰ کمی شفاف‌تر شد، زمانی که ناسا به کنگره آمریکا اعلام کرد که ظرف ۱۰سال تیمی از فضانوردان را به مدار ماه خواهد فرستاد و کمی بعد هم انسان را روی سطح ماه فرود خواهد آورد. البته این بازه زمانی هیچ اساس و مبنایی نداشت و ناسا فکر می‌کرد ده سال برای اجرای چنین مأموریت‌های جاه‌طلبانه‌ای کافی است.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
سپس همان‌طور که طرفداران رقابت فضایی می‌دانند، جان فیتزجرالد کندی (John Fitzgerald Kennedy)، رئیس‌جمهور وقت آمریکا، در تاریخ ۲۵ماه مه۱۹۶۱ برابر با ۴خرداد۱۳۴۰ سخنرانی تاریخی خود را در کنگره انجام داد. او اعلام کرد ایالات‌متحده اولین کشوری است که روی ماه قدم خواهد گذاشت:«این ملت باید برای رسیدن به این هدف متعهد شود. ما باید تا پایان دهه جاری یک انسان را روی ماه فرود آورده و سپس او را به‌سلامت به زمین بازگردانیم.»
سخنرانی کندی به‌راحتی توانست مردم آمریکا را در مسیر این مأموریت تاریخی قرار دهد، ولی بیش از هفت ماه بحث‌وجدل پیش روی مسئولین پروژه قرار داشت. باوجود دستور صریح رئیس‌جمهور، ناسا هیچ ماهواره‌بری از خودش نداشت و تجهیزات مربوط به پروژه مرکوری و پروژه جمنای هم جوابگوی نیاز آن‌ها نبودند.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
طرح‌های ساترن هم که ماه‌به‌ماه تغییر می‌کردند؛ مدل‌های سه مرحله‌ای به دومرحله‌ای تبدیل شدند و سی-۱ (C-I) به سی-۱ (C-I) و سی-آی‌بی (C-IB) تقسیم شد. گاهی اوقات ماهواره‌بر نووا طرح محبوب آن‌ها بود و گاهی ماهواره‌بر سوخت جامد با بوسترهای کمکی. در میانه‌ی این آشوب، فقط برنامه رسیدن به ماه بود که می‌توانست همه‌چیز را سروسامان دهد.
پیش به‌سوی ماه
دلیل اصلی این‌همه تغییر و تحول در توسعه ماهواره‌بر ساترن، این بود که به روش‌های متعدد و متنوعی می‌شود به ماه رسید و هرکدام از آن‌ها به ماهواره‌بر مخصوص به خود نیاز دارند. در سال۱۹۶۱ ناسا چهار روش اصلی را بررسی می‌کرد.
صعود مستقیم

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
اولین گزینه محبوب پروژه، صعود مستقیم نام دارد. این روش که ساده‌ترین هم هست، به یک فضاپیمای کامل سوار بر یک ماهواره‌بر غول‌پیکر نیاز دارد. فضاپیما به شکل مستقیم به سمت ماه رفته و بدون قرار گرفتن در مدار ماه، روی سطح آن فرود می‌آید. در پایان مأموریت تمام فضاپیما یا بخشی از آن دوباره از سطح بلند شده و به سمت زمین حرکت می‌کند، حالا یا فرود می‌آید یا توی دریا سقوط می‌کند.
این روش کاملاً مناسب به نظر می‌رسد ولی یک ضعف اساسی دارد: فضاپیما به خاطر موتورهای بزرگ، محفظه‌های سوخت و دیگر تجهیزات موردنیاز، بسیار سنگین خواهد بود. برآوردها نشان می‌داد وزن فضاپیمای این مأموریت به ۹۹تن خواهد رسید. فون براون و تیمش نتیجه گرفتند که برای پرتاب چنین محموله‌ای به بوستر جدیدی به نام نووا با موتورهای کاملاً جدید و غول‌آسا نیاز دارند، ماهواره‌بری که حتی ساترن 5 در برابرش حرفی برای گفتن نداشت. البته مشکل اصلی این بود که اجرای پروژه به این روش، فرود یانکی ها روی ماه را تا دهه ۱۹۷۰میلادی به تعویق می‌انداخت.
ملاقات در مدار زمین

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
همان‌طور که از اسمش هم مشخص است، در این حالت باید سفینه را در مدار زمین سرهم کرد. پس‌ازآن فضاپیما به سمت ماه حرکت کرده، فرود آمده و سپس بازمی‌گردد. البته می‌توآن‌یک سفینه بدون سوخت را به مدار زمین فرستاد و سپس با استفاده از ماهواره‌بر دیگری به آن سوخت رساند. در هر دو حالت به ماهواره‌بر‌های کوچک‌تری نسبت به ساترن۵ نیاز خواهیم داشت.
انجام این مأموریت شامل چند بار پرتاب ماهواره‌بر از سطح زمین و ملاقات در مدار برای سوخت‌گیری یا اتصال خواهد بود. چنین عملیاتی را در قرن بیست و یکم به‌راحتی انجام می‌دهیم، ولی در سال۱۹۶۱ کاملاً ناشناخته بودند. در آن زمان دو فضاپیما هیچ‌گاه در مدار به هم نرسیده بودند، چه برسد به اینکه به هم متصل شوند. علاوه بر این ماهواره‌بر‌های آن زمان عمدتاً آزمایشی بودند و احتمال بروز خطا در آن‌ها بالابود، در حدی که شاید فضاپیمای حاضر در مدار زمین هیچ‌گاه ماهواره‌بر دوم را ملاقات نمی‌کرد. هزینه بالای این اشتباهات احتمالی، ناسا را از اجرای آن بازداشت.
ملاقات در سطح ماه

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
برای ملاقات در سطح ماه، مجموعه‌ای از فضاپیماهای بدون سرنشین حاوی لوازم موردنیاز، سوخت و فضاپیمایی برای بازگشت به زمین به سطح ماه فرستاده می‌شد. در حین مأموریت، یک فضاپیمای کوچک حامل فضانوردان هم به این مجموعه ملحق می‌شوند و نهایتاً فضانوردان با استفاده از فضاپیمای بازگشت، به زمین‌بر می‌گشتند. در این حالت هم ماهواره‌بر کوچک‌تری موردنیاز بود.
ملاقات در سطح ماه علاوه بر مشکلات حالت قبلی، مسائل جدیدی را هم با خود داشت. برای ملاقات در مدار زمین تنها چند فضاپیما در یک‌زمان در مدار زمین قرار می‌گرفتند، اما ملاقات روی ماه به سامانه‌های فرود خودکار نیاز داشت که تا آن زمان اختراع نشده بود، ضمن اینکه باید همین عملیات را در چند مرحله و در یک مکان اجرا کرد. تازه پس‌ازآن فرود فضاپیمای حامل سرنشین انسانی و سپس بلند شدن از سطح ماه برای برگشت را هم داشتیم. احتمال بالای خطا در هرکدام از این مراحل هم کمکی به ناسا نمی‌کرد.
ملاقات در مدار ماه

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
ملاقات در مدار ماه حالتی است که در آن‌یک فضاپیمای کامل و بزرگ به مدار ماه فرستاده می‌شود. زمانی که این فضاپیمای اصلی در مدار حضور دارد، سفینه کوچک سطح‌نشین حامل فضانوردان از آن جداشده، روی سطح ماه فرود می‌آید و سپس دوباره به فضاپیمای اصلی می‌پیوندد. این ماهواره‌بر کوچک پس از رساندن فضانوردان به فضاپیمای اصلی از آن جداشده و نهایتاً فضاپیمای مادر به زمین ‌برمی‌گردد.
این روش را پیش‌تر برای برنامه آپولو هم در نظر گرفته بودند و اجرای آن به‌هیچ‌وجه ساده نبود. بااین‌حال ناسا باید هرچه زودتر تصمیم نهایی را می‌گرفت.
انتخاب نهایی
در ابتدا روش صعود مستقیم انتخاب شد، چون هم ساده بود و هم به مانورهای ناشناخته مانند ملاقات مداری نیاز نداشت. زمانی که مشخص شد ساخت ماهواره‌بر نووا در این بازه زمانی ممکن نیست، بسیاری از اعضای تیم ازجمله فون براون به روش ملاقات در مدار زمین روی آوردند. از طرفی جان هوبالت (John Houbolt)، مهندس پژوهشگاه لنگلی (Langley Engineering)، و جرج لو (George Low)، رئیس ناسا، روش ملاقات در مدار ماه  ال‌او‌آر (LOR) را ترجیح می‌دادند.
بحث بین دو گروه به‌قدری بالا گرفت که رئیس‌جمهور کندی شخصاً وارد ماجرا شد. فون براون تمام مهارت‌های دیپلماتیک خودش را به کاربرد تا این جدال فنی به خصومت شخصی بین طرفین ماجرا کشیده نشود. درنهایت روش ملاقات در مدار ماه به‌عنوان کم‌هزینه‌ترین و سریع‌ترین روش انتخاب شد.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
این تصمیم، توسعه ماهواره‌بر ساترن را به مراحل پایانی طراحی نزدیک کرد و مسئولین پروژه حتی به مراحل ساخت و تست هم فکر می‌کردند. در تاریخ ۱۰ژانویه۱۹۶۲-برابر با ۲۰دی‌ماه۱۳۴۰- ناسا آغاز تولید ساترن سی-۵ (Saturn C-5) بانام نهایی ساترن۵ را به شکل رسمی اعلام کرد. مرحله اول این ماهواره‌بر از نوع اس-آی‌سی (S-IC) به‌جای چهار بوستر، از پنج بوستر اف-۱ تشکیل‌شده بود تا نیروی کافی را تولید کند. مرحله دوم از نوع اس-۲ (S-II) با پنج موتور جی-۲ (J-2) بود و مرحله سوم از نوع اس-چهار‌بی (S-IVB) هم یک موتور جی-۲ ( J-2) داشت. مرحله سوم ماهواره‌بر باید سفینه فرماندهی و خدمات آپولو را به همراه ماه نشین آپولو و دیگر تجهیزات اساسی حمل می‌کرد.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
در کنار ساترن۵ توسعه دو ماهواره‌بر دیگر نیز در دستور کار قرار گرفت: ساترن۱ (Saturn I) و ساترن۱بی (Saturn IB ) که هردو بر اساس ساترن سی-۱ (C-1) ساخته می‌شدند تا تست سخت‌افزاری ساترن۵، اجرای تست‌های پرواز مقدماتی، حمل فضاپیمای آپولو به مدار زمین و ارسال اولین فضانوردان مأموریت آپولو را ممکن سازند. دو مورد آخر اهمیت فوق‌العاده‌ای داشت چون آپولو پیش از اعلام برنامه ساترن۵ به‌طور کامل توسعه‌یافته بود.
ساترن۱ و ساترن۱بی که دومرحله‌ای بودند، ماهیت محافظه‌کارانه‌ی برنامه ساترن را نشان می‌دادند، چون پروژه ماه به‌اندازه یک جنگ تمام‌عیار در مقیاس کوچک برای آمریکا خرج داشت و باید در هزینه‌های جانبی صرفه‌جویی می‌کردند. مرحله اول این ماهواره‌بر‌ها بر اساس ماهواره برهای جونو و رد ستون طراحی‌شده بود که بسیار کوچک‌تر از مرحله اول ساترن۵ بوده و تنها پنج موتور اچ-۱ (H-1) داشتند. برای کاهش هزینه طراحی و ساخت محفظه‌های سوخت جدید، هشت مخزن سوخت از ماهواره‌بر‌های رد ستون که مخصوص حمل سوخت موشک آرپی-۱ (RP-1) و اکسیژن مایع بود را به مخزن سوخت جونو وصل کردند و اکسیژن بیشتری را به آن رساندند. بین این دو موشک، ساترن۱بی کمی بلندتر بود و سوخت بیشتری حمل می‌کرد.
مرحله دوم این ماهواره‌بر‌ها به ترتیب اس-آی‌وی‌ (S-IV) و اس-آی‌وی‌بی (S-IVB) نام داشتند. مدل اس-آی‌وی‌ از شش موتور آرال-۱۰ (RL-10) استفاده می‌کرد و مدل اس-آی‌وی‌بی هم تنها یک موتور جی-۲ (J-2) داشت. جالب اینکه اس-آی‌وی‌بی سومین مرحله ساترن۵ بود و مرحله چهارم را با خود حمل می‌کرد، اما درواقع پیشرفته‌ترین مرحله به شمار می‌رفت، چون باید دومرتبه موتورهای خود را روشن می‌کرد و عملیات تغییر مسیر پیچیده‌ای را انجام می‌داد.
مسائل اساسی
در کنار تصمیمات پایه، یک سری اقدامات دیگر هم وجود داشتند که پیشرفت خارق‌العاده علوم موشکی در دهه۱۹۶۰ میلادی را نشان می‌دادند. ماهواره‌بر‌های ساترن در طرح اولیه فقط از سوخت آر‌پی-۱ (RP-1) استفاده می‌کردند که از کروزن ،نفت سفید، و اکسیژن مایع تشکیل‌شده بود. این سوخت، ارتفاع ماهواره‌بر را بیش‌ازحد افزایش می‌داد، تا جایی که ممکن بود تعادل ماهواره‌بر را در حین پرواز به هم بزند. می‌شد در مراحل بالایی از هیدروژن مایع استفاده کرد ولی فون براون با این موضوع مخالف بود، چون آمریکایی‌ها تجربه کافی با این سوخت نداشتند. علاوه بر این خواص هیدروژن مایع هنوز به‌اندازه کافی شناخته‌شده نبود، صنایع آمریکا برای تولیدش آماده نبودند و نهایتاً هزینه بالایی هم داشت.

داستان‌یک پرواز؛ ساترن۵ (Saturn 5) چگونه انسان را به ماه رساند؟ [قسمت اول]
اینجا آبراهام سیلورستاین (Abraham Silverstein) به کمک ناسا آمد. او که در ده۱۹۵۰ میلادی با هیدروژن مایع کارکرده بود و به کارایی آن اطمینان داشت، نهایتاً توانست فون براون و دیگر دانشمندان اصلی پروژه را قانع کند، به‌خصوص با توجه به اینکه نیروی هوایی آمریکا ماهواره‌بری به نام سنتوار (Centaur) را با سوخت هیدروژن در دست توسعه داشت. درنتیجه تیم توسعه ساترن به‌طور کامل تغییر عقیده دادند و سوخت هیدروژن را برای مراحل دوم و سوم این ماهواره‌بر در نظر گرفتند.
یکی دیگر از تصمیمات تعیین‌کننده، محل پرتاب ماهواره‌بر به سمت ماه بود. هیچ‌کدام از سایت‌های آن زمان آمریکا توانایی پرتاب ساترن۵  را نداشتند، بنابراین باید مکان جدیدی برای احداث تأسیسات پرتاب انتخاب می‌شد. محل پرتاب نه‌تنها روی نحوه ساخت ساترن۵، بلکه روی طراحی آن‌هم تأثیر داشت. قبل از اینکه کیپ کاناورال انتخاب شود، احتمال می‌رفت که آمریکا یکی از جزایر دوردست اقیانوس آرام را برای پرتاب انتخاب کند، مانند مکان‌هایی که برای تست بمب‌های اتم استفاده می‌شد. اگر چنین تصمیمی گرفته می‌شد، فون براون باید با زحمت بسیار، ماهواره‌بر را به‌گونه‌ای طراحی می‌کرد که قسمت‌های مختلفش از هم جداشده و به شکل هوایی قابل حمل‌ونقل باشند.

منتظر قسمت دوم ماجرای جذاب ساترن۵ باشید ...

 
منبع: دیجیاتو

ماهواره‌بر و پرتاب | تاریخ و فرهنگ فضایی جهان |

نظر شما
اخبار مرتبط

کوتاه و خواندنی: نخستین سفینه ای که به سوی ماه پرتاب شد چه نام داشت؟

1397/05/26
لونا۱ (Luna1) نخستین سفینه‌ای بود که به سوی ماه پرتاب شد. این سفینه ۳۶۱ کیلوگرمی در دوم ژانویه ۱۹۵۹ با ماهواره‌بری از نوع آ-۱ سکوی پرتاب مرکز پرتاب‌های فضایی تیوراتام را به مقصد کره ماه...

ناسا خبر از بازگشت به ماه می دهد؛ استفاده از قمر زمین به عنوان دروازه ای به فضا

1397/06/07
اکنون۵۰ سال از قدم گذاشتن انسان‌ها روی کره ماه می‌گذرد. تاکنون ۹ سفر سرنشین دار به ماه انجام‌شده که ۶ مورد از آن‌ها به فرود آمدن انسان‌ها روی ماه منتهی شده. حالا پس از چند دهه ناسا خبر از...

برنامه ناسا برای بازگشت به ماه اعلام شد

1397/07/09
ناسا برنامه فضایی جدید خود را برای شش سال آینده و فراتر از آن که شامل بازگشت به کره ماه و مأموریت‌های فضای عمیق را در پی دستور دونالد ترامپ رئیس‌جمهور آمریکا اعلام کرد. این طرح...

پربازدیدکننده ترین خبر

فضانورد امارات در سال ۲۰۱۹ به فضا خواهد رفت

با اعلام جایگزینی آلکسی اووچینین (Alexey Ovchinin) و نیکلاس هیگ (Nicholas Hague) با الگ اسکریپوچکا (Oleg Scripochocka) و فضانورد اماراتی کرده در پرواز ۱ مارس ۲۰۱۸ با ناو سایوز ام.اس-۱۲ (Soyuz MS-12) این سوال پیش آمد که تکلیف فضانورد اماراتی چه خواهد شد و آیا شهروند اماراتی شانس پرواز در سال جدید میلادی را از دست خواهد داد؟ به‌ویژه که تنها چند روزی از انتشار عکس جلسه آموزش خدمه ناو کیهانی سایوز ام.اس-۱۲ در شبیه‌ساز سایوز می‌گذشت و در آن هزازا المنصوری در کنار اولگ اسکریپوچکا و کریستینا کخ (Christina Koch) می گذشت. اما مصاحبه اخیر دیمیتری راگوزین (Dmitry Rugozin) ثابت کرد که روس‌ها هیچ علاقه‌ای به از دست دادن این شریک پولدار ندارند و به هر شکل که شده فضانورد اماراتی را به ایستگاه فضایی بین‌‌المللی خواهند فرستاد. راگوزین در این مصاحبه گفت: «کار ما با شرکای اماراتی ادامه دارد و فضانورد امارات در سال ۲۰۱۹ به فضا خواهد رفت. او اضافه کرد در آموزش فضانوردان شهروند امارات هیچ تغییری حاصل نشده و آنها همچنان آموزش و تمرین‌ها را با همکاران خود مرتبا ادامه می‌دهند.» بر اساس آخرین خبرها از مرکز آموزش فضانوردان روسیه, هزاز المنصوری به عنوان فضانورد اصلی که راهی ایستگاه فضایی بین‌المللی خواهد شد انتخاب شده و شهروند دیگر امارات سلطان سیف النیادی در دوران آموزش و تمرین سمت جانشین را خواهد داشت تا اگر اتفاق غیر منتظره‌ای برای المنصوری رخ داد از وی به عنوان جایگزین استفاده شود. هزازا المنصوری و سلطان سیف النیادی و شهروند اماراتی هستند که بعد از طی مجموعه‌ای از معاینات پزشکی، روانی، مصاحبه‌های شخصی و غیره از بین ۴۰۲۲ داوطلب انتخاب شدند. هزازا المنصوری خلبان و افسر نیروی هوایی امارات است و سلطان سیف النیادی دکترای فناوری اطلاعات دارد.