1397/12/08

حامل‌فضایی چیست؟

به طور حتم یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین ساخته‌های دست بشر حامل ‌فضایی است. با اختراع حامل‌های فضایی مرز‌های علم و مهندسی شکافته شد و امروزه بشر صنعت مخابرات٬ ناوبری و بسیاری از صنعت‌های دیگر خود را که بدون حامل های فضایی اکنون وجود نداشتند را مدیون آن‌هاست. مطمئنا آشنایی با این ابر اختراع برای هر کسی...
حامل‌فضایی چیست؟

سروش گرجی: به طور حتم یکی از مهم‌ترین و پیچیده‌ترین ساخته‌های دست بشر حامل ‌فضایی است. با اختراع حامل‌های فضایی مرز‌های علم و مهندسی شکافته شد و امروزه بشر صنعت مخابرات٬ ناوبری و بسیاری از صنعت‌های دیگر خود را که بدون حامل های فضایی اکنون وجود نداشتند را مدیون آن‌هاست. مطمئنا آشنایی با این ابر اختراع برای هر کسی جذاب خواهد بود. پس با ما در این مقاله و مقاله‌های بعدی همراه باشید. 
در این مقاله ویژگی های فنی و نقش حامل‌های‌فضایی در صنعت٬ اقتصاد و اقتدار کشورها مورد توجه قرار خواهد گرفت.

حامل فضایی به زبان ساده
یک حامل فضایی به‌طور کلی شامل موشک‌ حامل و سکوی پرتاب می‌شود. سکوی پرتاب ‌وسیله‌ای است که با عمود کردن حامل فضایی آن را برای پرتاب آماده می‌کند. همچنین سکوی پرتاب محل انجام آزمایش‌های قبل از پرتاب و بارگیری موشک حامل است. سکوهای پرتاب را معمولاً با قطار یا ماشین‌های غول‌پیکر تانک مانند حرکت داده و به پایگاه فضایی منتقل می‌کنند.

حامل‌فضایی چیست؟

موشک حامل که معمولاً به‌تنهایی حامل فضایی نامیده می‌شود٬ موشکی بسیار قدرتمندتر و بسیار پیچیده‌تر از موشک‌های معمولی است  که  از اجزا و سامانه‌های بسیار پیشرفته‌ای تشکیل شده است.
مهم ترین این سامانه‌ها عبارتند از کپسول که محفظه‌ای است برای قرارگیری محموله‌ موردنظر, موتورهای موشک, سامانه‌ ایمنی, سامانه‌‌هدایت و سامانه‌مونتاژ.

چه فناوری‌هایی در حامل‌های فضایی به کار می‌رود؟
برای رسیدن یک ماهواره یا فضانورد به فضا هزاران دستگاه و قطعه دست به دست هم میدهند تا حامل فضایی به فضا پرتاب شود. پرداختن به همه‌ آنها در اینجا غیرممکن است چراکه طرز کار حامل‌های فضایی آنچنان پیچیده است که تا کنون تنها سه کشور روسیه٬ آمریکا و چین موفق به فرستادن انسان به فضا شده‌اند. اما در ادامه به چند سامانه اصلی که از آنها یاد شد خواهیم پرداخت چراکه این قسمت‌ها آنقدر مهم هستند که بدون آنها درک عمومی از طرز کار حامل‌ها غیرممکن است.
اصلی ترین قسمت حامل‌ فضایی بدنه آن است. تمامی سامانه‌ها درون بدنه قرار دارند و سامانه‌‌مونتاژ وظیفه سرهم نگه داشتن قسمت‌های مختلف بدنه حامل را دارد. هرکدام از قسمت‌های بدنه بخشی از دستگاه‌های دیگر حامل‌ فضایی را در خود دارد که این دستگاه‌ها پس از انجام وظایفشان به همراه قسمتی از بدنه که آن‌ها را در خود دارد توسط سامانه مونتاژ از حامل جدا شده و با سقوط به سمت زمین در جو میسوزند. این روند تا رسیدن کپسول به مقصد ادامه دارد. 
گفته شد که قطعات حامل بعد از سقوط به سمت زمین در جو می‌سوزند. اما چگونه است که محموله حین پرتاب با خارج شدن از جو نمیسوزد؟ جواب کپسول حامل است. محموله‌های پرتابی در کپسول که در بالای حامل نصب شده است قرار دارند. این کپسول ها علاوه بر نگه داری و قرار دادن محموله در مدارش که در مقاله‌ی بعدی به طور مفصل به آن خواهیم پرداخت ازسوختن آنها توسط جو جلوگیری میکنند.
 حرکت حامل‌ها به سمت فضا به وسیله موتور هاست. موتورهای موشک حامل پیشران‌های بسیار قدرتمندی هستند که قدرت آن‌ها گاه به ۱۶ میلیون اسب بخار هم می‌رسد.برای این‌که بهتر این قدرت را درک کنید بهتر است بدانید که مجموع قدرت موتورهای کشتی تایتانیک ۴۶۰۰۰ و قدرت بوگاتی شیرون که سریع‌ترین خودرو حال حاظر جهان است ۱۵۰۰ اسب بخار است.
موتورها نیروی پیشران مورد نیاز حرکت حامل فضایی را تامین میکنند. اما همانند خودروها که نیاز به فرمان دارند حامل های فضایی نیز نیاز به دستگاهی دارند که آنها را در جهت صحیح نگه دارد. این وظیفه سامانه هدایت است که حامل را در مسیر صحیح قرار دهد.
سامانه‌ ایمنی به منظور جلوگیری از شکست فرایند پرتاب توسط خطرات احتمالی همچون زباله های فضایی در حامل‌ها به کار میرود. همچنین سامانه ایمنی باید از سایر قسمت‌های موتور در برابر حرارت موتور محافظت کند.

طرز کار حامل فضایی
پرتاب حامل فضایی از سه مرحله تشکیل میشود. در ابتدا حامل به طور یکپارچه توسط موتورهای قدرتمند خود به سمت فضا حرکت میکند و به وسیله سامانه‌هدایت به سمت مقصد جهت میگیرد. با نزدیک شدن به مقصد هرکدام از قسمت ها پس از انجام وظیفه اش توسط سامانه مونتاژ جدا میشود تا این که تنها کپسول باقی میماند. با رسیدن کپسول به مدار ماهواره جدا شده و به مدارش میرود.

پیشینه حامل‌های فضایی
پیشینه حامل‌های فضایی به ۷۰ سال قبل یعنی زمان جنگ جهانی دوم برمیگردد. در آن زمان برای اولین بار ارتش نازی‌ها از موشک برای حمله به مواضع دشمن استفاده کرد. پس از جنگ دانشمندان هوافضای آلمان توسط آمریکا و شوروی به اسارت گرفته شدند و از علم آنها برای ساخت موشک‌های خود استفاده کردند. با شروع جنگ سرد و رقابت فضایی اولین حامل‌های فضایی برای حمل اولین ماهواره‌ها به مدار زمین طراحی و به کار گرفته شدند. اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۷ اولین ماهواره جهان را با استفاده از حامل فضایی اسپوتنیک-۱ (sputnik-1) به فضا فرستاد آمریکا هم سال بعد ماهواره خود را با استفاده از حامل فضایی جونو-۱ (juno-1) به فضا فرستاد.

 حامل‌فضایی چیست؟

                                                                            (موشک v-2  ساخت آلمان نازی)

دسته‌بندی حامل‌های فضایی
با توجه به نیاز انسان‌ها محموله‌های متفاوتی به روش‌های متفاوتی به مدارهای متفاوتی از زمین فرستاده میشوند. همین نیازهای متفاوت باعث ایجاد زوایای مختلف برای دسته‌بندی حامل‌های فضایی میشوند.
ماهواره‌ها٬ محموله‌ها و فضانوردهایی که قصد دارند به ایستگاه فضایی بروند وزن‌های متفاوتی دارند و با توجه به ماموریتی که دارند باید به مدارهایی با ارتفاعات متفاوت بروند. به طور مثال ماهواره‌های مخابراتی اغلب در مداری با ارتفاع بسیار بیشتر از ماهواره‌های سنجش از دور قرار دارند. همچنین برگشت پذیری حامل‌ها به زمین عاملی بسیار مهم است، اگر محموله حامل فضانوردهایی باشد که به ایستگاه فضایی میرودند قطعا آن‌ حامل باید برنامه‌ای برای بازگرداندن فضانوردان به زمین داشته باشد٬ این موضوع از نظر اقتصادی نیز مهم است اگر حامل ‌فضایی بازگشت‌پذیر باشد ارسال محموله با آن بسیار اقتصادی‌تر است.
به طور کلی دسته‌بندی حامل‌ها از سه منظر ارتفاع مدار٬ وزن قابل‌حمل و بازگشت پذیری صورت میگیرد.

 

اهمیت حامل‌های فضایی

طبق گزارش سال ۲۰۱۷ اتحادیه صنعت ماهواره  (satellite industry association)حامل‌های فضایی نقش بسیار کمی در حدود ۲ درصد از اقتصاد صنعت فضایی رادارند. از اقتصاد ۲۶۰ میلیارد دلاری صنعت فضایی تنها ۵.۵ میلیارد دلار به حامل‌های فضایی اختصاص‌یافته است. دلیل این امر این است که درآمد ناشی از ارائه خدمات حامل‌های فضایی در مقایسه با دیگر بخش‌های  صنعت فضایی ناچیز است. اما به دلیل فنّاوری پیشرفته آن‌ها تنها ۱۰ کشور در جهان قادر به تولید حامل فضایی هستند. درواقع اهمیت اصلی حامل‌های فضایی در این است که اگر کشوری توان تولید آن‌ها را نداشته باشد به کشورهای توانای این حوزه وابسته می‌شود و اگر توسط این کشورها تحریم شود عملاً از صنعت فضایی دنیا بیرون رانده می‌شود.
تا اینجا خلاصه‌ای از حامل‌های فضایی, طرز کار آن‌ها, انواع دسته‌بندی‌ها, و نقش آن‌ها در صنعت فضایی گفته شد. در مقاله‌های بعدی به تشریح فناوری‌های به‌کاررفته در آن‌ها و نگاهی دقیق‌تر به جزئیات فنی آن‌ها خواهیم پرداخت. تاریخچه حامل‌های فضایی, فعالیت‌ها و نقش هرکدام از کشورها در این صنعت و سیر تحولی آن‌ها از گذشته تا آینده را برسی خواهیم کرد. همچنین نگاهی دقیق‌تر به اقتصاد حامل‌های فضایی انداخته و بازیگران جدید این حوزه را برسی خواهیم کرد. علاوه بر آن به‌طور مفصل به انواع دسته‌بندی‌های حامل‌های فضایی خواهیم پرداخت. 

 
 

 

 

 

 

ماهواره‌بر و پرتاب |

نظر شما

پربازدیدکننده ترین خبر

جزئیات جدیدی از پروژه اینترنت ماهواره‌ای شرکت اسپیس ایکس اعلام شد

جدیدا اطلاعات بیشتری از منظومه استارلینک (Starlink) شامل جزئیات طراحی ماهواره‌ها و تفکر قرارگرفته پشت تعیین تعداد نهایی ماهواره‌های منظومه منتشر شده است. بیشینه تعداد ماهواره‌های منظومه استارلینک، 12000 عدد خواهد بود؛ تقریبا 6 برابر کل تعداد ماهواره‌های فعال در مدار. اولین سری از ماهواره‌های این منظومه در یک دسته 60 عددی به زودی به فضا ارسال خواهند شد و ایلن ماسک (Elon Musk)، مدیر و بنیانگذار اسپیس ایکس می‌گوید هنگامی تعداد ماهواره‌های استارلینک در مدار به 1000 عدد برسد، این پروژه از لحاظ اقتصادی به ثبات خواهد رسید. بعد از انجام 7 پرتاب اول و با قرار دادن 400 ماهواره از منظومه در مدار، بعضی از مناطق تحت پوشش پیوسته اینترنتی قرار خواهند گرفت. مارک جانکوزا (Mark Juncosa) معاون بخش مهندسی وسایل نقلیه اسپیس ایکس می‌گوید پس از انجام 12 پرتاب کل آمریکا، پس از 24 پرتاب اکثر جمعیت جهان و پس از 30 پرتاب کل سیاره زمین تحت پوشش منظومه استارلینک قرار خواهد گرفت. به گفته ماسک با هر پرتاب تقریبا 1 ترابیت به ظرفیت قابل استفاده منظومه اضافه می‌شود. این در حالی است که مجموع ظرفیت قابل استفاده منظومه‌های تله‌ست (Telesat) و وان‌وب به ترتیب 8 و 6 ترابیت خواهد بود.