1397/09/12

هواپیماهای فضایی: نیاز به پیروزی امید بر تجربه

طبق تعاریف اکثر لغت‌نامه‌ها، هواپیمای فضایی هواپیماییست که بتواند به فضا برود و برخاست و فرود آن به صورت متداول هواپیماها یعنی افقی باشد. بر اساس این تعریف طی 70 سال اخیر هیچ هواپیمای فضایی‌ای پرواز نکرده است. چرا یک هواپیمای تک‌مرحله‌ای وجود ندارد که ایتدا پروازی افقی داشته باشد، سپس به فضا برود و در...
هواپیماهای فضایی: نیاز به پیروزی امید بر تجربه

اگر عبارت spaceplane به معنی هواپیمای فضایی را در سایت ویکیپدیا جستجو کنید، با لیستی از نتایج شامل بیش از ۸۰ شرکت مواجه خواهید شد که از زمان جنگ جهانی دوم تاکنون سعی در توسعه این فناوری داشته‌اند. از نمونه‌های معروف این لیست می‌توان به هواپیمای X-15، شاتل فضایی، بوران (Buran) اسپیس شیپ وان (SpaceShipOne) و بوئینگ X-37 اشاره کرد. اما اگر عبارت هواپیمای فضایی را ریشه‌یابی کنیم با یک مشکل مواجه می‌شویم. طبق تعاریف اکثر لغت‌نامه‌ها، هواپیمای فضایی هواپیماییست که بتواند به فضا برود و برخاست و فرود آن به صورت متداول هواپیماها یعنی افقی باشد. بر اساس این تعریف هیچ‌کدام از پنج هواپیمای مذکور هواپیمای فضایی محسوب نمی‌شوند و طی ۷۰ سال اخیر هیچ هواپیمای فضایی‌ای پرواز نکرده است.

اما چرا یک هواپیمای تک‌مرحله‌ای وجود ندارد که ایتدا پروازی افقی داشته باشد، سپس به فضا برود و در نهایت با یک گلاید آرام روی زمین فرود بیاید؟ یا مهم‌تر از آن، چرا دانشمندان فضایی در سرتاسر جهان با وجود شکست‌های فراوان و خسارات مالی عظیم دست از تلاش برای توسعه هواپیمای فضایی بر نمی‌دارند؟ آن هم وقتی که طبق معادلات پیچیده توسعه راکت‌های ماهواره‌بر و سرنشین‌دار، برای رسیدن به فضا حتما باید راکت را چند مرحله‌ای ساخت.

یک دلیل مهم شاید این باشد که رسیدن به این هدف همیشه نزدیک به نظر رسیده است. به محض اینکه یک سوخت، ماده یا فناوری جدید ظهور می‌کند، دانشمندان و سرمایه‌گذاران فکر می‌کنند که می‌توان آن را برای تحقق هواپیمای فضایی استفاده کرد. در حال حاضر هواپیماهایی که به هوا حمل می‌شوند و از یک ارتفاع معین پرواز خود را به سوی فضا آغاز می‌کنند نزدیک‌ترین فناوری به مفهوم هواپیمای فضایی هستند.

در حقیقت رسیدن به هدف ساخت هواپیمای فضایی نزدیک هم هست. در یک موتور معمولی با نازل معمولی گاز خروجی با سرعت ۲۸۰۰ متر بر ثانیه خارج می‌شود. اگر بخواهید با سرعت ۸۰۰۰متر بر ثانیه به مدار LEO برسید، می‌توانید مجموعا 4 درصد از وزن کل مجموعه را به سازه، موتور و محموله اختصاص دهید. اما اگر فرضا بتوانید سرعت گاز خروجی را به ۴۰۰۰متر بر ثانیه برسانید، این درصد ناچیز وزن را باید به بالای ۱۰درصد افزایش داد. این محاسبات ساده بسیاری از افراد را وسوسه کرده و به سرنوشتی مشابه دچار کرده است: «اگر کمی بیشتر وقت داشتم، اگر کمی بیشتر پول داشتم...موفق می‌شدم»

یک نمونه از طی این روند باطل را می‌توان پروژه شکست‌خورده هواپیمای ایکس-۳۳ ونچراستار(X-33 VentureStar) شرکت لاکهید مارتین (Lockheed Martin) دانست. این هواپیمای فضایی زیرمداری در ابتدا با مقیاس یک سوم در دهه 90 میلادی توسعه داده شده و بودجه آن توسط ناسا تامین شد. ریشه ایکس-۳۳ به مدل‌های قدیمی‌تر ایکس-20 و ایکس-30 برمی‌گردد؛ با این تفاوت که برای کاهش وزن کلی سازه، در این هواپیما از بال استفاده نشد و لاکهید مارتین برای بهبود عملکرد آیرودینامیکی، به بهینه‌سازی شکل بدنه اکتفا کرد. علاوه بر این، هیدروژن مایع به عنوان سوختی بسیار قدرتمند به کار گرفته و در مخازن سوخت برودتی فوق سبک  ذخیره شد. به این نوآوری‌ها یک سامانه عایق حرارتی فلزی سبک برای مخزن سوخت و همچنین یک نازل آیرواسپایک )aerospike( که گفته می‌شود راندمانی ۱۵ درصد بیشتر از نازل‌های متداول دارد را اضافه کنید. با چنین مجموعه‌ای که هم وزن را کاهش داده، هم سوخت و موتور بهتری استفاده کرده و هم قیمت تمام شده را پایین برده، قاعدتا همه انتظار موفقیتی بزرگ را از لاکهید مارتین داشتند.

اما خیر! این موفقیت حاصل نشد. در شرایطی به صورت تئوری همه چیز درست به نظر می‌رسید، مخزن سوخت نوآورانه ایکس-۳۳ در حین آزمایش خراب شد و در نهایت لاکهید مارتین حمایت مالی ناسا از این پروژه را از دست داد. در سال ۲۰۰۱ پس از ۵ سال تلاش و خرج کردن ۱.۵ میلیارد دلار بودجه، ناسا عطای رویای پرواز هواپیمای فضایی را به لقایش بخشید و تصمیم گرفت پروژه حامل فضایی SLS را کلید بزند. پروژه‌ای که هنوز پس از گذشت ۱۷سال ادامه دارد، بیش از ۱۰میلیارد هزینه صرف آن شده و پیش‌بینی می‌شود این هزینه تا سال ۲۰۲۵ حتی به ۳۵میلیارد دلار هم برسد. البته عظمت پروژه SLS قطعا زیر سوال نیست؛ اما برای توسعه جانشین شاتل فضایی، دیگر خبری از ریسک و چالش و هواپیمای فضایی در پروژه‌های این سازمان نیست.

این تصمیم نشان می‌دهد که دولت آمریکا رویکرد خود را در صنعت فضایی تغییر داده است. با علم به اینکه این صنعت به دست شرکت‌های خصوصی افتاده است، دولت آمریکا سعی می‌کند به رقابت بخش تجاری فضا وارد نشود و تنها با وضع قوانین بر آن نظارت کند. اگر رویاپردازانی هستند که می‌خواهند تصمیمات بد بگیرند، سرمایه‌های خود را از دست بدهند و یا هزینه‌های دیگری برای رسیدن به راه حل‌های نوآورانه و موفقیت در بازار تجاری فضا برسند، دیگر دولت آمریکا نه در مسیر آن‌ها مانعی ایجاد می‌کند و نه با آن‌ها رقابت می‌کند.

ناسا با گذشت ۶۰سال از زمان تاسیس دستخوش حوادث مختلفی بوده است. با توجه به ذات دولتی این سازمان، ناسا نمی‌تواند تصمیمات سریع بگیرد یا مستقل عمل کند. بدین ترتیب در فضای رقابتی جدید، نمی‌تواند حرفی برای گفتن داشته باشد. البته همچنان این سازمان می‌تواند از پشتیبانی دولتی خود برای حمایت صنعت و پرورش ایده‌های خلاقانه و غیرتجاری استفاده کند و ایده‌های تجاری را برای فعالان صنعت تجاری فضا باقی بگذارد. با این حال چرا ناسا باید باز هم سراغ ساخت و پرتاب حامل‌های فضایی عظیم‌الجثه‌ای برود که ۷۰سال از ابداع فناوری آنها می‌گذرد؟

کسب و کار پرتاب‌های فضایی، در حال حاضر از لحاظ نوآوری وضعیت راکدی دارد. از زمان جنگ جهانی دوم تاکنون اصول پرتاب به فضا تغییر چندانی نکرده است. برای مثال موتور راکت آلمانی وی-۲ (V-2) که در زمان جنگ جهانی دوم ساخته شد، فرق چندانی با موتور جدید بی ای-۴ (BE-4) متعلق به شرکت آمریکایی بلو اوریجین (Blue Origin) ندارد. البته شرکت‌های بلو اوریجین و اسپیس ایکس توانسته‌اند قابلیت بازگشت‌پذیری را به مراحل اولیه حامل‌های فضایی خود اضافه کنند اما بازگشت‌پذیر کردن مراحل بالایی چالش‌های سنگین و هزینه‌بری دارد که به نظر نمی‌رسد به این زودی قابل حل باشند.

در حقیقت علاقه به توسعه فناوری‌های بازگشت‌پذیری حامل فضایی یا تولید آنها به روش چاپ سه بعدی بر این حقیقت سایه انداخته که همچنان محدودیت‌های سال ۱۹۴۵ در صنعت پرتاب فضایی وجود دارند. در این زمینه می‌توان به نقل قولی از چرچیل اشاره کرد: «اکنون زمان پایان یک آغاز فرا رسیده است.» شکی نیست که همچنان به لیست پرتاب‌های فضایی حامل‌های فضایی فعلی در ویکیپدیا اضافه خواهد شد؛ اما قطعا وقت آن رسیده که نسبت به روش‌های پرتاب فضایی تجدید نظری اساسی صورت گیرد.

منبع: thespacereview

ماهواره‌بر و پرتاب |

نظر شما
اخبار مرتبط

رونمایی از هواپیمای فوق پیشرفته برای انجام پرتاب‌های فضایی

1397/08/06
مقام‌های شرکت ویرجین آتلانتیک هواپیمای فوق پیشرفته کاسمیک گرل (Cosmic Girl) را رونمایی کردند. این هواپیما می‌تواند ماهواره‌بر لانچر وان (LauncherOne) را به ارتفاع ۹کیلومتری از سطح زمین...

پربازدیدکننده ترین خبر

مرکز ملی فضایی رویایی که تعبیر نشد

عمر کوتاه مرکز ملی فضایی سرانجام پس از فراز و نشیب‌های فراوان با نامه‌ای از سوی رئیس دفتر رئیس جمهور به پایان رسید و کلیه اختیارات این مرکز به جز بخش‌های مرتبط با توسعه فناوری به سازمان فضایی ایران تفویض شد. این تغییر که با عنوان ادغام مرکز ملی فضایی در برخی ستادهای معاونت علمی و تشکیل ستاد توسعه فناوری‌های حوزه فضایی و حمل و نقل پیشرفته در رسانه‌های رسمی بازتاب یافت با توجه به روند عملکرد این نهاد کاملا قابل انتظار بود.