پایگاه‌ پرتاب، حلقه‌ای مهم در صنعت فضایی

امروزه با توجه به پیشرفت و شکوفایی صنعت فضایی، پایگاه‌های پرتاب فضایی اهمیت بسیاری را چه از لحاظ اقتصادی و چه از لحاظ سیاسی پیدا کرده‌اند. مالکیت یک پایگاه فضایی می‌تواند اولین قدم در خودکفایی صنعت فضایی یک کشور تلقی شود و اعتبار ملی آن را بهبود بخشد. ضمن اینکه در برخی کشورها مانند قزاقستان یا برزیل، اجاره دادن پایگاه پرتاب به یک منبع درآمد مهم تبدیل شده است. در این مطلب کاربرد پایگاه‌های فضایی، تاریخچه آنها و ملاحظاتی در انتخاب مکان این تاسیسات به صورت ساده و مختصر بیان شده است.

پایگاه فضایی چیست؟

پایگاه فضایی یک سایت طراحی شده برای پرتاب (یا فرود) فضاپیما می‌باشد، که معادل بندر برای کشتی، و یا فرودگاه برای هواپیماها است. کلمه‌ی پایگاه فضایی به شکل معمول برای سایت‌هایی که توانایی پرتاب فضاپیماها به سوی مدار اطراف زمین و یا به مدارهای بین سیاره‌ها را دارند استفاده می‌شود.

پایگاه‌های پرتاب بزرگ معمولا بیش از یک مجتمع پرتاب دارند و از سایت‌های پرتاب مخلف برای پرتابگرهای مختلف استفاده می‌کنند. برای پرتابگرهای سوخت مایع، تاسیسات ذخیره‌سازی مناسب و در بعضی موارد تاسیسات تولید پیشران لازم است. استفاده از تاسیسات بازرسی در محل نیز برای پرتابگرهای سوخت جامد رواج دارد. این پایگاه‌ها که برای اولین بار در شوروی ساخته شدند هم‌اکنون در نقاط مختلف جهان وجود دارند و قرار است در آینده در نقاط مختلف منظومه شمسی ساخته شوند.

با این حال، سایت‌های پرتاب راکت که تنها برای پروازهای زیر مداری استفاده می‌شوند نیز گاهی اوقات پایگاه فضایی نامیده می‌شوند؛ همانطور که در سال‌های اخیر سایت‌های جدیدی که برای پروازهای کوتاه زیرمداری سرنشین‌دار راه‌اندازی می‌شوند، بارها «پایگاه فضایی» نامیده شده‌اند. در طرح‌های ارائه شده برای ایستگاه‌های فضایی و پایگاه‌های آینده در ماه نیز؛ به ویژه اگر به عنوان یک پایگاه برای سفر بیشتر از یک بار در نظر گرفته شده باشد، واژه‌ی «پایگاه فضایی» به‌کار رفته است.

پایگاه فضایی چه بخش‌هایی دارد؟

اصطلاح «سایت پرتاب موشک» برای هر تاسیساتی که در آن راکت‌ها پرتاب شوند، استفاده می‌شود. چنین مرکزی می‌تواند شامل یک و یا چند سایت مناسب و سکوهای پرتاب سازگار برای مونتاژ و راه‌اندازی موشک‌های مختلفی باشد و یا شامل سکوهای پرتاب قابل حمل نیز بشود.

سایت‌های پرتاب موشک را معمولاً محدوده‌های ایمنی احاطه کرده‌اند که به آن «برد موشک» می‌گویند و این محوطه شامل مسیری است که انتظار می‌رود موشک‌های پرتاب شده در آن پرواز کنند  و برخی از اجزای موشک ممکن است در این محدوده بر زمین فرود آیند. ایستگاه‌های ردیابی نیز گاهی در محدوده‌ی برد موشک برای ارزیابی پیشرفت موشک پرتاب شده راه‌اندازی شده‌اند.

پایگاه‌های پرتاب بزرگ معمولا بیش از یک مجتمع پرتاب دارند و از سایت‌های پرتاب مختلف برای پرتابگرهای مختلف استفاده می‌کنند. برای پرتابگرهای سوخت مایع، تاسیسات ذخیره‌سازی مناسب و در بعضی موارد تاسیسات تولید پیشران لازم است. استفاده از تاسیسات بازرسی در محل نیز برای پرتابگرهای سوخت جامد رواج دارد. پایگاه فضایی ممکن است دارای باند پرواز هواپیما نیز باشد تا بتواند بستر مناسب برای پرواز پرتابگرهایی که به صورت افقی از زمین بر می‌خیزند را فراهم کند.

تاریخچه پایگاه‌های فضایی

اولین راکت‌هایی که به فضا رسیدند راکت‌های V-2 آلمان بودند که سال 1944 در هنگام جنگ جهانی دوم از پایگاه Peenemünde پرتاب شدند پس این پایگاه را می‌توان اولین پایگاه پرتاب تاریخ دانست؛ هرچند قبل از شروع عصر فضا از آن استفاده شده بود. پس از جنگ، 70 راکت V-2 برای تست پرتاب به پایگاه White Sands آمریکا برده شدند که 47 فروند از آنها به ارتفاعی بین 100 تا 213 کیلومتر دست یافتند.

اولین پایگاه فضایی جهان برای پرتاب های مداری و پرتاب انسان به فضا، پایگاه بایکنور (Baikonur Cosmodrome) در جنوب قزاقستان می‌باشد که در سال 1955 آغاز به فعالیت کرد و در سال 1957 ماهواره اسپوتنیک1 )Sputnik 1(، اولین ماهواره ساخت بشر را برای شوروی به فضا پرتاب کرد. موقعیت مکانی این پایگاه تا سال 1957 مخفی باقی مانده بود اما در این سال یک هواپیمای آمریکایی موفق به کشف آن شد؛ اگرچه تا سال‌ها مقامات شوروی صحت این مکان را تایید نکردند.

اولین پرتاب انسان به فضا نیز در سال 1961 با ارسال یوری گاگارین (Yuri Gagarin) از پایگاه بایکنور اتفاق افتاد. این پایگاه مهم‌ترین پایگاه فضایی شوروی بود و هنوز روسیه با وجود تاسیس پایگاه پرتاب واستوچنی (Vostochny Cosmodrome) با انعقاد قراردادی با قزاقستان از آن استفاده می‌کند.

در واکنش به موفقیت‌های شوروی در آن سال‌ها، آمریکا نیز یک مجتمع فضایی بزرگ در کیپ کاناورال (Cape Canaveral) فلوریدا ساخت. این مجتمع در پایگاه هوایی کیپ کاناورال تاسیس شد که از سال 1940 فعال بود اما کاربرد فضایی نداشت. تعداد زیادی از پروازهای بدون سرنشین و اولین پروازهای سرنشین دار در پایگاه هوایی کیپ کاناورال انجام شدند. برای برنامه‌ی آپولو، پایگاه فضایی کِنِدی ساخته شد و اولین ماموریت سرنشین دار به ماه یعنی سفینه آپولو 11 (Apollo 11) نیز از این پایگاه در سال 1969 انجام شد. این پایگاه مقری برای تمام پرتاب‌ها و اکثر فرودهای شاتل فضایی ناسا نیز بود.

پایگاه فضایی گویان فرانسه که در سال 1964 تاسیس شد را می‌توان مهم‌ترین پایگاه پرتاب اروپا دانست که هنوز هم پرتاب‌های بسیاری از این مکان به فضا انجام می‌گیرد. چین نیز در سال 2003 موفق شد اولین ماموریت سرنشین دار خود را از پایگاه فضایی جیکوان  (Jiuquan Satellite Launch Center) انجام دهد.

ملاحظات مهم در مورد مکان پایگاه پرتاب

آسانترین راه برای پرتاب ماهواره‌برها این است که نزدیک به خط استوا و در جهت شرق پرتاب شوند. این پرتاب حداکثر استفاده را از سرعت چرخشی زمین می‌کند، چرخش مناسبی برای الحاق به مدار زمین-ثابت دارد، و موجب کاهش سوخت مورد نیاز ماهواره‌بر برای قرار دادن ماهواره در مدار می‌شود. به پایگاه‌هایی از این دست پایگاه‌های استوایی گفته می‌شود. از مهم‌ترین پایگاه‌های پرتاب استوایی می‌توان به پایگاه گویان فرانسه، پایگاه آلکانتارای برزیل و پایگاه ساتیش دهاوان هند اشاره کرد.

ارتفاع سایت پرتاب از سطح زمین عامل تعیین کننده‌ای نیست، چرا که دستیابی به سرعت افقی مداری از اهمیت بیشتری برخوردار است. اما ارتفاع بیشتر پایگاه پرتاب مزایایی از جمله فشار و مقاومت کمتر هوا را در بر دارد که باعث افزایش نیروی پیشران می‌شود.

پایگاه‌های پرتاب تا حد امکان دور از مراکز پرجمعیت ساخته شود تا خطرات ناشی از انفجار راکت حداقل شود. در اغلب موارد سایت پرتاب نزدیک آب‌های آزاد ساخته می‌شود تا از پرتاب نشدن ترکش‌ها به سمت مناطق مسکونی اطمینان حاصل شود. معمولا پایگاه های فضایی آنقدر بزرگ هستند که انفجار یک راکت باعث آسیب رساندن به سکوهای پرتاب مجاور و انسان‌ها نشود.

مکان‌های برنامه ریزی شده برای پروازهای توریستی زیرمداری معمولا از زیرساخت‌های موجود از قبل از جمله باندهای پرواز استفاده می‌کنند. چشم‌انداز منطقه از ارتفاع 100 کیلومتری نیز از لحاظ جذابیت بصری مسافران در این پروازها عامل مهمی می‌باشد.

پایگاه‌های فضایی خارج از زمین

علاوه بر پایگاه‌های پرتاب زمینی، پایگاه‌های فضایی قرار است در آینده بر روی ماه، مریخ، در مدار زمین و بین زمین و خورشید و زمین و ماه نیز ساخته شوند. طبق پژوهشی که در سال 2012 توسط موسسه OASIS منتشر شد، ساخت پایگاه‌های فضایی در نقاط مختلف منظومه شمسی می‌تواند هزینه‌ی سفرهای فضایی را تا 44% کاهش دهد.

ضمن اینکه وجود پایگاه‌های فضایی بین سیاره‌ای، ماموریت‌های اکتشافی به قسمت‌های دوردست منظومه شمسی را تسهیل کرده و پیشرفت صنعت معدنکاری فضایی را سرعت می‌بخشد. از مزایای دیگر وجود پایگاه های فضایی در سیارات دیگر منظومه شمسی می‌توان به سوخت‌رسانی به ماهواره‌ها و کاوشگرها و تعمیر آنها و ذخیره و توزیع قدرت اشاره کرد.

گفتنی است که در کشورمان نیز دو پایگاه فضایی وجود دارد که هردو در استان سمنان قرار گرفته‌اند و پرتاب‌های فضایی ایران شامل ماهواره امید، نوید و …از طریق این پایگاه‌ها انجام گرفته است.