استفاده از جتهای فانتوم برای پرتاب ماهواره در ماموریتهای فضایی

مقایسه اف-۱۰۴ استارفایتر و اف-۴ فانتوم در ماموریتهای فضایی
جتهای اف-۱۰۴ استارفایتر و اف-۴ فانتوم دو (F-4 Phantom II)، هر دو از نمادهای فناوری نظامی دوران جنگ سرد، برای اهداف متفاوتی طراحی شدهاند. اف-۱۰۴ که با نام ماهوارهبر سرنشیندار شناخته میشود، یک جنگنده تکموتوره با طراحی آیرودینامیکی باریک و بالهای کوچک بود که برای رهگیری سریع و صعود به ارتفاعات استراتوسفری با سرعت ماخ ۲ بهینه شده بود.

این هواپیما با حداکثر وزن برخاست حدود ۱۳،۱۷۰ کیلوگرم و ظرفیت حمل بار محدود (حدود ۱،۸۰۰ کیلوگرم)، برای ماموریتهای کوتاهمدت مناسب میباشد، اما برای حمل وسایل پرتاب فضایی سنگینتر کافی نیست؛ در مقابل، اف-۴ فانتوم II، یک جنگنده دو موتوره چندمنظوره، با حداکثر وزن برخاست ۲۸،۰۳۰ کیلوگرم و ظرفیت حمل بار تا ۸،۴۸۰ کیلوگرم، انعطافپذیری بیشتری دارد.
اف-۴ با برد عملیاتی حدود ۲،۶۰۰ کیلومتر و توانایی پرواز در ارتفاعات بالا (تا ۱۸،۳۰۰ متر)، برای حمل محمولههای سنگینتر و پشتیبانی از ماموریتهای پیچیدهتر، مانند پرتابهای فضایی، مناسبتر است. طراحی مقاوم و موتورهای قدرتمند جنرال الکتریک جی۷۹ اف-۴ (General Electric J79 F-4)، آن را به پلتفرمی ایدهآل برای این کاربرد تبدیل کرده است؛ این هواپیما به دلیل توانایی حمل بار زیاد و پایداری در ارتفاعات بالا، میتواند نقش مهمی در پشتیبانی از پروژههای فضایی ایفا کند.
چرایی پرتاب ماهواره با جنگندهها
استفاده از جنگندههای جت برای پرتاب ماهوارهها، روشی است که به عنوان پرتابهای هواپایه (Air-Launch) شناخته میشود. در این روش، هواپیما (مانند اف-۴ فانتوم) به عنوان سکوی پرتاب عمل میکند و وسیله پرتاب حامل ماهواره را به ارتفاع بالا (معمولا بین ۱۰ تا ۱۲ هزار متر) میبرد، جایی که شرایط جوی و مقاومت هوا کمتر است؛ این رویکرد مزایای فنی متعددی دارد، از جمله دسترسی سریعتر و انعطافپذیری بیشتر برای مشتریان کوچکتر، به ویژه برای ماهوارههای کوچک که معمولا با ماهوارهبرهای بزرگتر به فضا پرتاب میشوند.

این رویکرد چندین مزیت فنی دارد:
۱. کاهش نیاز به سوخت: پرتاب از ارتفاع بالا، نیاز به سوخت ماهوارهبر برای عبور از لایههای متراکم جو را کاهش میدهد؛ زیرا وسیله پرتاب در ارتفاعی شروع به کار میکند که فشار هوا بهطور قابلتوجهی کمتر است؛ این امر کارایی سوخت را افزایش داده و امکان حمل محمولههای سنگینتر را فراهم میکند.
۲. انعطافپذیری در انتخاب مدار: برخلاف پرتابهای زمینی که به مکانهای ثابت پرتاب وابسته هستند، جنگندهها میتوانند از باندهای مختلف پرواز کنند و مسیر پرواز را برای رسیدن به مدارهای خاص تنظیم کنند. این انعطافپذیری برای ماهوارههای کوچک که نیاز به مدارهای خاص دارند، حیاتی است.
۳. سرعت در پرتاب: پرتابهای هواپایه امکان آمادهسازی و اجرای سریعتر را فراهم میکنند که برای مشتریان با نیازهای فوری، مانند پرتاب ماهوارههای ارتباطی یا نظارتی، مزیت بزرگی است.
فرآیند پرتاب ماهوارهها
فرآیند پرتاب ماهواره با اف-۴ فانتوم بهصورت زیر است:
– نصب وسیله پرتاب: وسیله پرتاب که معمولا یک ماهوارهبر کوچک با سوخت جامد یا مایع است، به زیر بال یا بدنه اف-۴ متصل میشود. این ماهوارهبر حامل ماهوارهای با وزن چند صد کیلوگرم میباشد که برای قرارگیری در مدار پایین زمین (ارتفاع ۱۶۰ تا ۲ هزار کیلومتر) طراحی شده است.

– پرواز به ارتفاع پرتاب: اف-۴ با استفاده از موتورهای قدرتمند خود به ارتفاع عملیاتی (معمولا ۱۰ تا ۱۲ هزار متر) صعود میکند. سرعت هواپیما در این مرحله ممکن است به ماخ ۱.۵ تا ۲ برسد که به ماهوارهبر اولیه شتاب اضافی میدهد.
– رها کردن ماهوارهبر: در ارتفاع و سرعت بهینه، ماهوارهبر از هواپیما جدا میشود. این جداسازی معمولا با مکانیزمهای مکانیکی یا هیدرولیکی انجام میشود و ماهوارهبر پس از چند ثانیه تاخیر، موتور خود را روشن میکند تا از هواپیما فاصله بگیرد.
– ورود به مدار: ماهوارهبر با استفاده از موتورهای خود به سمت مدار پایین زمین حرکت میکند و ماهواره را در مدار مورد نظر قرار میدهد؛ این فرآیند معمولا چند دقیقه طول میکشد و به دقت بالایی در هدایت و کنترل نیاز دارد.
نقش هواپیماهای پشتیبانی
هواپیماهای پشتیبانی مانند دیسی-۹ (DC-9) و امدی-۸۰ (MD-80) در عملیات پرتاب نقش مکمل دارند؛ این هواپیماها برای حمل تجهیزات، قطعات یدکی، سوخت ماهوارهبر یا حتی پرسنل پشتیبانی به تاسیسات عملیاتی، مانند مرکز جدید در میدلند، تگزاس، استفاده میشوند؛ همچنین، آنها میتوانند بهعنوان پلتفرمهای نظارتی برای رصد پرتابها یا جمعآوری دادههای پروازی عمل کنند.
مزایای فنی پرتاب هواپایه
۱. کارایی آیرودینامیکی: پرتاب در ارتفاع بالا، جایی که چگالی هوا کمتر است، مقاومت آیرودینامیکی را کاهش میدهد و راندمان ماهوارهبر را بهبود میبخشد.
۲. کاهش زیرساختهای زمینی: برخلاف پرتابهای زمینی که نیازمند پایگاههای پرتاب پیچیده هستند، پرتاب هواپایه تنها به یک باند پرواز استاندارد نیاز دارد.
۳. پاسخگویی سریع: این روش امکان پرتابهای فوری را فراهم میکند که برای ماموریتهای اضطراری یا ماهوارههای با زمانبندی حساس مناسب است.
۴. هزینه کمتر: استفاده از هواپیماهای بازنشسته مانند اف-۴، هزینههای توسعه پلتفرمهای جدید را حذف میکند و مقرونبهصرفه است.
چالشهای فنی در عملیات پرتاب ماهواره
– نگهداری هواپیماهای قدیمی: اف-۴ها، با وجود طراحی مقاوم، هواپیماهایی قدیمی هستند که نیاز به بازسازی، تعمیر و نگهداری تخصصی دارند که شامل بررسی موتورها، سامانههای اویونیک و سازه بدنه میشود.

سازگاری با ماهوارهبرها: اتصال وسایل پرتاب به اف-۴ نیازمند طراحی و آزمایش دقیق نقاط اتصال (Hardpoints) و سامانههای جداسازی است تا ایمنی و دقت پرتاب تضمین شود؛ همچنین لزوم تطبیق محفظههای پرتاب ماهواره با کامپیوتر تسلیحاتی جنگندهها است که البته به دلیل تعامل شرکتها با سازندهها از جمله بویینگ (خریدار جنرال داینامیکس تولیدکننده اف4) چالش قابل حلی است.
– محدودیتهای بار: اگرچه اف-۴ توانایی حمل بارهای سنگینتر از اف-۱۰۴ را دارد، اما همچنان برای ماهوارههای بسیار بزرگ مناسب نیست و به ماهوارههای کوچک (تا چند صد کیلوگرم) محدود است، اما ایده مشابه با جنگندههای سنگینتر مثل میگ ۳۱ میتواند نقش محوری جدیدی در صنعت هوایی ایجاد کند.
– رعایت مقررات: عملیات پرتاب باید با استانداردهای هوانوردی فدرال (FAA) و مقررات بینالمللی تجارت تسلیحات (ITAR) مطابقت داشته باشد که پیچیدگیهای قانونی و فنی را افزایش میدهد، البته قوانین بینالمللی در این زمینه ساکت هستند.
نگاهی به آینده این طرح در صنعت فضایی
بازار ماهوارههای کوچک در سالهای اخیر به دلیل کاربردهای گسترده آنها در ارتباطات، پایش زمین و تحقیقات علمی، رشد قابل توجهی داشته است. تقاضا برای پرتابهای سریع و انعطافپذیر، بهویژه برای مشتریانی با نیازهای خاص، در حال افزایش است. رویکرد استارفایترز (Starfighters) با استفاده از جتهای جنگنده میتواند یک جایگاه منحصربهفرد در این بازار ایجاد کند، بهویژه در رقابت با شرکتهایی مانند اسپیسایکس و راکتلب که بر پرتابهای زمینی متمرکز هستند.

بر اساس اطلاعات موجود، بازار در سال ۲۰۲۴ حدود ۶.۹ میلیارد دلار ارزش داشته و پیشبینی میشود تا سال ۲۰۳۴ به حدود ۳۰.۶ میلیارد دلار برسد که این نشاندهنده یک رشد چشمگیر است.
استفاده از جتهای F-4 فانتوم برای پرتابهای فضایی یک ابتکار نوآورانه توسط استارفایترز اینترنشنال (Starfighters International) است. این طرح با بهرهگیری از تواناییهای فنی F-4، مانند ظرفیت بار بالا و انعطاف پذیری پرواز، امکان پرتاب سریع و مقرون به صرفه ماهوارههای کوچک را فراهم میکند. این روش، جایگزینی انقلابی برای دسترسی به فضا ارائه میدهد و میتواند دسترسی سریع و بنا به تقاضا را برای مشتریان کوچکتر فراهم کند.
با وجود چالشهای فنی و لجستیکی، موفقیت این رویکرد میتواند الگویی جدید برای پرتابهای هواپایه ارائه دهد و در کاهش هزینهها موثر باشد. این مسئله نشاندهنده ظرفیت بالای سرمایهگذاری روی صنعت هوایی است که پلتفرمهای قدیمیتر مانند اف-۴ فانتوم همچنان هم در ماموریتهای مختلف کارآمدی بالایی دارند.
نگاهی به شرکت فضایی استارفایترز
استارفایترز اینترنشنال، شرکتی با نزدیک به سه دهه سابقه، در ابتدا با ناوگان جتهای اف-۱۰۴ استارفایتر برای نمایشهای هوایی و فعالیتهای تحقیق و توسعه شناخته شد. این شرکت از سال ۲۰۰۷ در مرکز فضایی کندی مستقر شده و از باند پرواز شاتل، یکی از بزرگترین باندهای جهان، بهره میبرد.
در حال حاضر، استارفایترز در حال احداث یک مرکز جدید به مساحت ۱۵۰ هزار فوت مربع در میدلند، تگزاس است تا ظرفیتهای خود را برای عملیات پرتاب فضایی گسترش دهد. محدودیتهای اف-۱۰۴ در حمل بارهای سنگینتر، این شرکت را به استفاده از اف-۴ فانتوم سوق داده که تواناییهای بیشتری برای ماموریتهای فضایی ارائه میدهد.