چرا بازیابی موفقیت‌آمیز موشک گامی مهم و رو به جلو برای بشریت است؟

لحظه بازپس‌گیری موشک سوپر هوی. ( ویدئو : اسپیس ایکس)

اسپیس ایکس موشک استارشیپ ۴۰۰ فوتی خود را برای پنجمین بار در ۱۳ اکتبر از پایگاه استاربیس در جنوب تگزاس، ساعت ۸:۲۵ صبح به وقت شرق آمریکا، پرتاب کرد و سپس پس از فرود موفقیت‌آمیز، مرحله اول موشک سوپر هوی را دوباره به کار گرفت.

حدود هفت دقیقه پس از پرتاب، موشک فوق سنگین اسپیس‌ایکس فرود دقیقی داشت و در نزدیکی برج پرتاب مکازیلا معلق ماند، در حالی که برج از بازوهای فلزی خود برای نگه داشتن آن استفاده می‌کرد.

کیت تایس، مدیر سیستم‌های کیفیت مهندسی اسپیس‌ایکس، در جریان گزارش زنده‌ای که در دفتر مرکزی اسپیس‌ایکس در هاثورن، کالیفرنیا، پخش می‌شد و کارمندان اسپیس‌ایکس پشت سر او هورا می‌کشیدند، گفت: « این یک روز تاریخی برای مهندسی است . این دیوانه‌کننده است! در اولین تلاش، ما با موفقیت بوستر سوپر هوی را به برج پرتاب بازگرداندیم .»

صحنه‌ای از بازوی مکازیلا که با موفقیت بوستر سوپر هوی را به دام انداخت. (عکس: اسپیس ایکس)

وقتی موشک ۷۱ متری سوپر هوی در ارتفاع ۶۵ کیلومتری بالای زمین از آن جدا شد، مرحله بالایی موشک به حرکت خود تا ارتفاع نزدیک به ۱۴۵ کیلومتری ادامه داد و با سرعت ۲۷۰۰۰ کیلومتر در ساعت به دور زمین چرخید و طبق برنامه در اقیانوس هند فرود آمد.

پیش از فرود، مرحله‌ی تقویت‌کننده سه موتور رپتور خود را دوباره روشن می‌کند، سرعت نزول خود را کاهش می‌دهد و به سمت برج پرتاب مکازیلا می‌چرخد، جایی که توسط بازوهای مکانیکی، ملقب به «چوپ‌استیک»، در جای خود نگه داشته می‌شود.

آزمایش موفقیت‌آمیز اسپیس‌ایکس بخشی از هدف آن برای توسعه یک موشک کاملاً قابل استفاده مجدد برای انتقال انسان‌ها، تجهیزات علمی و محموله به ماه و فراتر از آن به مریخ است.

اسپیس‌ایکس در حال توسعه‌ی استارشیپ است تا به بشریت در استعمار ماه و مریخ، در کنار دیگر شاهکارهای اکتشافی، کمک کند. این وسیله‌ی نقلیه به گونه‌ای طراحی شده است که کاملاً قابل استفاده‌ی مجدد و سریع باشد (همانطور که با برنامه‌هایی برای فرود آوردن بوستر سوپر هوی روی سکوی پرتاب نشان داده شده است و زمان مورد نیاز بین پروازها را کوتاه می‌کند). به گفته‌ی این شرکت و ایلان ماسک، این ویژگی، همراه با قدرت بی‌سابقه‌ی استارشیپ، می‌تواند انقلابی در پروازهای فضایی ایجاد کند.

ناسا نیز به این وسیله نقلیه اعتقاد دارد و آن را به عنوان اولین فرودگر سرنشین‌دار در برنامه آرتمیس برای کاوش ماه انتخاب کرده است. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، استارشیپ فضانوردان ناسا را برای اولین بار در طول ماموریت آرتمیس ۳ که قرار است در سپتامبر ۲۰۲۶ پرتاب شود، به قمر طبیعی زمین خواهد برد.

چرا موشک‌های قابل استفاده مجدد مهم هستند؟

هزینه پرتاب موشک می‌تواند بسته به عوامل مختلفی از جمله محموله، مقصد و نوع موشک مورد استفاده، بسیار متفاوت باشد. در سال‌های اخیر، میانگین هزینه یک پرتاب از ده‌ها میلیون تا صدها میلیون دلار متغیر بوده است.

هزینه پرتاب موشک‌های فالکون ۹ اسپیس‌ایکس حدود ۶۲ میلیون دلار برای هر پرتاب اعلام شده است، در حالی که موشک‌های بزرگ‌تری مانند فالکون هوی می‌توانند بیش از ۹۰ میلیون دلار برای هر پرتاب هزینه داشته باشند. در بالاترین سطح، ناسا تخمین می‌زند که سیستم پرتاب فضایی (SLS) می‌تواند بیش از ۲ میلیارد دلار برای هر پرتاب هزینه داشته باشد.

وقتی فضاپیما به ارتفاع و سرعت مشخصی رسید، موشک تقویت‌کننده را جدا می‌کند تا وزنش کاهش یابد و از گرانش زمین فرار کند. (تصویر: اسپیس‌ایکس)

در حالی که فناوری فضایی همچنان در حال پیشرفت است، یکی از بزرگترین چالش های امروز، کاهش هزینه پروازهای فضایی است. میزان نیروی کار و مواد مورد نیاز برای طراحی، ساخت، نگهداری و آزمایش یک موشک برای پرتاب موفقیت آمیز، هزینه زیادی دارد.

در حال حاضر، فضاپیماها توسط موشک‌های تقویت‌کننده پرتاب می‌شوند. هر بار که به ارتفاع و سرعت خاصی می‌رسند، به تدریج از هم جدا می‌شوند و وقتی سوخت و نیروی رانش آنها تمام شد، به زمین سقوط می‌کنند تا وزن کاهش یابد. البته این موشک‌های تقویت‌کننده قابل استفاده مجدد نیستند، زیرا فرآیند ورود مجدد به جو اصطکاکی ایجاد می‌کند که گرمای زیادی ایجاد می‌کند و به طور جدی آنها را از بین می‌برد.

استفاده از روش سنتی ساخت موشک برای ماموریت‌های یکبار مصرف، به این هزینه‌ها می‌افزاید، تعداد پرتاب‌ها و مقیاس آنها را کاهش می‌دهد و باعث ایجاد ضایعات می‌شود. یک هواپیمای تجاری را در نظر بگیرید - اگر قرار باشد برای هر پرواز یک هواپیمای جدید ساخته شود، سفر هوایی بسیار گران خواهد بود. بنابراین داشتن موشک‌های قابل استفاده مجدد، اقتصاد و بهره‌وری را متحول خواهد کرد.

برخلاف موشک‌های یکبار مصرف سنتی، موشک‌های قابل استفاده مجدد، مانند استارشیپ، طوری طراحی شده‌اند که بتوان آنها را چندین بار بازیابی و پرتاب کرد.

این موشک‌ها از ویژگی‌هایی مانند موارد زیر استفاده می‌کنند:

فرود با پیشران: مرحله اول موشک با نیروی خود به زمین بازمی‌گردد و به صورت عمودی فرود می‌آید و از موتورهایش برای کاهش سرعت نزول استفاده می‌کند.

طراحی ماژولار: اجزای این موشک به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به راحتی قابل جداسازی و تعمیر بین پروازها باشند.

فناوری سپر حرارتی: موشک‌های قابل استفاده مجدد می‌توانند از مواد پیشرفته سپر حرارتی برای محافظت در هنگام ورود مجدد به جو استفاده کنند.

تولید پیشرفته: موشک‌های قابل استفاده مجدد اغلب از مواد تولیدی پیشرفته برای اطمینان از دوام در طول پرتاب‌های متعدد استفاده می‌کنند.

مزایای اقتصادی موشک‌های قابل استفاده مجدد قابل توجه است. استفاده از موشک‌های قابل استفاده مجدد در مقایسه با موشک‌های سنتی می‌تواند تا ۶۵٪ ارزان‌تر باشد. این مدل نویدبخش کاهش هزینه ماموریت‌هایی مانند استقرار ماهواره، ماموریت‌های تأمین مجدد به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) و ماموریت‌های ماه یا مریخ است.

علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها، موشک‌های قابل استفاده مجدد به رویکردی پایدارتر در اکتشافات فضایی نیز کمک می‌کنند. کاهش تعداد اجزای موشک‌های دور ریخته شده، زباله‌های فضایی، یک مشکل رو به رشد زیست‌محیطی، را کاهش می‌دهد.

علاوه بر این، موشک‌های قابل استفاده مجدد نسبت به موشک‌های یکبار مصرف سوخت کمتری مصرف می‌کنند و این باعث می‌شود که برای محیط زیست بهتر باشند.

کوارتز (منبع: گاردین، NSTXL)

منبع