8 دقیقه
پرتاب یازدهم استارشیپ از اسپیسایکس با هدف برنامهریزیشده برای فرود مرحله بالایی در اقیانوس هند و فرود تقویتی در خلیج مکزیک به پایان رسید؛ گامی قابلمشاهده در مسیر رقابت شرکت با زمانبندی مأموریتهای قمری ناسا. این پرواز هم نشاندهنده پیشرفت بود و هم یادآوری تازهای از موانع مهندسی باقیمانده که میان موفقیتهای نمونهاولیه و تبدیل یک فرودگر قمری بهصورت عملیاتی فاصله ایجاد میکنند.
پرتاب در ساعت طلایی و فرود نمادین
پرتاب از مجتمع جنوب تگزاس اسپیسایکس درست پس از ساعت 18:25 بهوقت محلی انجام شد و مجموعه استارشیپ مراحل برنامهریزیشده را اجرا کرد: بوستر Super Heavy جدا شد و در آبهای خلیج فرودی کنترلشده داشت، در حالی که مرحله بالایی ـ همان وسیلهای که معمولاً «استارشیپ» نامیده میشود ـ به فضا رسید، محمولههای شبیهسازیشده را مستقر کرد و در نهایت پس از حدود یک ساعت از برخاستن، مجدداً وارد جو شد و در اقیانوس هند فرود آمد. این عملیات شامل رهگیری و کنترل مراحل مختلف با استفاده از تلهمتری لحظهای، ویدئوی زنده و سامانههای ردیابی بود که بازخوانی عملکرد موتورها و سیستمها را برای مهندسان ممکن ساخت.
این مأموریت بهطور نزدیکی از الگوی پرواز موفق اوت پیروی کرد و نشاندهنده پایان این دور از نمونههای فعلی بود. اسپیسایکس تأیید کرده که آزمایش بعدی نسخهٔ 3 وسیله را معرفی خواهد کرد؛ رویکردی تکراری در توسعه که هدفش سر و سامان دادن به یکی از جاهطلبانهترین معماریهای موشکی ساختهشده تا امروز است. در این روند تکراری، هر تست دادههای عملیاتی جدید، بازخورد طراحی و اطلاعات درباره قابلیتاعتماد را فراهم میآورد که در طراحی نسخههای بعدی وارد خواهد شد.
موشک استارشیپ 38 اسپیسایکس در جریان یازدهمین پرواز آزمایشی.
اهمیت این آزمایش برای آرتمیس و بازگشت انسانی به ماه
ناسا طراحی اصلاحشدهٔ استارشیپ را بهعنوان فرودگر قمری برای مأموریتهای آرتمیس برگزیده است و به همین دلیل هر آزمایش موفق برای زمانبندیهای این آژانس اهمیت حیاتی دارد. استارشیپ از نظر ابعاد و توانایی منحصربهفرد است: در حال حاضر یکی از بزرگترین و قدرتمندترین معماریهای موشکی در جهان است که برای حمل بار سنگین و خدمه فراتر از مدار پایین زمین طراحی شده است. این مقیاس شامل سازهای با قابلیت بارگذاری بالا، قوای محرکه متعددِ رانشگر رپتور و محفظههای سوخت بزرگ است که الزامات جدیدی برای طراحی، ایمنی و نگهداری پدید میآورد.
در این پرواز اسپیسایکس دوباره عناصر عملیاتی اصلی را نشان داد؛ از جمله بازیابی بوستر در اقیانوس، جداسازی مراحل، پرواز در ارتفاع بالا و استقرار محمولهها. هر یک از این گامها سختافزار و نرمافزاری را تأیید کردند که پایهٔ مأموریتهای دوربرد خواهد بود، شامل پروفیلهای انتقال به مدار ماه و فرود که ناسا برای فرود سرنشیندار آرتمیس بر روی سطح ماه متکی خواهد بود. علاوه بر این، دادههای جمعآوریشده درباره دینامیک پرواز، واکنش موتورها و عملکرد آیرودینامیکی در مرحله برگشتی برای طراحی شیلد حرارتی و رویههای تعمیر و نگهداری اهمیت دارد.
پرتاب موشک استارشیپ 38 اسپیسایکس در جریان یازدهمین پرواز آزمایشی، از جزیره ساث پادر در تگزاس مشاهده شده است.
موانع مهندسی باقیمانده: شیلدهای حرارتی، سوختگیری در مدار و قابلیت اطمینان
با وجود پیروزیهای مرحلهای، وظایف فنی بزرگ همچنان پابرجا هستند. دو موضوع برجسته از بقیه مهمتر بهنظر میرسند و مسیر موفقیت استارشیپ در مأموریتهای قمری و مریخی را تعیین خواهند کرد.
شیلد حرارتی مداری قابل استفاده مجدد
گرمایش هنگام بازگشت با سرعتهای مربوط به بازگشت از ماه نیازمند یک سامانهٔ محافظ حرارتی بادوام و قابل استفادهٔ مجدد است. ایلان ماسک خود شیلد حرارتی مداری را سختترین عنصر معرفی کرده و اشاره کرده که بازسازی شیلد حرارتی شاتل فضایی بین پروازها ماهها طول میکشید. برای اینکه استارشیپ بتواند بهصورت مکرر و اقتصادی پرواز کند، مهندسان باید قابلیت بازگشت سریع و بازچینش مجدد شیلد را بهصورت اثباتشده نشان دهند. این شامل مواد، طراحی شکافها و تایلها، سیستمهای سنجش آسیب و روشهای تعمیر سریع در زمین یا پلتفرمهای دریایی است.
سوختگیری در مدار با پیشران کرایوژنیک
برای فرستادن استارشیپ فراتر از مدار زمین با بار و خدمهٔ کامل، برنامهٔ اسپیسایکس بر تأمین سوخت در مدار با استفاده از پروازهای تانکر که سوخت فوقسرد را انتقال میدهند مبتنی است. این تکنیک تاکنون در مقیاسی که برای مأموریتهای ماه یا مریخ مورد نیاز است اجرا نشده است. پانل مشورتی ایمنی هوافضای ناسا این مانور را بهعنوان خطری برنامهریزیشده ارزیابی کرده و بر تازگی و ماهیت حیاتی سوختگیری در مدار برای موفقیت مأموریت تأکید نموده است. چالشهای فنی شامل کنترل تلفات تبخیر سوخت، همگامسازی مانورهای مانور و اتصال در شرایط میکروجاذبه، و طراحی رابطهای سوختگیری قابل اطمینان است.
زمینه برنامهای: زمانبندیها، سیاست و رقابت
برنامه آرتمیس هدف بازگرداندن انسان به ماه را دنبال میکند و آرتمیس III در ابتدا برای میانهٔ 2027 هدفگذاری شده بود. فشارهای سیاسی و رقابت بینالمللی این برنامه زمانی را پیچیدهتر کردهاند. مقامهای آمریکایی، از جمله سرپرست موقت ناسا، علناً بر عزم برای حفظ رهبری در فضا تأکید کردهاند، در حالی که کمیتهها و مدیران سابق هشدار دادهاند که تأخیرها میتوانند شانس پیشی گرفتن از تلاشهای ملی رقبای دیگر برای رسیدن به ماه را کاهش دهند. این بعد سیاسی باعث شده هزینهٔ برنامه، تعهد بین بخشی و اولویتبندی منابع به موضوعات کلیدی تبدیل شود.
قرارداد چند میلیارد دلاری اسپیسایکس برای توسعهٔ فرودگر قمریِ استارشیپ مرکز برنامههای ناسا است. هر پروازی که انتخابهای طراحی را تأیید کند به کم کردن عدم قطعیت فنی کمک میکند، اما توالی شکستها و انفجارهای پرهیجان در آزمونهای پیشین سؤالاتی درباره امکان تحقق زمانبندیهای بلندپروازانه مطرح کرده است. علاوه بر این، ارزیابیهای ایمنی، مقررات زیستمحیطی و بررسیهای حسابرسی بر مسیر توسعه و تصویب نهایی فرایندها تأثیرگذار خواهند بود.
جزئیات مأموریت و مشاهدات
پرتاب یازدهم تعدادی از عملیات مأموریتی مشابه با آزمایشهای قبل را تکرار کرد: جداسازی مراحل، رهاسازی محموله (ماکتهای ماهوارهای) و بازورود کنترلشده و فرودهای دریایی. مرحله بالایی عمداً بازیابی نشد که تصمیمی مرتبط با برنامه آزمایشی و کاهش ریسک در فازهای آزمایشی اولیه است. مهندسان اسپیسایکس با مشاهدهٔ تأیید رویدادهای مرحلهای از طریق تلهمتری و ویدیوی زنده دستبهدست به تشویق پرداختند؛ نشانهای که اهداف آزمایش تا حد زیادی حاصل شدهاند. از منظر عملیاتی، این پرواز دادههای ارزشمندی درباره همگرایی سامانهها، عملکرد موتورها در مراحل مختلف و رفتار ساختاری در طی مانورهای جداسازی فراهم کرد.
دیدگاه کارشناسی
دکتر النا اورتیز، یک مهندس ارشد سامانههای ساختگی با دو دهه تجربه در یکپارچهسازی فضاپیما (نمونهٔ فرضی)، اینگونه اظهار نظر میکند: «آنچه اکنون اهمیت دارد ثبات عملکرد است. پروازهای موفق منفرد ارزشمندند، اما عملکرد قابلپیشبینی در طول بسیاری از مأموریتها همان نقطه عطفی است که یک نمونهاولیه را به یک وسیلهٔ عملیاتی تبدیل میکند. سوختگیری در مدار و یک شیلد حرارتی بادوام تکنولوژیهای تعیینکننده برای مأموریتهای قمری و مریخی هستند.»
پرواز یازدهم استارشیپ گامی قابل توجه در یک کمپین طولانی آزمایشی محسوب میشود. این پرواز بخشی از عدم قطعیتهای فنی را کاهش داد و قابلیت تکرارشوندگی در مانورهای کلیدی را نشان داد، اما همزمان تأکید کرد که چندین سامانهٔ اثباتنشده هنوز در مسیر بحرانی قرار دارند. برای ناسا و اسپیسایکس، راه دستیابی به یک فرود انسانی روی ماه به اندازهٔ پروازهای منفرد چشمگیر، به اثباتهای متعدد، قابلاطمینان و تکرارپذیر وابسته است؛ از جمله تستهای محیطی، آزمونهای موتوری، ارزیابی عمر مفید قطعات و پروتکلهای تعمیر و نگهداری سریع.
از منظر فنی و مهندسی، ادامهٔ تستهای آزمایشی، تحلیل دادههای پرواز و اجرای برنامههای ارتقایی نسخهها اقدامی ضروری است. تیمهای مهندسی باید بین نیاز به سرعت در ارائهٔ قابلیتها و الزام به رعایت استانداردهای ایمنی و قابلیت اعتماد تعادل برقرار کنند. در عمل، این به معنی سرمایهگذاری در زیرساختهای بازیابی دریا، ظرفیتهای تعمیر سریع، سامانههای تست غیرمخرب و مطالعات طولی روی مواد حرارتی و ساختارهاست. در نهایت، موفقیت در مأموریتهای آرتمیس مستلزم همگرایی فناوریهای نوین، مدیریت ریسک دقیق و همکاری نزدیک میان نهادهای دولتی، پیمانکاران خصوصی و جامعهٔ علمی خواهد بود.
منبع: sciencealert
ارسال نظر