خط مهندسی
مجله ی آنلاین مهندسی

اسپیس ایکس و پرتاب فالکون هوی – هر آنچه باید بدانید

پرتاب نخستین موشک دنیا با قابلیت استفاده مجدد چه تبعاتی در پی دارد؟

0 137

از شگفت آورترین اتفاقات مورد انتظار بشر می‌توان به پرتاب راکت فالکون هوی (Falcon Heavy) شرکت SpaceX اشاره کرد که این روزها خبر موفقیت آمیز بودن این پروژه به نوعی همه را هیجان زده کرده است.  اگر شما هم علاقمند به تکنولوژی‌های فضایی و مخصوصاً ماجراجویی‌های ایلان ماسک نابغه‌ی سیلیکون ولی هستید، در این نوشته با خط مهندسی همراه باشید.

 

ایلان ماسک که بود و چه کرد؟

ابتدا بد نیست کمی راجع به ایده پرداز این موشک بدانیم. ایلان ماسک زاده‌ی آفریقای جنوبی و از بزرگترین سرمایه گزاران آمریکا در صنعت می باشد.
مخترع و ایده پردازی که پس از جیمز اچ کلارک دومین کارآفرین در سیلیکون ولی بوده و موفق شد سه شرکت با ارزشی بیش از ۱ میلیارد دلار ایجاد کند.

ایلان ماسک زندگی کاری خود را به تکنولوژی‌های فضایی و انرژی‌های جایگزین اختصاص داده است. او ایده‌های مختلفی را اجرا می‌کند و تقریبا همه‌ی آنها هم کاملا موفقیت‌آمیز هستند.
او بنیان گذار شرکت های تسلا موتورز، پی پال (PayPal) و اسپیس ایکس (SpaceX) می‌باشد. توسعه نسل جدید حمل و نقل پر سرعت یعنی  هایپرلوپ(Hyperloop) نیز در برنامه‌ی کاری ماسک قرار دارد.

فالکون-هوی-6

شرکت اسپیس ایکس به رهبری ایلان ماسک، چند سال اخیر را به دنبال اهداف بلندپروازانه فضایی از جمله کاهش هزینه‌های حمل و نقل فضایی و ترغیب مردم برای مهاجرت به مریخ،  به طراحی و توسعه‌ی  سیستم‌های پیشرانه قابل استفاده مجدد RLV یا (Reusable Launch Vehicle ) پرداخت.

تلاش‌های این کمپانی منجر به دستاورد های بزرگی از جمله موشک های فالکون۱ ، فالکون۹ ، فالکون هوی و فضاپیمای دراگون شد.

موفقیت پروژه فالکون هوی در تاریخ ۶ فوریه سال ۲۰۱۸ اتفاق افتاد که بشریت را به رویای سفر به مریخ نزدیک‌تر کرد

 

نخستین راکت دنیا با قابلیت استفاده مجدد (RLV)

 

راکت‌های فضایی دارای دو یا سه بخش هستند. هر مرحله دارای یک موتور و پیشرانه یا بوستر است.
یک راکت برای پرتاب شدن لازم است تا بخشی از بدنه خود را در مسیر از دست بدهد تا با کاهش وزن راحت‌تر بتواند به جاذبه غلبه کرده و از جو خارج شود.

می‌توان گفت در تمامی راکت‌های ساخته شده تا به امروز قسمت‌های جدا شونده مانند ضایعات در خارج از جو باقی مانده یا وارد جو شده و میسوزند و از بین می‌روند که به این سیستم ها، سیستم‌های پرتاب بازشونده یا Expandable Launch Systems می‌گویند.

در مقابل، سیستم‌های پرتاب چندبار مصرف یا Reusable launch systems هستند که این قابلیت را دارا می باشند که قسمت‌های جدا شونده به زمین برگردانده شده و دوباره قابل استفاده جهت پرتاب راکت بعدی باشند. بدیهی است که وجود چنین سیستم‌هایی هزینه‌ی ساخت یک موشک جهت پرتاب دوباره را نزدیک به نصف کاهش می‌دهد.

کمپانی اسپیس ایکس، با چندین آزمایش دریافت که می‌تواند راکت‌های خود را با سرعت مافوق صوت به زمین بازگرداند و موتورهای اصلی راکت (مرحله‌ی دوم) را مجددا روشن کرده و با سرعتی نزدیک به صفر روی پایه‌های خود فرود بیاورد. موردی که در چند مأموریت اخیر اسپیس ایکس به‌خوبی شاهد آن بوده‌ایم.

بلند شدن موفق فالکون هوی (سیستمی که پیش بینی شده هر پرتابش ۹۰ میلیون دلار هزینه داشته باشد) می‌تواند صنعت فضایی را دچار تحولی شگرف نماید.

فالکون-هوی-8

 

ایلان ماسک در کنفرانس خبری ویژه ای که بعد از این پرتاب برگزار شد گفت:

دو شتاب دهنده جانبی فالکون هوی بعد از پرتاب موفق خود روی زمین نشستند. اما شتاب دهنده مرکزی که قرار بود روی یک سکوی دریایی شناور در اقیانوس اطلس فرود بیاید نتوانست روی نقطه مورد نظر قرار بگیرد و در مقابل با سرعت ۴۸۲ کیلومتر بر ساعت با سطح آب برخورد کرد.

 

چه چیزی فالکون هوی را منحصر به فرد کرده است؟

نامگذاری فالکون هوی ریشه در وزن آن دارد که نسبت به فالکون ۹، اختراع پیشین اسپیس ایکس، سنگین‌تر است.
این موشک از سه راکت فالکون ۹ تشکیل شده که هرکدام از آن ها دارای ۹ موتور مرلین می باشند. یعنی فالکون هوی دقیقا ۲۷ موتور مرلین را در خود جای داده است.

با این حساب، فالکون هوی قادر خواهد بود که وزنی معادل ۶۴,۰۰۰ کیلوگرم را با خود به فضا ببرد که این مقدار بیشتر ازظرفیت یک بوئینگ ۷۳۷ با تمامی خدمه و مسافران و چمدان‌هایشان است.

فالکون-هوی-11

 

ویژگی دیگر این موشک که تعجب همگان را برانگیخته، قدرت پرتاب آن است. فالکون هوی با قدرت پیش رانش ۵,۰۰۰,۰۰۰ پوند یا به عبارتی پنج میلیون پوند به فضا پرتاب می‌شود که این رقم دو برابر قدرت پرتاب قدرتمندترین موشک قبل خود یعنی دلتا ۴ هوی می‌باشد که البته هزینه ساخت را به یک چهارم کاهش می‌دهد.

 

جالب است بدانید ناسا برای هر ماموریت پرتاب خود، مبلغ یک میلیارد دلار هزینه می‌کند. در حالی که هزینه ساخت و پرتاب فالکون هوی ایلان ماسک چیزی در حدود ۵۰۰ میلیون دلار تمام شد؛ آن هم برای ۲ پرتاب.

دست آورهای فالکون هوی برای بشریت چیست؟

فرود آوردن راکت‌ها و فضاپیماها، یکی از اساسی‌ترین نیازهای ما برای اکتشاف در منظومه شمسی است که می‌تواند حمل تجهیزات سنگین یا خدمه فضایی را به سطح یک سیاره‌ی جدید امکان‌پذیر کند.
ایده فرود وسایل نقلیه فضایی روی سیارات دیگر، از دهه‌ی ۱۹۶۰ یعنی از زمان شروع برنامه فضایی ماه ایالات متحده آمریکا، یکی از دغدغه‌های اصلی مهندسان و دانشمندان ناسا بوده است.

و اما ارمغان فالکون هوی چیست؟

  • امکان ارسال ماهواره‌های بزرگ تر فراهم می‌شود.
  • ارسال تجهیزات بزرگ ماهواره نظیر خوشه چندهزار عددی برای فراهم نمودن اینترنت پهنای باند جهانی ممکن می‌شود.
  • امکان ارسال ربات های بزرگ‌تر با قابلیت‌های بیشتر به سطح  سیارات نظیر مریخ، مشتری، زحل و اقمار آنها میسر می‌شود.
  • بشر می‌تواند تلسکوپ‌های بزرگ تری را به فضا پرتاب کند.

در واقع اسپیس ایکس با استفاده از بوسترهای قوی که قادر به کنترل فرود هستند، توانسته است به‌خوبی راکت‌های خود را فرود آورده و دوباره از آن‌ها استفاده کند. هدف این کمپانی، حذف کامل چتر نجات در فرود فضاپیماها است که به‌خوبی در آن موفق بوده است. شاید در آینده‌ای نزدیک و در مأموریت مریخ‌نورد ۲۰۲۰، شاهد استفاده از این سیستم‌های فرود روی سطح سیاره‌‌ی سرخ باشیم.

نخستین ماموریت فالکون هوی 

برنامه‌ی اسپیس ایکس برای اولین پرتاب فالکون هوی، تنها فرستادن این راکت به مدار پایین زمین بدون منفجر شدن بود! این مأموریت آزمایشی، تنها برای این انجام شد که قابلیت‌های فالکون هوی را مورد آزمایش قرار دهد. شاید به‌همین دلیل بود که فالکون هوی یک محموله  “تبلیغاتی”  با خود حمل می‌کرد؛ تسلا رودستر همان خودروی قرمز رنگی که اولین طراحی ماسک بود.

هدف اسپیس ایکس برای اولین پرتاب فالکون هوی، تنها فرستادن این راکت به مدار پایین زمین بدون منفجر شدن بود!

 

فالکون-هوی-10

آیا پرتاب فالکون هوی کاملاً موفقیت آمیز انجام شد؟

دو هسته از سه هسته‌ی فالکون هوی پس از پرتاب از راکت جدا شدند. هسته‌ی مرکزی نیز به زمین بازگشت؛ اما این بخش از راکت، قرار بود به اقیانوس اطلس رفته و در یکی از شناورهای بدون سرنشین فرود آید که متاسفانه موفق نشد. دو بخش دیگر با موفقیت در پایگاه‌های پیش بینی شده فرود آمدند که به تنهایی حکم اثباتی برای ناسا بودند.

 

تسلا رودستر و مرد ستاره ای! در فضا

پس از پرتاب فالکون هوی ماسک  اعلام کرد که قسمت بالایی راکت (یعنی بخشی از آن که حامل ماشین و مرد ستاره ایست) با موفقیت فرایند سوختن خود را پشت سر گذاشته و در جایی بین زمین و مریخ استقرار خواهد یافت.

فالکون-هوی-2

تسلا رودستر، خودروی شخصی ایلان ماسک است که طی نخستین پرتاب موشک فالکون هوی مطابق برنامه قرار است در مدار مریخ قرار گیرد. شخص ماسک این محموله‌ را “احمقانه” توصیف کرده است.

خودروی قرمز رنگ تسلا که فالکون هوی را در این سفر همراهی می کند علاوه بر مانکن موسوم به مرد ستاره ای، به چند دوربین فیلم برداری مجهز بود که چشم انداز‌های فوق العاده را به زمین مخابره کرد. ایلان ماسک تصویر زیر را در صفحه اینستاگرام خود منتشر کرد که نشان می‌دهد که خودروی قرمز رنگ ماسک حامل پیامی از سوی بشریت برای فرازمینی‌ها است.

فالکون-هوی-9

مانور شش ساعته و پرخطر این خودرو در فضا همانطور که اطلاع دارید بیشتر برای اثبات قابلیت‌های راکت اسپیس اکس به نیروی هوایی آمریکا بود. اسپیس اکس امیدوار است که قابلیت های فالکون هوی برای ارسال یک سفینه فضایی و فرودش روی مریخ را به اثبات برساند.
در زیر شما را به تماشای ویدئوی جذاب زیر دعوت می‌کنیم که اسپیس ایکس به عنوان طرح مفهومی و پیش بینی شده‌ی فالکون هوی در سایت خود به انتشار گذاشته است.

 

 

با رقبای فالکون هوی از سراسر دنیا آشنا شوید

البته با وجود تعریف و تمجید هایی که تا کنون از فالکون هوی گفته شد (که البته لایق آن است). اسپیس ایکس تنها شرکت فعال در این زمینه نیست.
جف بزوس، که در حال حاضر ثروتمندترین مرد جهان شناخته شده است، در حال طراحی و ساخت یک موشک بزرگ به نام «نیگلن» با ظرفیت بارگیری ۱۳ تن است که قرار است در سال ۲۰۲۰ به پرواز درآید.

اداره کل ملی هوانوردی و فضا ایالات متحده آمریکا یا همان ناسا نیز در حال توسعه  یک سیستم موشک فضایی (SLS) است که ظرفیت و قدرت فضاپیمای اوریون (Orion) را که جدیدترین فضاپیمای سازمان فضایی ناسا برای حمل انسان به فضا و اکتشافات دور دست از جمله سیاره مریخ است، برای فضاپیماهای طولانی‌تر افزایش می‌دهد.

آریان ۵ (Ariane 5) که یک موشک اروپایی و بخشی از خانواده موشک‌های آریانی است نیز از جمله رقیبان فالکون سنگین محسوب می‌شود که قادر است محموله‌هایی به وزن ۱۱ تن را به مدارهای فضایی انتقال دهد.

البته هیچ کدام از راکت های ذکر شده قابلیت استفاده مجدد ندارند.

قدم بعدی اسپیس ایکس چیست ؟

ایلان ماسک اعلام کرده است که بعد از موفقیت نخستین پرتاب، قصد عرضه Falcon Heavy به بازار را دارد. بازاری که در آن همه موشک‌های یک بار مصرف می‌سازند و اسپیس ایکس موشک‌های قدرتمند با قابلیت استفاده مجدد!

ماسک اعلام کرد:
ما می توانیم عملکرد این راکت را به سطح مد نظر هر کدام از مشتریانمان برسانیم و اگر می خواستیم می توانستیم دو شتاب دهنده جانبی دیگر را هم به آن اضافه کرده و یک فالکون سوپر هوی با نیروی رانشی ۴۰ میلیون نیوتن بسازیم.

طبق گفته ماسک اسپیس ایکس توانایی ارسال محموله هایی سنگین تر از یک ماشین به مدار سیاره پلوتو را نیز دارد، چه برسد به مریخ.
نکته قابل توجه دیگر فراهم شدن قابلیت ارسال ماهواره های به مراتب سنگین تر از قبل به مدار زمین است که علوم مختلف از هواشناسی گرفته تا تکنولوژی‌های مخابراتی و نظامی را تحت تاثیر قرار می دهد.
همچنین پیش‌بینی می‌شود که ناسا نیز که با کمبود بودجه دست و پنجه نرم می‌کند، از راکت های فالکون اسپیس ایکس استفاده کند.
در تصویر زیر تصویر واقعی مرد ستاره‌ای را در حال انجام بزرگترین ماجراجویی تاریخ بشر مشاهده می‌کنید.

مرد ستاره‌ای ـ اسپیس ایکسـ فالکون هوی

فالکون هوی احتمالاً هیجان انگیز ترین چیزی بود که تاکنون دیده ام.
شاید به عنوان کسی که در رشته‌های مهندسی درس خوانده و اندکی بیشتر از بقیه غیرممکن بودن این اتفاق را درک می‌کند، همچنان باور کردن همچین اتفاقی همچنان برایمان سخت باشد.

چیزی که ایلان ماسک و فالکونش به ما آموخت این بود که وقایع عجیب و غریب غیر ممکن نیستند و برای به واقعیت پیوستن فیلم‌های علمی و تخیلی نیازی نیست قرن‌ها سپری شوند.

اگر از خواندن این مقاله لذت بردید، خواندن آن را به دوستان خود نیز توصیه کنید. همچنین می توانید به کانال تلگرام خط مهندسی بپیوندید و هر روز با همراه باشید.
گردآوری و نگارش: خط مهندسی