فضاپیمای «استارشیپ» ایلان ماسک چیست؟
رویداد۲۴| حسین فلاحی: ایلان ماسک در حال توسعه وسیله نقلیهای است که میتواند یک انقلاب اساسی در سفرهای فضایی ایجاد کند. استارشیپ، یک سیستم حمل و نقل با قابلیت استفاده مجدد خواهد بود که قادر به حمل حداکثر ۱۰۰ نفر به سیاره سرخ است. در ادامه این مقاله نگاهی به این پروژه استارشیپ خواهیم انداخت.
پیش به سوی یک تمدن فضایی
هدف بنیادین اسپیسایکس ایلان ماسک (SpaceX)، چندسیارهای کردن حیات است. ماسک معتقد است که در صورت وقوع فاجعهای بزرگ برای زمین مانند برخورد یک سیارک، سکونت انسانها در سیارات دیگر مانند مریخ، میتواند تمدن بشری را حفظ کند. او در سال ۲۰۱۶ گفت: «تاریخ در دو مسیر متفاوت پیش خواهد رفت. یک مسیر این است که برای همیشه در زمین بمانیم و سرانجام با رویدادی که منجر به انقراض میشود، مواجه شویم و گزینه دیگر این است که به تمدنی فضایی و گونهای چندسیارهای تبدیل شویم.»
استارشیپ چیست؟
فضاپیمایی که استارشیپ نام دارد در زمان پرتاب بر روی موشکی به نام سوپر هوی (Super Heavy) قرار میگیرد. این سیستم ترکیبی ۱۲۰ متر (۳۹۴ فوت) ارتفاع دارد که به آن استارشیپ نیز گفته میشود. این وسیله نقلیه از جنس فولاد ضد زنگ با دماغه مخروطی و بالههای فرود خود، شبیه موشکهای عصر طلایی داستانهای علمی تخیلی است.
بیشتر بخوانید: مشخصات بمب افکن B1 لنسر | بمب افکنی که آمریکا دیشب برای نخستین بار با استفاده از آن به ایران حمله کرد
در قسمت عقب این وسیله نقلیه ۵۰ متری (۱۶۰ فوت)، شش موتور رپتور بسیار کارآمد وجود دارد که طی یک دهه توسط اسپیس ایکس توسعه یافتهاند. احتراق به صورت مرحلهای انجام میشود و طراحی موتور، میزان سوخت هدر رفته را کاهش میدهد.
در وسط وسیله نقلیه، مخازن سوخت قرار دارند. این مخازن محل ذخیره سوخت متان مایع (CH۴) و اکسیژن مایع (O۲) برای رپتورها هستند. سوخت رپتورها متان است و اکسیژن به عنوان یک اکسیدکننده، باعث سوختن سوخت میشود. این ترکیب متالوکس (Methalox) نامیده میشود.
انتخاب سوخت برای موتورهای موشک غیرمعمول است، اما متان میتواند نیروی رانش زیادی تولید کند. همچنین با توجه به طرحهای ماسک در مریخ، این یک انتخاب محتاطانه است. در قسمت جلوی فضاپیما، یک محفظه بار بزرگ وجود دارد که قادر به حمل محمولههای بزرگ یا افراد به مقاصد در اعماق فضا خواهد بود.
موشک سوپر هوی چیست؟
«سوپر هوی»، با طول ۷۰ متر (۲۳۰ فوت)، با سوخت «متالاکس» (ترکیب متان و اکسیژن مایع) فوقسرد پر میشود. نیروی پیشران این موشک توسط حدود ۳۳ موتور رپتور تأمین میشود که به حداکثر نیروی پیشران بیش از ۷۰ مگانیوتن (۱۶ میلیون پوند) دست مییابد. این موشک باید قادر باشد دستکم ۱۰۰ تن محموله و احتمالاً تا ۱۵۰ تن را به مدار پایین زمین حمل کند.
این ویژگی، موشک «سوپر هوی» را قدرتمندتر از پرتابگر عظیم «ساترن ۵» (Saturn V) میسازد که در دهههای ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ برای مأموریتهای آپولو به ماه مورد استفاده قرار میگرفت.
پرتاب و پر کردن مجدد
همزمان با صعود از سکوی پرتاب، سیستم ترکیبی استارشیپ شروع به حرکت به سمت مدار مورد نظر میکند. هنگامی که مرحله بالایی در فضا جدا میشود، سوپر هوی در حین سقوط به سمت زمین واژگون میشود. سازههای فولادی به نام "بالههای شبکهای" که به کنارههای بوستر متصل هستند، به هدایت مرحله موشک به سمت سکوی پرتاب کمک میکنند تا بتوان دوباره آن را به پرواز درآورد. یک جفت بازوی فولادی از برج پرتاب بیرون میاید و بوستر مصرف شده روی این بازوها میافتد. مرحلهٔ فوقانی «استارشیپ» میتواند پس از جدا شدن در یک «مدار پارکینگ» (مدار انتظار) قرار گیرد تا امکان سوختگیری مجدد آن فراهم شود.
استارشیپ چه کاربردی دارد؟
برای سفرهای طولانیمدت رفت و برگشت به مریخ که هر مسیر آن ممکن است تا ۹ ماه طول بکشد، ماسک قصد دارد حدود ۴۰ کابین در بخش محموله، واقع در قسمت جلوییِ مرحلهی بالاییِ فضاپیما، تعبیه کند. به گفته ماسک میتوان پنج یا شش نفر را در هر کابین اسکان داد، اما در حالت معمول، دو یا سه نفر در هر کابین جای میگیرند؛ بنابراین ظرفیت اسمی هر پرواز به مریخ حدود ۱۰۰ نفر خواهد بود.
بخش محموله همچنین شامل فضاهای مشترک، فضای ذخیرهسازی، آشپزخانه و پناهگاهی خواهد بود که افراد بتوانند در آن گرد هم آیند و در برابر طوفانهای خورشیدی که طی آن خورشید ذرات باردارِ زیانباری را به فضا پرتاب میکند در امان بمانند.
نسخهی بدون سرنشین (یا باری) استارشیپ دارای محفظهی محمولهای است که همچون دهان تمساح باز میشود. این ویژگی امکان استفاده از آن برای پرتاب ماهوارهها را فراهم میکند. اسپیساکس میگوید ظرفیت عظیم حمل محموله، فرصتهایی را برای انواع جدیدی از مأموریتهای علمی رباتیک ایجاد میکند که از جمله تلسکوپهایی بزرگتر از رصدخانه «جیمز وب» (که جانشین هابل است و در دسامبر ۲۰۲۱ پرتاب شد).
این سیستم همچنین میتواند برای گردشگری فضایی مورد استفاده قرار گیرد. این فضاپیما همچنین قادر به انجام سفرهای پرسرعت میان مقاصد مختلف روی کره زمین خواهد بود. به گفته ماسک استارشیپ در نهایت میتواند انسانها را به مقاصدی در «منظومه شمسی وسیعتر»، از جمله سیارات غولپیکر گازی مانند مشتری، منتقل کند. اما این همچنان یک هدف بلندمدت باقی میماند.
مرحله فوقانی (بخش اصلی فضاپیما) چگونه فرود میآید؟
مهندسان برای بازگرداندن سایر فضاپیماها به زمین، یا از چتر نجات استفاده کردهاند و یا فضاپیما را طوری طراحی کردهاند که بتواند روی باند فرودگاه بنشیند. اما مرحله فوقانی «استارشیپ رویکرد متفاوتی دارد. هنگامی که این فضاپیما برای فرود روی زمین آماده میشود، ابتدا با زاویه ۶۰ درجه وارد جو شده و سپس در وضعیتی افقی، به اصطلاح با «شکم» (سطح جانبی) به سمت زمین سقوط میکند.
این شیوه بازگشت، برای کاهش سرعت نزول فضاپیما کاملاً به جو متکی است. نقطه ضعف این روش آن است که استارشیپ در این پیکربندی، ذاتاً ناپایدار است. استارشیپِ اسپیساکس پیش از روشن کردن موتورها برای چرخش و قرارگیری در وضعیت عمودی، با سطح جانبی به سمت زمین سقوط میکند.
بنابراین، این فضاپیما برای کنترل فرود خود از چهار بالچه فولادی (فلپ) استفاده میکند که در نزدیکی بخشهای جلویی و عقبی آن تعبیه شدهاند. عملکرد این بالچهها بسیار شبیه به استفاده چتربازان از دستها و پاهایشان برای کنترل وضعیت بدن در حین سقوط آزاد است. با نزدیک شدن استارشیپ به زمین، سرعت آن باید به اندازهای کاهش یافته باشد که بتواند با روشن کردن موتورها، وضعیت خود را به حالت عمودی تغییر دهد. سپس فضاپیما از موتورهای رپتور به عنوان پیشرانههای معکوس استفاده میکند تا مسیر فرود را هدایت کرده و با ایمنی کامل روی پایههای فرود خود بنشیند. ماسک میگوید که میتوان از این رویکرد کلی برای فرود ایمن استارشیپ بر روی سطح هر سیارهای در منظومه شمسی استفاده کرد.
با این حال، ممکن است در آینده نیازی نباشد که استارشیپهای در حال بازگشت به زمین (و شاید سایر مقاصد) مانور چرخش را انجام دهند. در عوض، این فضاپیماها میتوانند هنگام نزدیک شدن به زمین، توسط بازوهای فولادی برج پرتاب گرفته و مهار شوند؛ درست همانطور که برای بوستر سوپر هوی انجام میشود.
