ایران اکازیون:شرکت فضایی خصوصی “اسپیس ایکس”متعلق به “ایلان ماسک” با شروع مونتاژ موتور پیشران موسوم به “سوپر هوی”(Super Heavy) برای موشک بزرگ “استارشیپ” در حال حرکت رو به جلو برای تحقق مأموریت خود به مریخ است.
“ایلان ماسک” مدیرعامل “اسپیس ایکس” اعلام کرد این شرکت این هفته ساخت نمونه اولیه تقویت کننده “سوپر هوی” را آغاز کرده تا گام بزرگی برای رسیدن به سیاره سرخ بر دارد. ماسک در اجلاس مجازی “انسان به مریخ”(Humans To Mars) گفت: این خیلی جالب خواهد بود. وی همچنین از برنامه های شرکت برای ساخت تقویت کننده جدید در آینده نزدیک خبر داد.
پیشران “سوپر هوی” قدرتمندترین پیشران یا تقویت کننده موشک ساخته شده تاریخ خواهد بود. ابعاد این پیشران به راحتی بیشتر از موشک دو مرحله ای “فالکون ۹” یا موشک “فالکون هوی” است و تقریباً ۷۰ متر طول دارد و در صورت پر شدن با اکسیژن مایع و متان، وزن آن تقریبا ۳۵۰۰ تن خواهد بود.
“ماسک” گفت: ظرفیت رانش هدف اسپیس ایکس برای این تقویت کننده تقریبا ۷۵۰۰ تن است که به طور قابل توجهی بیش از دو برابر قدرت موشک های “سترن ۵”(Saturn V) متعلق به مأموریت های آپولو و موشک های “N-۱” شوروی است و همچنین نیروی سه برابری نسبت به موشک “فالکون هوی” دارد.
از نظر مهندسی، اگرچه این پیشران چندین برابر قدرتمندتر و بزرگتر است، اما “سوپر هوی” از لحاظ فنی ساده تر از “فالکون هوی” خواهد بود، چرا که از یک هسته واحد استفاده می کند و از همان حلقه‌های ساده استفاده شده برای ساخت نمونه‌های اولیه استارشیپ ساخته شده که باعث می شود ساخت “سوپر هوی” احتمالاً هزینه کمتری نسبت به “فالکون هوی” داشته باشد.
تاکنون آخرین نمونه اولیه اسپیس ایکس موفق شده تنها حدود ۱۵۰ متر از زمین بلند شود، اما “استارشیپ” فضاپیمایی است که می خواهد مردم را به ماه، مریخ و فراتر از آن ببرد. بنابراین اسپیس ایکس برای سفر به فضای عمیق باید استارشیپ را به یک تقویت کننده مرحله اول مجهز کند که قادر باشد محموله‌های بی‌سابقه‌ای را با خود بلند کند. اگرچه “سوپر هوی” موتورهای کمتری نسبت به برنامه‌ریزی اولیه دارد، اما هنوز هم می‌تواند به جای ۳۱ موتور رپتور، ۲۸ موتور رپتور داشته باشد.
“ماسک” گفت: این هنوز هم تعداد زیادی موتور است. وی همچنین گفت که ممکن است در نهایت این موتورها بتوانند ۲۰۰ برابر وزن خود را بلند کنند. نمونه اولیه موشک استارشیپ احتمالاً سال آینده به پرواز درخواهد آمد. “ماسک” گفت: اولین نمونه ها ممکن است کار نکنند. این یک قلمروی فتح نشده است. هیچکس تاکنون یک موشک مداری کاملاً قابل استفاده مجدد نساخته است و داشتن چیزی به اندازه دو برابر موشک “سترن ۵” که کاملا قابل استفاده مجدد باشد، واقعاً مسئله دیگری است. این عمیق است. این دروازه ورود به کهکشان یا حداقل خروج از منظومه شمسی است.
“ایلان ماسک” به معنای واقعی کلمه در حال مقدمه چینی برای انجام سفرهای فضایی عمیق است تا انسان را به اعماق فضا ببرد. پروژه استارشیپ بلندپروازانه‌ترین پروژه انسان در فضا طی سال‌های اخیر به شمار می‌رود. ظرفیت فضاپیمای استارشیپ که قرار است انسان را به مریخ ببرد اندازه فضای بزرگترین هواپیمای مسافربری جهان یعنی ایرباس ۳۸۰ است.
فضاپیما استارشیپ دارای قابلیت چندین‌بار استفاده است. این فضاپیما زمانی که روی موشک سوپرهوی قرار گیرد به ارتفاع ۱۲۰ متر می‌رسد و می‌تواند در هر بار پرتاب ۱۰۰ فضانورد را به سمت مریخ روانه کند. این فضاپیما همچنین قادر است ۱۵۰ تن محموله را برای ارسال به مریخ حمل کند.
استارشیپ قرار است حدود هزار متر مکعب فضای قابل استفاده داشته باشد، که اندازه‌ای در حد داخل ایرباس ۳۸۰، یعنی بزرگترین هواپیما مسافربری جهان است. دو نکته مهم در این فضاپیمای جدید، ساخت بدنه و سپر حرارتی و البته موتورهای آن است.
بدنه و سپر حرارتی
مهندسان اسپیس‌ایکس می‌خواهند بدنه فضاپیما را مانند آینه طراحی کنند تا با بازتابش گرما، سبب خنک‌سازی بدنه فضاپیما شوند. این مهندسان قصد دارند از آلیاژ خاصی از فولاد در ساخت بدنه این فضاپیماها استفاده کنند. مشکل آنجاست که فولاد برای چنین سفری بسیار سنگین است. اما مهندسان قصد دارند با استفاده از ترکیبات جدید این مشکل را حل کنند.
در طراحی ابتدایی هدف‌گذاری شده تا استارشیپ با سرعت حدود ۳۰ هزار کیلومتر در ساعت به جو مریخ و زمین وارد شود. با چنین سرعتی دمای بدنه به حدود ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد خواهد رسید. فولاد در دمای بالای هزار درجه سانتیگراد شروع به ترکیب با اکسیژن می‌کند و خورده می‌شود و در دمای بالای ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد ذوب می‌شود.
برای حل این مشکل مهندسان قصد دارند بدنه را با سوخت مایع خنک کنند. بر اساس این طرح مهندسان این شرکت، سوخت مایع را از روزنه‌هایی در بدنه فولادی تعریق می‌کنند و با شکل گرفتن یک لایه از مایع، گرما کاهش پیدا خواهد کرد تا به بدنه آسیبی وارد نشود. این طرح، از سیستم تعرق بدن انسان شبیه‌سازی شده است.
موتور استارشیپ
تا کنون تست‌های اولیه موتور و بخش‌های اولیه سازه در حال آزمایش است. استارشیپ در نهایت قرار است از بیش از ۳۰ پیشرانه استفاده کند. بخشی از پیشرانه‌ها روی موشک سوپرهوی و بخشی در فضاپیمای استارشیپ قرار می‌گیرند. پیشرانه این فضاپیما رپتور نام دارد. شش عدد از این پیشرانه‌ها در بدنه نهایی استراشیپ قرار خواهند گرفت که سه عدد در خلاء قرار است کار کنند.
طرح اصلی این پیشرانه در اصل متعلق به دانشمندان روس است طرحی برای دهه ۶۰ میلادی که البته روس‌ها از آن در نهایت استفاده نکردند و در حد طرح باقی ماند. به دلیل حرارت بالا در بخشی خروجی موشک در موتور موشک‌های کنونی سوخت بیشتری برای خنک‌کاری موتور تزریق می‌شود این عامل سبب می‌شود موشک‌ها سوخت بیشتری حمل کنند.
در پروژه‌های فضایی افزایش بار مانند سم عمل می‌کند و توانایی‌های موشک و موتور را کاهش می‌دهد. این عامل شاید برای رسیدن به مدار زمین یا رسیدن به ماه چندان چالش‌برانگیز نباشد اما برای سفرهای طولانی فضایی مانند سفر به مریخ که چندین ماه طول خواهد کشید، مدیریت سوخت بسیار مهم است.
در طرح دانشمندان روس سوخت به جای تزریق بیشتر، در مداری مشخص، دور نقاط گرم شونده پیشرانه و خروجی برای خنک‌کاری می‌چرخد. البته این ایده در ظاهر ساده، پیچیدگی‌های فنی زیادی دارد. موتورهای استارشیپ که هم اکنون در حال تست هستند از این روش استفاده می‌کنند.
سوخت این موتور فضایی از ترکیب متان و اکسیژن است. تا کنون موشک‌ها اغلب از سوختی استفاده می‌کردند که شبیه نفت سفید است و سوخت موشک نام دارد. اما سوخت موتور استارشیپ کاملا متفاوت است. متان نسبت به سوخت کنونی چگالی بیشتری دارد که سبب افزایش بازده در مخازن سوخت می‌شود که برای سفرهای بلند فضایی مورد نیاز است.
نکته دیگر این است که در مریخ می‌توان متان تولید کرد عاملی که سبب می‌شود افرادی که قرار است در این سیاره ساکن شوند، توانایی داشته باشند با ایجاد زیرساخت، این فضاپیما را سوخت‌گیری و برای ماموریت‌های دیگر آماده کنند. یکی دیگر از نکات مهم در موتور استارشیپ افزایش ضریب تراکم در محفظه احتراق است. هرچه بتوان ضریب تراکم را در موتور بالا برد راندمان و در نهایت قدرت افزایش پیدا می‌کند و اسپیس ایکس در تلاش است بهترین موتور را با بالاترین کارایی که بشر تا کنون ساخته است توسعه دهد.
سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: SpaceX Starship , interestingengineering.com
