تصویر: فضانورد تریسی کالدول دایسون در ایستگاه فضایی بین المللی با منظره ای که بسیاری دیگر از این مناظر احتمالاً به زودی مشاهده می شود. ناسا / تریسی کالدول دایسون / WIkimediaCommons

برای اکثر مردم رسیدن به ستاره ها، رؤیایی بیش نیست. اما در 5 مه 2021، شصتمین سالگرد اولین پرواز زیر مداری، این رؤیا کمی قابل تحقق شد.
فضا نوردان به فضا خواهند رسید اما وارد مدار نخواهند شد، بنابراین پروازهای آنها زیر مداری است.شرکت فضایی بلو اوریجین (Blue Origin) اعلام کرد که فروش بلیط پروازهای زیر مداری یا سابوربیتال (suborbital) به لبه فضا را آغاز می کند. اولین پرواز برای 20 ژوئیه برنامه ریزی شده است و شرکت جف بزوس یک بلیط با بالاترین پیشنهاد را به حراج می گذارد.

اما هر کسی که پیشنهاد را برنده شود اولین گردشگر در فضا نخواهد بود.

در 28 آوریل 2001، دنیس تیتو، یک تاجر ثروتمند، 20 میلیون دلار برای صندلی در یک فضاپیمای سایوز روسی پرداخت که اولین گردشگری باشد که از ایستگاه فضایی بین المللی بازدید می کند. در طول 20 سال پس از آن فقط هفت غیر نظامی این روند را دنبال کرده اند، اما این تعداد قرار است تنها در 12 ماه آینده دو برابر شود.

ناسا مدت هاست که در بازی با جهانگردان فضایی مردد است، بنابراین روسیه - که به دنبال منابع مالی پس از جنگ سرد در دهه 1990 و 2000 است - تنها گزینه موجود برای کسانی است که به دنبال این نوع ماجراجویی شدید هستند. با این حال، به نظر می رسد ظهور شرکت های خصوصی فضایی باعث می شود تا افراد عادی تجربه فضا را آسان بیابند.

از دیدگاه من به عنوان یک تحلیلگر سیاست های فضایی، اعلامیه های اخیر شرکت هایی مانند Blue Origin و SpaceX آغاز دوره ای است که در آن افراد بیشتری می توانند فضا را تجربه کنند. این شرکت ها به امید ساختن آینده ای برای بشریت در فضا در تلاشند تا از گردشگری فضایی به عنوان راهی برای نشان دادن ایمنی و قابلیت اطمینان سفرهای فضایی به عموم مردم استفاده کنند.
دستیابی به فضا در فضا پیماهای خصوصی یک نقطه عطف مهم در تاریخ بشریت است.

تصویر: سه مرد در ایستگاه فضایی بین المللی شناور هستند. دنیس تیتو، در سمت چپ در کنار دو فضا نورد روسی، اولین شهروند خصوصی بود که به فضا رفت - و او بیش از یک هفته در ایستگاه فضایی بین المللی بود. NASA / WikimediaCommons

توسعه جهانگردی فضایی

پروازها به فضا مانند پرواز دنیس تیتو به یک دلیل گران هستند. یک موشک باید سوخت بسیار پر هزینه ای را بسوزاند تا به اندازه کافی سریع و بلند بتواند وارد مدار زمین شود.

یکی دیگر از احتمالات ارزان تر، پرتاب suborbital است، با موشکی که به اندازه کافی بالا می رود تا به لبه فضا برسد و سپس درست برگردد پایین. این همان نوع پروازی است که Blue Origin اکنون ارائه می دهد. در حالی که مسافران در یک سفر زیر مداری زندگی بی وزنی و مناظر باورنکردنی را تجربه می کنند، این پرتاب ها در دسترس تر هستند.
"suborbital" دقیقاً چیست؟ به بیان ساده، این بدان معناست که اگر چه این وسایل نقلیه از مرز نامشخص فضا عبور خواهند کرد، اما پس از رسیدن به آنجا سرعت آنها آن قدر زیاد نخواهد بود که در فضا بمانند.دشواری و هزینه هر یک از گزینه ها باعث شده است که به طور سنتی، فقط دولت های ملی قادر به کشف فضا باشند. این از دهه 1990 با ورود یک سری کار آفرینان به عرصه فضا تغییر کرد. سه شرکت به سرپرستی مدیران عامل میلیاردر به عنوان بازیگران اصلی مطرح شده اند: Blue Origin ، SpaceX وVirgin Galactic . اگر چه هیچ کدام از آنها اشخاص خصوصی پرداخت کننده هزینه های شخصی را به فضا نبرده اند، اما همه انتظار دارند که این کار را در آینده نزدیک انجام دهند.

میلیاردر انگلیسی، ریچارد برانسون، برند خود را نه فقط در تجارت بلکه در عشق به ماجراجویی نیز بنا نهاده است. در طی گردشگری فضایی، برانسون حامل این هر دو شخصیت خود بوده است. وی پس از خرید SpaceShipOne - شرکتی که با ساخت اولین سفینه قابل استفاده مجدد، جایزه انصاری X را از آن خود کرد - Virgin Galactic را تأسیس کرد. از آن زمان، Virgin Galactic به دنبال طراحی، ساخت و پرواز یک SpaceShipTwo بزرگ تر است که می تواند حداکثر شش مسافر را در یک پرواز suborbital حمل کند.

تصویر: یک سفینه نقره ای که شبیه یک هواپیمای جنگنده با باله های دم کشیده است. سفینه VSS Unity یکی از کشتی های فضایی است که Virgin Galactic قصد دارد از آن برای تورهای فضایی استفاده کند. عکس AP / مت هارتمن
این پرتاب ها تلاشی در روتین، قابل اعتماد و در دسترس ساختن سفرهای فضایی به عنوان اولین گام برای امکان کاوش بیشتر در فضاست.کار، دشوارتر از آن چه پیش بینی شده بود بوده است. در حالی که برانسون پیش بینی کرده بود این تجارت در سال 2009 به روی گردشگران افتتاح شود، Virgin Galactic با موانع قابل توجهی رو به رو شده است - از جمله مرگ خلبان در یک سقوط در سال 2014. پس از سقوط، مهندسان مشکلات قابل توجهی در طراحی خودرو پیدا کردند که نیاز به اصلاحاتی داشت.

الون ماسک و جف بزوس، رهبران مربوط به SpaceX وBlue Origin ، فعالیت های خود را در اوایل دهه 2000 آغاز کردند.

کار ماسک که می ترسید از این که مبادا نوعی فاجعه بتواند زمین را غیرقابل سکونت کند، در نبود پیشرفت در ساخت بشریت به صورت گونه ای چند سیاره ای، عقیم گذاشته شد. وی SpaceX را در سال 2002 با هدف توسعه فناوری پرتاب قابل استفاده مجدد برای کاهش هزینه های ورود به فضا تأسیس کرد. از آن زمان، SpaceX با موشک Falcon 9 و فضاپیمای Dragon به موفقیت دست یافته است. هدف نهایی SpaceX استقرار انسان در مریخ است. ارسال مشتریان، با پرداخت هزینه توسط خودشان، به فضا یک مرحله متوسط است. ماسک می گوید امیدوار است که نشان دهد سفر به فضا می تواند به راحتی انجام شود و گردشگری می تواند یک جریان درآمد برای پشتیبانی از سیستم بزرگ تر Starship متمرکز بر مریخ فراهم کند.

بزوس با الهام از دیدگاه فیزیکدانGerard O’Neill ، می خواهد بشریت و صنعت را نه به مریخ بلکه به خودِ فضا گسترش دهد. Blue Origin ، که در سال 2004 تأسیس شد، به آرامی و بی سر و صدا در توسعه موشک های قابل استفاده مجدد نیز پیش رفته است. موشک New Shepard آن، که برای اولین بار با موفقیت در سال 2015 به پرواز در آمد، سفینه ای فضایی خواهد بود که جولای امسال گردشگران را به سفرهای زیر مداری به لبه فضا می برد. از نظر بزوس، این پرتاب ها تلاشی در روتین، قابل اعتماد و در دسترس ساختن سفرهای فضایی به عنوان اولین گام برای امکان کاوش بیشتر در فضاست.
Blue Origin ، که در سال 2004 تأسیس شد، به آرامی و بی سر و صدا در توسعه موشک های قابل استفاده مجدد نیز پیش رفته است.

تصویر: یک موشک بزرگ نقره ای ایستاده به صورت عمودی بر روی صفحه پرتاب. اسپیس ایکس قبلاً فروش بلیط به مردم را آغاز کرده و قصد دارد در آینده از موشک Starship خود که نمونه اولیه آن در اینجا دیده می شود، برای ارسال افراد به مریخ استفاده کند. Jared Krahn / WikimediaCommons ، CC BY-SA

چشم انداز آینده

Blue Origin تنها شرکتی نیست که به مسافران فرصت می دهد تا به فضا رفته و به دور زمین بچرخند.
هدف نهایی SpaceX استقرار انسان در مریخ است. SpaceX در حال حاضر دو پرتاب توریستی در نظر گرفته است. برنامه اول برای اوایل سپتامبر 2021 برنامه ریزی شده است، که بودجه اش توسط تاجر میلیاردر جارد آیزاکمن تأمین شده است. سفر دیگر، برنامه ریزی شده برای سال 2022، توسط Axiom Space برگزار می شود. این سفرها برای مسافران فضایی و با هزینه 55 میلیون دلار برای پرواز و اقامت در ایستگاه فضایی بین المللی پر هزینه خواهد بود. هزینه زیاد باعث شده برخی هشدار دهند که گردشگری فضایی - و دسترسی خصوصی به فضا به طور گسترده تر - ممکن است نابرابری بین فقیر و غنی را گسترش دهد.

تصویر: یک کپسول گنبدی سفید با پنجره هایی در صحرای تگزاس. اولین گردشگری که با یک سفینه خصوصی پرواز می کند در Blue Origin’s New Shepard Crew Capsule سوار می شود، که پس از پرواز آزمایشی در تگزاس در اینجا دیده می شود. فرصت های پرواز ناسا / ویکی مدیا کامونز

در حالی که Blue Origin قبلاً پیشنهادات خود را برای صندلی در اولین پرتاب پذیرفته است، هنوز هزینه بلیط سفرهای آینده را اعلام نکرده است. مسافران همچنین باید چندین قابلیت بدنی از جمله وزن 110 تا 223 پوند (50 تا 101 کیلوگرم) و قد بین 5 فوت و 6 فوت و 4 اینچ (1.5 تا 1.9 متر) را داشته باشند. Virgin Galactic ، که آزمایش SpaceShipTwo را ادامه می دهد، جدول زمانی خاصی ندارد، اما انتظار می رود قیمت بلیط های آن از 200،000 تا 250،000 دلار باشد.
در حالی که برانسون پیش بینی کرده بود این تجارت در سال 2009 به روی گردشگران افتتاح شود، Virgin Galactic با موانع قابل توجهی رو به رو شده است - از جمله مرگ خلبان در یک سقوط در سال 2014.اگرچه این قیمت ها بالا است، اما باید در نظر داشت که بلیط 20 میلیون دلاری دنیس تیتو در سال 2001 می تواند به زودی هزینه 100 پرواز در Blue Origin را پرداخت کند، هر چند که ممکن است معلوم شود که تجربه مشاهده زمین از فضا برای نسل جدیدی از کاوشگران فضا، بی ارزش است.

پرواز زیر مداری چیست؟

تصویر: فضاپیمای Virgin Galactic’s Unity VSS در ماه مه سال 2021 به یک پرواز آزمایشی زیر مداری رفت. VIrgin Galactic، CC BY

همان طور که اشاره شد، در واقع "Suborbital" اصطلاحی است که شما در هنگام پرواز سر ریچارد برانسون با کشتی فضایی بالدار VSS Unity Virgin Galactic و جف بزوس با هواپیمای Blue Origin's New Shepard ، که پرواز می کنند تا مرز فضا را لمس کنند و چند دقیقه بی وزنی را تجربه نمایند، مکررا می شنوید.

اما "suborbital" دقیقاً چیست؟ به بیان ساده، این بدان معناست که اگر چه این وسایل نقلیه از مرز نامشخص فضا عبور خواهند کرد، اما پس از رسیدن به آنجا سرعت آنها آن قدر زیاد نخواهد بود که در فضا بمانند.
Virgin Galactic به دنبال طراحی، ساخت و پرواز یک SpaceShipTwo بزرگ تر است که می تواند حداکثر شش مسافر را در یک پرواز suborbital حمل کند.اگر یک فضا پیما - یا هر چیز دیگری، به همین دلیل - به جای سقوط به زمین، به سرعت 17500 مایل در ساعت (28000 کیلومتر در ساعت) یا بیشتر برسد، به طور مداوم به دور زمین می چرخد و گویا همواره در حال افتادن خواهد بود و به عبارتی زمین از محل سقوط جاخالی می دهد و به ناچار فضا پیما گرد زمین می چرخد.. این سقوط مداوم به معنای قرار گرفتن در مدار است و نحوه اقامت ماهواره ها و ماه در بالای زمین است.

هر چیزی که به فضا پرتاب شود اما از سرعت افقی کافی برای ماندن در فضا برخوردار نباشد - مانند این موشک ها - به زمین برمی گردد و بنابراین یک مسیر suborbital یا زیر مداری را طی می کند.

چرا این پروازهای suborbital اهمیت دارند

اگر چه دو فضاپیمای پرتاب شده در جولای 2021 به مدار نخواهند رسید، اما دستیابی به فضا در فضا پیماهای خصوصی یک نقطه عطف مهم در تاریخ بشریت است. مسافران این پروازها و تمام پروازهای آینده زیر مداری در بخش خصوصی، برای چند دقیقه در فضا خواهند بو د، و چند دقیقه بی وزنی مهیج را تجربه می کنند و کاملاً بال های فضانوردانه خود را به دست می آورند.

تصویر: نموداری که مسیرهای اطراف زمین را نشان می دهد. پروازهای Suborbital (مسیرهای A وB ) به فضا می رسند، اما از آن جا که آنها به اندازه کافی سریع از روی زمین حرکت نمی کنند، جاذبه زمین جسم پروازی را به سطح زمین می کشاند. برایان بروندل ، CC BY-SA
یک موشک باید سوخت بسیار پر هزینه ای را بسوزاند تا به اندازه کافی سریع و بلند بتواند وارد مدار زمین شود.

یک توپ بیس بال که به خوبی پرتاب شده است

از نظر مفهومی، پروازهایی که برانسون و بزوس انجام می دهند تفاوت چندانی با توپ بیس بال پرتاب شده به هوا ندارند.

هرچه سریع تر بتوانید توپ بیس بال را به سمت بالا پرتاب کنید، بالاتر می رود و مدت بیشتری در هوا می ماند. اگر توپ را با کمی سرعت پهلویی یا افقی نیز پرتاب کنید، دورتر از محل پرتاب خواهد رفت.

تصور کنید توپ بیس بال خود را در یک زمین باز پرتاب می کنید. با بالا رفتن توپ، سرعت آن کم می شود، زیرا انرژی جنبشی ذاتی سرعت آن با انرژی پتانسیل به صورت افزایش ارتفاع مبادله می شود. در نهایت توپ به حداکثر ارتفاع خود می رسد و سپس دوباره به زمین می افتد.

حال تصور کنید که بتوانید توپ بیس بال را آن قدر سریع پرتاب کنید که بتواند به ارتفاع تقریبی 60 مایل (97 کیلومتر) برسد. خیلی عالی! توپ بیس بال به فضا رسیده است. اما هنگامی که توپ به حداکثر ارتفاع خود می رسد، سرعت عمودی صفر خواهد داشت و شروع به سقوط به زمین می کند.
به نظر می رسد ظهور شرکت های خصوصی فضایی باعث می شود تا افراد عادی تجربه فضا را آسان بیابند.پرواز ممکن است چند دقیقه طول بکشد و در بیشتر اوقات توپ تقریباً بی وزنی را تجربه خواهد کرد – همان طور که فضانوردان تازه مسافر در این فضاپیما نیز تجربه خواهند کرد. درست مانند توپ بیس بال فرضی، فضا نوردان به فضا خواهند رسید اما وارد مدار نخواهند شد، بنابراین پروازهای آنها زیر مداری است.

منبع: وِندی ویتمن کوب، US Air Force School of Advanced Air and Space Studies، جان ام هوراک، The Ohio State University