ساخت يک هواپيماي موشکي راه را براي آغاز پروازهاي خصوصي هموار مي کند
نخستين باري که انسان مرز فضا را در نورديد، آوريل 1961 بود، زماني که فضاپيماي واستوک، حامل يوري گاگارين، توانست تا مدار زمين پيش برود و در گردشي 108 دقيقه اي نخستين پرواز فضايي سرنشين دار را به نام خود ثبت کند. اين فضاپيماي کروي مي توانست يک فضانورد را به مدت 10 روز در فضا نگه دارد. پس از آن و تا به امروز پروازهاي فضايي سرنشين دار زيادي صورت پذيرفته است. بيشتر اين پروازها دولتي بوده اند! اما به نظر ديگر دوران اين پروازهاي فضايي دولتي سر آمده است؛ البته نه به اين معني که سازمان هاي دولتي پروازهاي فضايي سرنشين دار را کنار بگذارند! منظور اين است که به زودي پروازهاي فضايي سرنشين دار غير دولتي پيشتاز خواهند بود! فضا طبق قوانين بين المللي تعريف خاصي دارد؛ پرواز فضايي هم همين طور! با توجه به اين تعاريف و قوانين اگر يک وسيله نقليه سرنشين دار پرنده تا ارتفاع 100 کيلومتري از سطح زمين بالا رود، پرواز فضايي سرنشين دار انجام داده است! حالا ممکن است اين وسيله نقليه يک جت قديمي باشد که با تغيير و تحولات تبديل به يک هواپيماي موشکي شده است! اگر اين پديده را سحرآميز مي پنداريد بايد بگويم آري مهندسي هوافضا جادو مي کند! يک هواپيماي جت پير را با وردهاي مخصوصي به يک فضاپيماي توريستي تبديل مي کند! اين جت تجاري اصلاح شده با پيشران موشکي و بدنه مجهز به سوخت قرار است يک فضاپيماي اختصاصي باشد که گردشگران را به فضا مي برد. گونه نويني از فضانوردي در حال شکل گيري است. قرار است پروازهايي به راه بيفتد که طي آن گردشگران فضايي از ايستگاه هاي فضايي تجاري بازديد کنند. شايد به زودي همه انسان ها توانايي پرواز به فضا را پيدا کنند. اين يک آرزوي دور از دسترس نيست؛ تنها به يک آغاز نياز است. مثلا شرکت «راکت پلين» با تبديل يک جت تجاري به يک فضاپيماي مسافربري، در زمينه پروازهاي فضايي سرنشين دار خصوصي فعال خواهد بود. چه کسي جرأت دارد ليرجت راکت شده را- که به سختي براي مقابله با ناگواري هاي يک پرواز فضايي طراحي شده- در حالي که گروهي از مسافران پرتوقع و ثروتمند را در خود دارد با سرعتي سه برابر سرعت صوت به خارج از جو زمين پرتاب کند!؟ پاسخ اين پرسش معلوم است؛ مهندسان برجسته اي از ناسا و شرکتهاي مهم هوافضايي مانند لاکهيد مارتين، سسنا و حتي خود ليرجت، شرکت راکت پلين اعلام کرده است که اختراعش، هواپيماي راکتي ايکس پي نام دارد و انرژي آن از سامانه هاي پيشران معمولي سي جي 610 جنرال الکتريک متعلق به ليرجت 25 و يک پيشران موشکي نو تامين مي شود. اين هواپيماي راکتي در حالي که داراي سه مسافر و يک خلبان است، از باند پرواز بلند خواهد شد. هواپيماي راکتي ايکس پي تا ارتفاع حدود هشت کيلومتر از سطح زمين بالا مي رود و از آنجا پيشران موشکي خود را به کار مي اندازد.
افزايش نيروي روبه بالا به فضاپيما، 70 ثانيه به طول مي انجامد و آن را به راحتي به فضا (تا حدود 100 کياومتري از سطح زمين) مي فرستد تا مسافران، در يک پرواز چهار دقيقه اي در حالت بي وزني، منظره اي را که از غرب تا کوه هاي راکي و از جنوب تا خليج مکزيک گسترده است، تجربه کنند. سپس فضاپيما به نحوي کنترل شده ولي با تکان هاي محسوس همانند يک شاتل فضايي، از ارتفاع خود مي کاهد و دوباره به جو زمين بازمي گردد. پس از آن، پيشران جت خود را در ارتفاع هشت کيلومتري براي يک فرود سريع روي پايگاه به کار مي اندازد. اين ايده توسط ميشل برنسايد کلاپ، مهندس و مربي هوانوردي نيروي هوايي مطرح شده است. او در سال 1996، پايونير راکت پلين را تاسيس کرد تا جايزه 10 ميليون دلاري انصاري ايکس را به دست آورد.
اين جايزه به نخستين شرکت خصوصي اي داده مي شد که فضاپيماي چندبار مصرفي را به فضاي زير مداري بفرستد. ولي تلاش شرکت تنها در حد يک طرح باقي ماند. کلاپ و همکارانش، چاک لائور- که در آن زمان مدير مسئول توسعه تجاري راکت پلين بود- و رابرت زوبرين- که در سال 1998 طرح را رها کرد- به اندازه کافي بودجه نداشتند. ولي در عوض، برت روتان با ساخت فضاپيماي اسپيس شيپ يک جايزه انصاري ايکس را در سال 2004 از آن خود کرد. جايزه ايکس، اعتبار و همچنين سرمايه گذاري هاي مالي کلاني را براي ايده پرواز فضايي اختصاصي به ارمغان آورد. اکنون رقابت ادامه دارد؛ روتان به سختي در تلاش است که اسپيس شيپ دو را براي ويرجين گالاکتيک- اين غول خطوط هوايي که به آقاي ريچارد برانسون تعلق دارد - آماده کند. دفتر طراحي ماياسيشچف روسيه از طريق اسپيس ادونچرز که پايگاه آن در ويرجينيا قرار دارد، فروختن بليت هاي وسيله هوايي خود را آغاز کرده است. اين وسيله از پيش طراحي شده، داراي پنج صندلي است، اين تمام ماجرا نيست؛ ساير فضاپيماها با سفرهاي پرمخاطره که در مراحل گوناگون گسترش خود قرار دارند عبارتند از آرماديلوايرواسپيس، بلواوريجين، اسپيس دو، اسپيس ايسکو و... همچنان مي توان نام هاي بيشتري را به آن ها افزود. هزينه هاي هواپيماي راکتي هديه اي است از جورج فرنچ، مدير کل شرکت راکت پلين، او يکي از مشتاقان برنامه هاي فضايي است و از طرح هواپيماي راکتي به عنوان يک گزينه کوچک و کارآمد براي رفتن به فضا در مقابل مبلغي سود ياد مي کند. حمايت مالي او موجب شد که هواپيماي راکتي، سرانجام از سطح يک طرح فراتر رود. در واقع شرکت، توان مالي کافي يافت تا يک شرکت ورشکسته توليد کننده موشک به نام کيستلر ايرواسپيس را اوايل امسال خريداري کند و حالا در تلاش است که ثابت کند برنامه و طرحي که در ابتدا ممکن است احمقانه به نظر بيايد، بي شک مي تواند به حقيقت بپيوندد.
ساختار هواپيماي فضاپيما!
گروه سازه شرکت راکت پلين، بدنه دو هواپيماي جت را به يکديگر وصل مي کنند تا 20 اينچ به طول آن اضافه شود. اين فضاي اضافي، جايگاهي براي مخازن کروسين (نفت سفيد) و اکسيژن مايع خواهد بود که به نوبه خود پيشرانه هاي
(سوخت و اکسيد کننده) موتور هستند. سامانه پيشران بعدها به دم هواپيما مي چسبد. اين پيشران موشکي داراي نيروي پيشراني برابر 36000 پوند است. با سرهم بندي باله هاي سه گوش کاملاً نو روي داربست کنار بدنه و نصب موتور، اين هواپيماي لير 25 سابق- که زماني براي حمل مديران سازمان هاي تجاري در ارتفاعات بالا پرواز مي کرد- به فضاپيمايي تبديل مي شود که توانايي پرواز در ارتفاعات بالاتر را نيز خواهد داشت.
همه چيز از استخدام يک مهندس هوافضاي کار کشته آغاز مي شود! در اوايل سال 2004، يکي از نخستين کارهايي که فرنچ به عنوان مدير کل شرکت راکت پلين انجام داد اين بود که يک مهندس هوافضا به نام ديويد يوري را با سمت سرپرست گروه مهندسان راکت پلين استخدام کرد. کمي بعد، کلاپ (موسس راکت پلين) شرکت را ترک گفت و اين در حالي بود که او تغييرات ابتکاري مديريت جديد را عامل کناره گيري خود معرفي مي کرد.
يوري کارکشته با 30 سال سابقه در شرکت لاکهيد مارتين - اين غول هوافضا که آزمايشگاه طراحي آن به نام اسکانک ورکز- که به رمز آميز بودن شهرت داشت- از ميان ساير طرح ها، توسعه ونچر استارايکس 33 را نظارت مي کرد. ناسا اميداوار بود که تا دهه 90 اين فضاپيما را جايگزين شاتل فضايي کند. در شرکت راکت پلين، يوري بي درنگ به استخدام گروهي از مهندسان با تجربه و تازه فارغ التحصيلان پرداخت تا شاهکارش را به بهترين نحو به انجام برساند. يکي از دستاوردهاي مهم او، باب ستو بود. باب ستو، مدير برنامه جت لير بود. مديريت او همه مدل هاي جت لير را شامل مي شد. ستو مي گويد استفاده از يک بدنه حاضر و آماده براي ساخت هواپيماي موشکي به جاي طراحي بدنه اي نو، بدون هيچ زمينه پيشين، آغاز خوبي در عالم نوين رقابت فضايي به حساب مي آيد. او همچنين مي گويد:« طراحي جزئيات يک بدنه، بسيار پرهزينه است. خريد بدنه کار را بسيار آسان و بدون ريسک مي کند؛ ديگر نيازي نيست وقت زيادي را براي شروع از يک ورق کاغذ سفيد هدر بدهيم.»
آنچه به اين طرح کمک مي کند هواپيماي جت لير است که به طرز شگفت آوري براي اين منظور مناسب است. جت لير 25 براي شتابي بيش از سه برابر نيروي گرانش طراحي شده بود؛ آنچه هواپيماي راکتي ايکس، پي در طول صعود موشکي و بازگشت پردست انداز خود تجربه مي کرد نيز در همين حدود بود. سر هم کردن بال سه گوش پر توان تر و جديد و همچنين يک دم وي شکل با طراحي نوين، به توان سازه اي فضاپيما مي افزايد. براي پايداري در برابر افزايش دما- که هنگام بازگشت به جو زمين اتفاق مي افتد- مي توان از روکش محافظ در مرکز تحقيقات ايمزناسا طراحي شده است استفاده کرد. دماغه هواپيما، لبه هاي جلوي بال و ورودي هاي موتور جت از جنس تيتانيوم خواهد بود که در مقايسه با آلومينيوم- که در ساير بخش هاي فضاپيما به کار مي رود- پايداري بيشتري نسبت به دماي بالا از خود نشان مي دهد. با اين همه، اين بهينه سازي ها موجب افزايش وزن فضاپيما نيز مي شود. هواپيماي راکتي ايکس پي با داشتن حدود نه تن وزن در هنگام پرواز - يعني حدود دو تن بيشتر از وزن جت لير- براي بلند شدن از زمين به باند پرواز احتياج دارد و به همين دليل از باندي به طول حدود چهار كيلومتر بلند خواهد شد و بر همان باند نيز فرود خواهد آمد. اين باند براي بمب افکن هاي بي-52 در پايگاه پيشين راهبردي نيروي هوايي واقع در برنز فلت اوکلاهما ساخته شده بود.
درون «ليموزين فضايي»
گاري لانتز، مهندس آيروديناميکي که از شرکت سِسنا به استخدام راکت پلين درآمده و در زمينه توليد فضاپيماهاي کوچک يک طراح پيش رو است، هواپيماي راکتي ايکس پي را به صورت يک ليموزين فضايي تعريف مي کند؛ چراکه تعداد مسافراني که مي تواند حمل کند، اندک است. ردااندرسن اين عبارت را از آن جهت مي پسندد که اعياني بودن اين وسيله را بيشتر نشان مي دهد. حمل مسافران بيشتر، هواپيماي راکتي را بيشتر به يک تاکسي فضايي تبديل مي کند و اين چيزي نيست که او مايل به تجربه کردن آن باشد.
سال ها پيش مهندسان و پيمانکاران شرکت راکت پلين اعتقاد داشتند نقشه آنها پيش از پرتاب برنامه ريزي شده اسپيس شيپ دو در سال 2008 يا 2009، اندرسن (اولين داوطلب اين سفر فضايي با 68 سالن سن) را به فضا خواهد فرستاد ولي اين کارتا آن سال عملي نشد!
نسرين ساريگول کلين- استاد مهندسي هوانوردي و مکانيک در دانشگاه کاليفرنيا در ديويس و مشاور طراحي فضاپيما براي شرکت هاي فضايي تجاري تي اسپيس و اسپيس دو- کلا به عملي شدن اين طرح شک دارد. او اعتقاد دارد بدنه حجيم شده جت لير و موتورها بسيار سنگين خواهند بود. نخستين چيزي که تمام خواهد شد سوخت موشک است و بعد هنگامي که سوخت بيشتري به آن مي افزايند، جايي براي مسافران باقي نخواهد ماند. ولي دن اروين- استاديار هوانوردي در دانشگاه کاليفرنياي جنوبي- گمان مي کند با يک طراحي درست، هواپيماي راکتي مي تواند به خوبي کار کند. او مي گويد: « فکر مي کنم اين کار شدني است.» به عقيده اروين سامانه پيشران موشکي (موتور) بزرگ ترين مشکل است. او درباره توليد يک موتور جديد که براي پروازهاي انساني به اندازه کافي امن باشد مي گويد:« در کل عاملي که انجام اين پروژه را غيرممکن بسازد وجود ندارد؛ ولي براي اجراي اين طرح زحمت بسياري لازم است.»
زمان پرتاب
اين کار بر عهده آقاي ديويد کريسالي - مدير يک شرکت پيمانکاري پيشران به نام پولاريس پروپالشن - است. کريسالي پيش از اينکه شرکتش در سال 1997 در اُکسنارد واقع در کاليفرنيا آغاز به کار کند؛ مهندس شرکت بزرگ راکت داين بود. حالا مشتريان او عبارتند از شرکت هاي بوئينگ، نورثروپ گرومن و راکت داين. کريسالي با اين اطمينان که شرکت راکت پلين نمي خواهد امنيت مسافران را قرباني کند، اين طرح را پذيرفت. او مي گويد: « بين اختراع روش هاي نوين و ديوانگي تفاوت وجود دارد.» کريسالي خوشحال از اينکه طرح هواپيماي موشکي به دسته نخست تعلق دارد، گروهي از پيمانکاران ناسا- که در طرح آپولو مشارکت داشتند- را به کار گرفت تا در توليد موتوري موشکي با توانايي به کارگيري چند باره به او کمک کنند. بنابر نقشه، اين موتور مي بايست طوري طراحي مي شد که بتوان آن را مانند پيشران جت بارها و بارها مورد استفاده مجدد قرار داد و از طرف ديگر آن را با جريان سوخت خنک کرد. در ماه آوريل سال 2006 شرکت پلاريس، کار طراحي نخستين هواپيماي راکتي «اي آر36» را به اتمام رساند و سپس شروع به ساختن آن کرد. پس از پروازهاي آزمايشي موتور جت در اواخر سال 2007، برنامه زماني مشخصي نيز براي پروازهاي آزمايشي هواپيماي راکتي ايکس.پي- که براي نخستين بار انرژي آن را يک سامانه پيشران موشکي فراهم مي کند- تعيين شده است. آقاي فرنچ از هزينه ساخت و راه اندازي هواپيماي راکتي يا زمان بازگشت سرمايه گذاري اش صحبتي نمي کند؛ ولي او و مهندسانش « گردشگر فضاي زيرمداري» را آغاز بازار روبه رشدي مي دانند که سرانجامش «تحويل بسته هاي پستي در سراسر جهان در عرض يک روز» و نيز «سفرهاي درون قاره اي بسيار سريع» است.
گردشگري فضايي
گردشگري فضايي، پرواز فضايي شخصي و براي اهداف خصوصي است. گردشگري فضايي را مس توان عرصه جديدي در صنعت گردشگري دانست. هم اکنون چند شرکت خصوصي در دنيا در حال توليد فضاپيماي مناسب انجام اين پروازها و راه اندازي سفرهاي زيرمداري هستند. قيمت بليت چنين سفري ابتدا بالا خواهد بود ولي به مرور- با توجه به رقابتي که در بازار آن پيش بيني مي شود- افت خواهد کرد. پروازهاي مداري سرنشين دار، در ابعاد گسترده در مراحل بعدي ميسر خواهد شد و پيش بيني مي شود که اين بخش از پروازهاي فضايي تجاري نيز با سرعت پيشرفت کند. هم اکنون سازمان فضايي روسيه در اين بخش به داوطلبان خدمات ارائه مي کند. اين سازمان در ازاي دريافت وجه از شهروندان داوطلب- از هر کشوري که باشند- سفر به فضا و اقامتي چند روزه در ايستگاه فضايي بين المللي را براي آنها فراهم مي کند. با وجود قيمت بسيار بالاي اين پروازها (20 تا 25 ميليون دلار آمريکا) استقبال زيادي از آن مي شود. گردشگران فضا بايد پيش از پرواز، چند ماه در شهرک ستارگان روسيه آموزش هاي لازم را فراگيرند و از نظر جسمي و روحي نيز براي پرواز صلاحيت داشته باشند. جذابيت هاي گوناگوني را مي توان براي گردشگري فضايي برشمرد؛ از تماشاي منظره زمين و ستارگان در فضاي لايتناهي گرفته تا تجربه بي وزني و انجام کارهاي متفاوت در اين حالت؛ صنعت گردشگري فضايي هم اکنون با ساخت فرودگاه هاي فضايي در چند نقطه جهان در حال شکل گيري است. هم اکنون فرودگاه هايي در چند ايالت آمريکا (نيومکزيکو، فلوريدا، ويرجينا، آلاسکا)، سوئد (اسرانگ)، ويسکانزين و نيز سنگاپور و امارات متحده عربي در حال شکل گيري است. اداره هوانوردي فدرال آمريکا که در سال 2005 نخستين سري از قوانين مدون در خصوص گردشگري فضايي را منتشر کرد، بر اساس آمار پيش بيني کرده است، گردشگري فضايي تا بيش از سال 2021 مي توانند بيش از يک ميليارد دلار در سال درآمد داشته باشد. بنابر اعلام اين اداره بيشترين سهم بازار در حال پيدايش پروازهاي زير مداري با پتانسيل 15 هزار مسافر و 700 ميليون دلار درآمد در سال خواهد بود. پروازهاي مداري مي تواند تا 60 مسافر و توليد 300 ميليون دلار در سال را در برگيرند.
مادربزرگ و هواپيماي پير!
يک مادر بزرگ 69 ساله به نام اندرسن نخستين مشتري شرکت راکت پلين است. اين شرکت کوچک با دريافت 200هزار دلار، مشتريان خود را به سفر فضايي زير مداري مي برد که از لحظه پرواز تا فرود به طور كل 45 دقيقه طول خواهد کشيد. اين خانم بارها از نزديک مراحل را پيگيري مي کند تا اطمينان حاصل کند که اين وسيله او را بر فراز دشت هاي اوکلاهما منفجر نخواهد کرد. او همچنين مي گويد: « بايد نادان باشيد اگر فکر کنيد من نمي دانم که ممکن است در آن بميرم!» راد اندرسن زني است که به نامحسوس ها اعتقادي ندارد. او در بنگاه مشاور املاک کاليفرنياي جنوبي درآمد خوبي دارد. او هيچ دليلي نمي بيند تا در طرحي سرمايه گذاري کند که قابل ديدن يا لمس کردن نيست يا حتي نمي شود درباره آن پرسش هاي آشکاري مطرح کرد. به همين دليل است که او اکنون در گاسري واقع در اوکلاهماست و به درون بدنه برش خورده يک جت تجاري قديمي سرک مي کشد. خانم اندرسن يکي از مشتريان است و اين سرمايه گذاري براي او ريسک زيادي به همراه دارد؛ اين پرنده پير به زودي او را به فضا خواهد برد. در يکي از همين سرکشي هاي مادربزرگ، دِريک سِيز که يک مهندس سازه است، با دقت درباره خطوط و پيکان هاي ترسيم شده بر بدنه فضاپيما توضيح مي دهد. به گفته ي خانم اندرسن اين خطوط و پيکان ها به نشانه هايي شباهت دارند که پزشکان روي بدن بيماراني که براي عمل آماده مي شوند، ترسيم مي کنند!
پرواز فضايي زيرمداري چيست؟
پرواز فضايي سرنشين دار به دو صورت مي تواند انجام پذيرد؛ پرواز زير مداري و پرواز مداري؛ در پرواز زيرمداري فضاپيما تا ارتفاع 100کيلومتري (يا کمي بالاتر) بالا مي رود و روي کمان عريضي از زمين پرواز مي کند و به زمين باز مي گردد. شکل مسير شبيه مسير سنگي است که به هوا پرتاب مي شود. مسير پروازي راکت هاي کاوش نيز به همين صورت است. سرعت رسيدن به ارتفاع صد کيلومتري نزديک به يک کيلومتر بر ثانيه است. در بالاي کمان مسير به مدت چند دقيقه حالت بي وزني احساس مي شود و از همان جا گردي زمين قابل مشاهده است.
اما در پرواز مداري، فضاپيما در مدار زمين قرار مي گيرد. براي رسيدن به مدارهاي پاييني زمين سرعتي نزديک به 7/8 کيلومتر بر ثانيه نياز است. زماني که فضاپيما در اين مدارها قرار گيرد، هر 90 دقيقه يک بار به دور زمين خواهد چرخيد. همچنين فرصت کافي براي ديدن زمين و تجربه حالت بي وزني وجود خواهد داشت. در اين نوع از پرواز سرنشين دار، فضانوردان يا مسافران فضايي، مي توانند هم تمام مدت در فضاپيما باقي بمانند و هم مي توانند وارد پايگاه هاي مداري مانند ايستگاه هاي فضايي شوند. اين نوع پرواز مداري شکل متداول تري دارد. هم اکنون تنها سازه مداري موجود، ايستگاه بين المللي فضايي است که پذيراي فضانوردان اعم از دانشمندان، پژوهش گران و گردشگران است. ساخت اين دستگاه تقريباً به پايان رسيده و تمام بخش هاي آن پرتاب و نصب شده اند. ساخت اين دستگاه نيز با انجام ماموريت هاي سرنشين دار انجام پذيرفته است.
تاکنون تنها سه کشور روسيه،آمريکا و چين قادر به انجام پرواز فضايي شده اند. در حقيقت تنها اين سه کشور فناوري فرستادن انسان به فضا را دارند؛ ديگر کشورهايي هم که فضانورد به فضا فرستاده اند با همکاري يکي از اين سه کشور بوده است. فضاپيماهاي عملياتي کنوني براي انجام پروازهاي فضايي سرنشين دار سه فضاپيماي سايوز (روسيه)، شاتل فضايي (ايالات متحده)- که البته در حال بازنشستگي است- و شنژو (چين) است. در اين بين، فضاپيماي سايوز بيش ترين تعداد پروازهاي فضايي و کمترين سانحه را به خود اختصاص داده است.
تا فوريه 2008 ميلادي 262 پرواز فضايي سرنشين دار، به صد کيلومتري زمين و بالاتر از آن انجام گرفته که 254 مورد با موفقيت انجام شده است.
منبع: نشريه دانستنيها شماره36
