غزال زیاری- شرکت فضایی اسپیس‌ایکس روز شنبه به یکی از مهم‌ترین اهداف مهندسی برنامه استارشیپ دست یافت. طبق برنامه‌ریزی‌های انجام شده، فضاپیمای استارشیپ که روز جمعه در پانزدهمین پرواز آزمایشی این سامانه به فضا پرتاب شده بود، بعد از حدود ۲۲ ساعت و نیم حضور در مدار زمین، به محل پرتابش در پایگاه استاربیس در جنوب تگزاس برگشت و برای اولین‌بار با استفاده از بازوهای مکانیکی برج پرتاب مهار شد.
اهمیت اصلی این عملیات از آن نظر است که تا قبل از این، اسپیس‌ایکس توانسته بود تا بوستر سوپر هوی، یعنی مرحله اول موشک را در چند پرواز آزمایشی با همین سازوکار بازیابی کند؛ اما بازگرداندن مرحله دوم یا همان فضاپیمای استارشیپ از مدار زمین و گرفتن آن با بازوهای برج، برای اولین‌بار انجام شد.
بازگشت بعد از ۱۴ بار گردش به دور زمین
پانزدهمین پرواز آزمایشی استارشیپ روز جمعه ۱۳ نوامبر از پایگاه استاربیس در تگزاس آغاز شد. در این مأموریت، دو بخش اصلی سامانه شامل بوستر سوپر هوی و فضاپیمای استارشیپ بعد از برخاستن از زمین، از یکدیگر جدا شدند و مرحله بالایی مسیرشان را به سمت مدار پایین زمین ادامه دادند.
استارشیپ در این پرواز به ارتفاع مداری حدود ۲۷۵ کیلومتری رسید و توانست ۲۶ ماهواره نسل سوم استارلینک را در مدار مستقر کند. این ماهواره‌ها بخشی از نسل جدید منظومه ارتباطی اسپیس‌ایکس هستند که با هدف افزایش ظرفیت انتقال داده و بهبود خدمات اینترنت ماهواره‌ای توسعه یافته‌اند.
این فضاپیما بعد از تکمیل مأموریت مداری، در مجموع ۱۴ بار به دور زمین چرخید ودر ادامه، با اجرای یک مانور کاهش سرعت مداری، مسیر بازگشت به جو زمین را در پیش گرفت.
استارشیپ در هنگام ورود مجدد به جو، با سرعت بسیار بالایی با لایه‌های متراکم هوا برخورد کرد. در این مرحله، سپر حرارتی فضاپیما وظیفه داشت از بدنه در برابر دماهای بسیار زیاد ناشی از فشرده‌شدن و گرم‌شدن هوا در اطراف وسیله نقلیه محافظت کند.
فضاپیما بعد از عبور از جو، با روشن‌کردن موتورهایش مانور تغییر وضعیت انجام داد، به حالت عمودی درآمد و برای فرود در محل پرتاب آماده شد. در نهایت، اتصالات تعبیه‌شده در قسمت بالایی بدنه با بازوهای مکانیکی برج درگیر شدند و فضاپیما در میان این بازوها قرار گرفت.
این عملیات در ساعت حدود ۳:۲۰ بعدازظهر به وقت محلی تگزاس، روز شنبه ۱۴ نوامبر یعنی حدود ۲۲ ساعت و نیم پس از پرتاب انجام شد.
فرود موفق موشک پرتاب شده
سامانه‌ای که این عملیات را ممکن کرد، در اسپیس‌ایکس با نام غیررسمی «مکازیلا» (Mechazilla) شناخته می‌شود. این سازه عظیم در کنار برج پرتاب قرار دارد و دو بازوی مکانیکی بزرگش که به‌دلیل شکل ظاهری‌شان «چاپ‌استیک» یا چوب غذاخوری نام گرفته‌اند، وظیفه گرفتن و نگه‌داشتن بخش‌های بازگشتی موشک را بر عهده دارند.
فلسفه این روش با شیوه متداول فرود موشک‌ها متفاوت است. در بسیاری از سامانه‌های بازیابی، موشک بعد از بازگشت، روی سکوی فرود یا سطح زمین می‌نشیند و سپس برای انتقال و آماده‌سازی مجدد جابه‌جا می‌شود؛ اما در روش اسپیس‌ایکس، بازوهای برج مستقیما وسیله نقلیه را در هوا می‌گیرند.
هدف نهایی از توسعه این فناوری، کاهش نیاز به سازه‌های فرود مستقل، ساده‌تر کردن فرایند بازیابی و کوتاه کردن فاصله زمانی میان دو پرواز است. البته گرفتن موشک با بازوهای برج به‌تنهایی به معنای آماده بودن آن برای پرواز مجدد نیست و بررسی فنی، تعمیرات احتمالی و ارزیابی وضعیت سپر حرارتی همچنان اهمیت زیادی دارد.
چرا بازیابی هر دو بخش استارشیپ اهمیت دارد؟
استارشیپ از دو بخش اصلی تشکیل شده: بوستر سوپر هوی که وظیفه تأمین نیروی اولیه برای خروج از جو را دارد و فضاپیمای استارشیپ که بعد از جدایی از بوستر، مسیر مداری خود را ادامه می‌دهد.
اسپیس‌ایکس در پانزدهمین پرواز آزمایشی‌اش قصد داشت تا هر دو بخش را با بازوهای مکانیکی برج بازیابی کند؛ اما این برنامه به‌طور کامل محقق نشد.
بوستر سوپر هوی در جریان بازگشت، با هشدار مربوط به پایین بودن مقدار سوخت مواجه شد. بر اساس توضیحات ارائه‌شده در پخش زنده اسپیس‌ایکس، این وضعیت باعث شد فرایند بازگشت طبق برنامه ادامه پیدا نکند و سامانه هدایت، به‌طور خودکار تلاش برای مهار بوستر در برج را لغو کند. بوستر به سمت منطقه فرود اضطراری در خلیج مکزیک هدایت شد و پیش از رسیدن به سطح آب منفجر شد.
بنابراین، اگرچه بازیابی مرحله بالایی استارشیپ موفقیت‌آمیز بود، اسپیس‌ایکس هنوز نتوانسته هر دو بخش یک سامانه مداری را در یک مأموریت به‌طور کامل بازیابی کند.
از استارلینک تا سفر به ماه و مریخ
اهمیت این دستاورد فراتر از یک آزمایش موفق فرود است. اسپیس‌ایکس استارشیپ را به‌عنوان سامانه‌ای برای حمل محموله‌های سنگین، انتقال ماهواره‌ها، مأموریت‌های سرنشین‌دار و در نهایت سفرهای فضایی دوربرد توسعه می‌دهد.
افزایش تعداد ماهواره‌های استارلینک و نیاز به پرتاب محموله‌های بزرگ‌تر، یکی از انگیزه‌های اصلی شرکت برای دستیابی به موشکی با قابلیت استفاده مجدد سریع است. اگر هر دو بخش استارشیپ بتوانند پس از پرواز با حداقل تعمیرات و آماده‌سازی دوباره به خدمت بازگردند، هزینه و زمان موردنیاز برای پرتاب‌های فضایی، به‌طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
این فناوری همچنین برای برنامه آرتمیس ناسا اهمیت دارد. استارشیپ یکی از سامانه‌هایی است که برای انتقال فضانوردان به سطح ماه در چارچوب برنامه بازگشت انسان به ماه در نظر گرفته شده؛ البته، تحقق چنین مأموریتی به مجموعه‌ای از فناوری‌های دیگر، از جمله سوخت‌گیری در مدار زمین، اتصال فضاپیماها در فضا و اطمینان از عملکرد سامانه‌های حیاتی بستگی دارد.
به این ترتیب، مهار موفق استارشیپ با بازوهای برج پرتاب را باید یک گام مهم در مسیر تحقق موشک‌های کاملاً چندبارمصرف دانست؛ دستاوردی که نشان می‌دهد بازگرداندن یک فضاپیمای مداری به همان نقطه‌ای که از آن پرتاب شده، دیگر صرفاً یک طرح نظری نیست. با این حال، تبدیل این موفقیت آزمایشی به یک سامانه عملیاتی، قابل اعتماد و پرتکرار همچنان به آزمایش‌های بیشتر نیاز دارد.
منبع: space