مقایسه موشک "استارشیپ" با "سامانه پرتاب فضایی" ناسا

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از دیلی میل، تقویت‌کننده بزرگ ماه ناسا موسوم به "سامانه پرتاب فضایی" (SLS) و موشک "استارشیپ" (Starship) مورد انتظار "ایلان ماسک" (Elon Musk)، انسان‌ها را در چند دهه آینده به فضا، مدار ماه و سطح آن و احتمالا حتی به مریخ خواهند برد.

پس از یک مجموعه تاخیر برای هر دو سیستم پرتاب، هر کدام احتمالا نخستین پرتاب رسمی خود را در ماه آینده انجام خواهند داد تا دوره جدیدی از اکتشافات فضایی را آغاز کنند، اما باید دید که این دو سیستم پرتاب چگونه متفاوت هستند و دقیقا برای چه هدفی استفاده خواهند شد.

استارشیپ ماسک در واقع نام موشک و فضاپیمایی است که در بالای آن قرار می‌گیرد. این فضاپیما که قرار است توسط ناسا برای بازگرداندن انسان به سطح ماه برای نخستین بار پس از نیم قرن در سال ۲۰۲۵ استفاده شود، با سامانه پرتاب فضایی همکاری خواهد داشت.

اگر سردرگم شده‌اید، این گزارش توضیح می‌دهد که این دو وسیله نقلیه چگونه با هم ادغام می‌شوند و چرا به هر دوی آنها نیاز است.

ارتفاع، وزن و رانش

سامانه پرتاب فضایی و استارشیپ، قوی‌ترین موشک‌های جهان هستند؛ اما وسیله نقلیه ماسک، مزیتی دارد. این موشک می‌تواند ۷۰ مگانیوتن نیروی رانش تولید کند؛ در حالی که توانایی سامانه پرتاب فضایی، تولید ۳۹.۱ مگانیوتن رانش است.

"بلوک ۱" (Block 1) سامانه پرتاب فضایی، ۹۸ متر ارتفاع دارد. از سوی دیگر، ارتفاع استارشیپ حدود ۱۲۰ متر است که خود آن ۴۹ متر و تقویت‌کننده ۷۰ متر هستند.

موشک "سوپر هوی" (Super Heavy) شرکت "اسپیس ایکس" (SpaceX) و موشک استارشیپ همراه آن نیز سنگین‌تر از سامانه پرتاب هستند. وقتی سوخت تمام می‌شود، وزن کلی به پنج میلیون کیلوگرم می‌رسد؛ در حالی که وزن سامانه پرتاب فضایی، ۲.۵ میلیون کیلوگرم است.

هزینه و مدت زمان ساخت

این مقایسه کمی سخت است. بدیهی است که سامانه پرتاب فضایی با برنامه "آرتمیس" (Artemis) ناسا همراه است؛ اما از نظر طراحی، این وسیله نقلیه در سال ۲۰۱۱ رونمایی شد. سپس، هشت سال پیش وارد مرحله توسعه رسمی شد.

بسیاری از تاخیرهای صورت‌گرفته از آن زمان، به دلیل مشکلات خود سامانه پرتاب فضایی بوده است. برنامه "آرتمیس" نیز با مشکلاتی در توسعه لباس‌های فضایی و سیستم‌های فرودگر انسانی که خدمه را به سطح ماه می‌برند، همراه بوده است.

ناسا برای کاهش هزینه و زمان توسعه، سخت‌افزار اثبات‌شده شاتل فضایی و سایر برنامه‌های اکتشافی را ارتقا داده است و از تجهیزات و فناوری ساخت پیشرفته استفاده می‌کند.

برخی از بخش‌های موشک، جدید هستند و برخی دیگر با ویژگی‌های جدیدی ارتقا یافته‌اند که نیازهای ماموریت‌های فضایی عمیق را برآورده می‌کنند.

با در نظر گرفتن کل برنامه، اعتقاد بر این است که آرتمیس حدود ۲۳ میلیارد دلار هزینه دارد.

در مورد استارشیپ ماسک می‌توان گفت که عنصر تقویت‌کننده طی سال‌ها توسعه یافته است؛ از موشک "فالکون۱" (Falcon 1) که در سال ۲۰۰۹ بازنشسته شد، گرفته تا "فالکون۹"، "فالکون هوی" (Falcon Heavy) و اکنون "سوپر هوی".

به همین دلیل، مقایسه دقیق سامانه پرتاب فضایی با استارشیپ، از نظر توسعه و هزینه ساخت دشوار است؛ اما در مورد استارشیپ تخمین زده می‌شود که این موشک برای اسپیس ایکس حدود ۲۱۶ میلیون دلار هزینه داشته باشد.

ایده "سوپر هوی" به نوامبر ۲۰۰۵ برمی‌گردد؛ زمانی که ماسک برای نخستین بار در مورد تمایل خود برای ساخت موشک صحبت کرد. از آن زمان، سایر وسایل نقلیه پرتاب اسپیس ایکس نیز ظهور کردند که همگی به دنبال توسعه "سوپر هوی" ساخته شدند.

نحوه عملکرد سامانه پرتاب فضایی در مقایسه با استارشیپ

موشک جدید ناسا از یک مرحله اصلی تشکیل می‌شود که توسط دو تقویت‌کننده موشک جامد و یک مرحله فوقانی به نام "ICPS" احاطه شده است.

تقویت‌کننده‌های موشک جامد حاوی سوخت "پلی‌بوتادین آکریلونیتریل" (polybutadiene acrylonitrile) هستند و بیش از ۷۵ درصد نیروی رانش را در دو دقیقه نخست پرواز فراهم می‌کنند. در همین حال، مرحله اصلی آن، ۷۳۰ هزار گالن هیدروژن مایع فوق خنک و اکسیژن مایع را ذخیره می‌کند که سوخت موتورهای "RS-25" را تامین می‌کنند.

با وجود این، سامانه پرتاب فضایی یک سیستم قابل استفاده مجدد نیست؛ در حالی که استارشیپ قرار است نخستین موشک کاملا قابل استفاده مجدد اسپیس ایکس باشد. "فالکون ۹" و "فالکون هوی" نیز مرحله دوم مصرف‌پذیر داشتند. این بخشی از دلیلی است که هزینه‌های پرواز وسیله نقلیه ماسک در هر پرتاب، ۲۰۰ برابر ارزان‌تر از بیشتر موشک‌ها است.

هنگامی که استارشیپ آماده فرود آمدن روی زمین باشد، پیش از این که در حالت افقی به زمین بیفتد، ابتدا با زاویه ۶۰ درجه دوباره وارد جو می‌شود. این نوع بازگشت، از جو سیاره ما برای کاهش سرعت فرود وسیله نقلیه استفاده می‌کند، اما آن را ناپایدار می‌کند.

در نوامبر ۲۰۱۹، ماسک ادعا کرد که پرتاب استارشیپ احتمالا هر بار فقط دو میلیون دلار هزینه دارد که به لطف صرفه‌جویی در بهره‌وری حاصل از استفاده مجدد از موشک امکان‌پذیر است. در مقایسه، تخمین زده شده است که سامانه پرتاب فضایی برای هر پرتاب، ۴.۱ میلیارد دلار هزینه دارد.

کپسول‌های سرنشین‌دار

نسل بعدی فناوری‌های سرنشین‌دار سامانه پرتاب فضایی که با نام "اوریون" (Orion) شناخته می‌شود، برای چهار فضانورد آماده خواهد شد.

اگرچه ماه نوامبر، تاریخ نخستین پرتاب سامانه پرتاب فضایی خواهد بود، اما دومین پرتاب کپسول اوریون خواهد بود که در دسامبر ۲۰۱۴ در یک پرواز آزمایشی شرکت داشت و با یک موشک "دلتا ۴ هوی" (Delta IV Heavy) به فضا رفت.

زمانی که اوریون پرتاب شود، هیچ خدمه‌ای را در بر نخواهد داشت؛ اما در عوض، آدمک‌هایی را به ماه می‌برد و برمی‌گرداند. این آدمک‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که وزن انسان را داشته باشند و اطلاعاتی را در مورد عملکرد پرواز در اختیار دانشمندان و مهندسان بگذارند؛ بدون این که انسان را در معرض خطر قرار دهند.

ماژول سرنشین‌دار اوریون از زمان پرتاب تا پیش از ورود مجدد، به "ماژول خدمات اروپایی" (ESM) به طول سه متر متصل می‌شود که هوا، آب، نیروی الکتریکی و نیروی محرکه را تامین می‌کند.

اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، "آرتمیس۲" (Artemis II) در سال ۲۰۲۴ شاهد پرواز یک خدمه انسانی در اطراف ماه خواهد بود و "آرتمیس۳" (Artemis III) یک سال بعد انسان را به سطح ماه باز می‌گرداند.

اینجا جایی است که سامانه پرتاب فضایی، اوریون و استارشیپ ادغام می‌شوند. دلیل این است که وقتی اوریون به مدار ماه برسد، با یک فرودگر به استارشیپ متصل می‌شود.

ناسا سال گذشته برای توسعه استارشیپ به منظور داشتن یک فرودگر با قابلیت انتقال فضانوردان به سطح ماه در این دهه، قراردادی را به ارزش ۲.۸۹ میلیارد دلار با اسپیس ایکس امضا کرد. این فناوری، "سیستم فرود انسانی استارشیپ" (Starship Human Landing System) نام گرفته است.

خدمه پس از فرود آمدن با استارشیپ، از اوریون به سمت فرودگر حرکت می‌کنند که متعاقبا باز می‌شود تا مسافران خود را به سطح ماه برساند.

برای ماموریت‌های بعدی، برنامه این است که هم اوریون و هم یک کاوشگر به همراه یک ایستگاه فضایی کوچک در مدار ماه به نام "دروازه ماه" (Lunar Gateway) حضور داشته باشند که می‌تواند از ماموریت‌های پیچیده‌تر پشتیبانی کند.

از سوی دیگر، استارشیپ قادر خواهد بود تا ۱۰۰ نفر را به سیاره سرخ ببرد. "ماسک" برای سفرهای بلندمدت به مریخ و بازگشت از آن که در هر مسیر ممکن است تا ۹ ماه طول بکشد، به دنبال نصب حدود ۴۰ کابین در قسمت بار در نزدیکی قسمت جلویی است.

"ماسک" گفت: اگر واقعا می‌خواهید مردم را در کابین جا دهید، می‌توانید پنج یا ۶ نفر در هر کابین داشته باشید، اما من فکر می‌کنم بیشتر انتظار داریم که دو یا سه نفر را در هر کابین ببینیم. بنابراین، حدود ۱۰۰ نفر در هر پرواز به مریخ حضور خواهند داشت.

بقیه محموله

از نظر حداکثر بار محموله به مدار پایین زمین، سامانه پرتاب فضایی قرار است بتواند حدود ۲۱۰ هزار پوند، معادل ۹۵ متریک تن را حمل کند. در مقابل، استارشیپ در نهایت می‌تواند بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ تن بار را حمل کند.

در عین حال، حداکثر بار سامانه پرتاب فضایی به مدار ماه، ۲۷ تن و استارشیپ، ۱۰۰ تن است. اگرچه استارشیپ در اینجا برنده می‌شود، اما انتظار می‌رود قابلیت محموله سامانه پرتاب فضایی با طراحی‌های جدیدتر توسعه یابد.

محل پرتاب

انتظار می‌رود که استارشیپ از تاسیسات "استاربیس" (Starbase) در تگزاس، نزدیک شهر بوکا چیکا پرتاب شود. در هر حال، اسپیس ایکس پیش از این که بتواند پرتاب را انجام دهد، ابتدا به مجوز پرتاب از "اداره هوانوردی فدرال آمریکا" (FAA) نیاز دارد.

"ماسک" قبلا گفته بود که استارشیپ می‌تواند از مجتمع پرتاب "A 39" در "مرکز فضایی کندی" (KSC) در فلوریدا بلند شود که در حال حاضر توسط اسپیس ایکس برای مجموعه موشک‌های فالکون مورد استفاده قرار دارد.

درست در کنار آن، مجتمع پرتاب "B 39" قرار دارد که سامانه پرتاب فضایی قرار است از آنجا بلند شود.

نخستین پرتاب

هر دو وسیله پرتاب با یک مجموعه تاخیر مواجه شده‌اند و به نظر می‌رسد که هر بار امیدها در مورد پرتاب از بین می‌روند.

"ماسک" اخیرا گفت که معتقد است موشک فوق سنگین او می‌تواند سرانجام در این ماه به فضا پرتاب شود. در هر حال، این میلیاردر که به خوش‌بینی مشهور است، هشدار داد که اگر ماه اکتبر راه‌گشا نباشد، نوامبر بسیار محتمل به ‌نظر می‌رسد.

"ماسک" در پاسخ به پرسشی در توییتر درباره زمان انجام شدن نخستین پرواز مداری استارشیپ، نوشت: شاید اواخر ماه آینده، اما نوامبر بسیار محتمل به نظر می‌رسد.

اسپیس ایکس ابتدا قصد داشت استارشیپ را در ژانویه ۲۰۲۲ به مدار پرتاب کند، اما پس از ارزیابی زیست‌محیطی محل پرتاب خود در تگزاس مجبور شد آن را به تعویق بیندازد.

از سوی دیگر، انتظار می‌رفت که ماموریت آرتمیس۱ در پایان ماه اوت پرتاب شود و یک کپسول بدون سرنشین اوریون را به فضا ببرد.

در نخستین تلاش، کنترل‌کننده‌ها مجبور شدند این کار را متوقف کنند، زیرا نمی‌توانستند مطمئن شوند که چهار موتور بزرگ در دمای کاری درستی قرار دارند. بررسی‌های بعدی نشان داد که احتمالا یک حسگر، خوانش‌های نادرستی را نشان داده است و موتورها احتمالا می‌توانستند پرواز کنند.

درست کمتر از یک هفته بعد، نشت سوخت، دومین تلاش برای پرتاب را خنثی کرد. پیش از رسیدن "طوفان یان" (Hurricane Ian) به فلوریدا، هر گونه امیدی برای پرتاب در ماه سپتامبر به تعویق افتاد، زیرا برای محافظت از فضاپیما باید آن را به کارگاه مهندسی بازمی‌گرداندند.

مانند استارشیپ ماسک، ابتدا امید می‌رفت که آرتمیس۱ و سامانه پرتاب فضایی بتوانند در پایان این ماه پرتاب شوند، اما ناسا در نهایت اعلام کرد که قصد دارد پرتاب را بین ۱۲ تا ۲۷ نوامبر انجام دهد.

کاربرد دو موشک

از نظر فنی، هر دو موشک برای فرستادن انسان به مریخ طراحی شده‌اند، اما سامانه پرتاب فضایی ابتدا بیشتر بر ماه تمرکز خواهد کرد که بازگرداندن انسان به سطح ماه، ساخت ایستگاه فضایی در مدار ماه و ایجاد پایگاه دائمی برای مردم را به همراه دارد.

استارشیپ نیز به شدت در این امر دخیل خواهد بود. همچنین، ماسک قول سفر به دور ماه در سال ۲۰۲۳ را به "یوساکو مائزاوا" (Yusaku Maezawa)، میلیاردر ژاپنی داده است.

استارشیپ می‌تواند برای گردشگری فضایی نیز مورد استفاده قرار بگیرد. در هر حال، چشم انداز اصلی ماسک برای استارشیپ، رفتن به مریخ است. او حتی در مورد ساخت شهرهایی در سیاره سرخ صحبت کرده است.

این ایده ممکن است جاه‌طلبانه به نظر برسد، اما هدف بلندمدت ماسک برای استارشیپ این است که انسان را به مقاصدی در منظومه شمسی از جمله غول‌های گازی مانند "مشتری" برساند.