راکت‌های قابل بازیابی راهکاری برای سفر های فضایی ارزان

[mahdavi3d 14,067]

[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/489px-DC-XA.jpg[/img][/font][/size][/center]
[center][size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url="http://en.wikipedia.org/wiki/File:DC-XA.jpg"][b]DC-X[/b][/url][/font][/size][/center]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]در دهه‌های اخیر صنعت هوافضا به دنبال ساخت سامانه‌های راکت قابل بازیابی به منظور کاهش هزینه انتقال محموله و فضانورد به مدار بوده است. هر چند با وجود صرف زمان و هزینه‌های هنگفت در این راه، موفقیت چشمگیری حاصل نشده است. به دلیل وجود گرانش زمین، ارسال محموله به مدار کم ارتفاع پایین زمین (لئو) دارای پیچیدگی‌های فراوان بوده و ماموریتی دلهره‌آور است. این امر حتی در مورد راکت‌هایی که داخل جو سوخته و مورد استفاده مجدد قرار نمی‌گیرند صادق است.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]به تازگی و در جشنی که به مناسبت بیستمین سالگرد ساخت اولین نمونه راکت قابل بازیابی موسوم به دلتا کلیپر یا دی‌سی‌-اِکس برگزار شد، جیم فرنچ یکی از مهندسان هوافضای حاضر در پروژه در سخنی طنزآمیز گفت: "اگر انسان‌ها قصد سفر به فضا را داشته باشند، باید در کره مریخ به دنیا آمده باشند!" (جاذبه در کره مریخ 38 درصد زمین است) دستیابی به سرعت 28164 کیلومتر بر ساعت برای فرار از گرانش زمین به سوختی با انرژی درونی بالا و حجم بالای سوخت وابسته است. به عنوان مثال شاتل فضای بازنشسته ناسا که تقریبا به طور کامل قابل بازیابی بود، دو بوستر را با خود حمل می‌کرد که هر کدام از آنها حامل بیش از نیم میلیون کیلوگرم سوخت جامد بودند. این دو بوستر پس از پرتاب سامانه به مدت دو دقیقه روشن شده و سپس از سامانه جدا و با کمک چتر در داخل اقیانوس فرود می‌آمدند تا در ماموریت‌های بعدی مورد استفاده قرار گیرند. [/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]البته در هرکدام از تمامی 135 پرواز انجام شده توسط سامانه شاتل، 15 مخزن خارجی سوخت به همراه بیش از 500000 گالن اکسیژن و هیدروژن فوق سرد، در نظر گرفته شده بود. این محفظه غولپیکر یکبار مصرف بود و در ورود به جو می‌سوخت. یک وسیله قابل استفاده مجدد به صورت کامل، کمتر قطعه و زیرسامانه مصرفی و غیر قابل بازیابی دارد.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]یکی دیگر از چالش‌های پیش‌ روی فضاپیماهای کاملا قابل بازیابی، ساخت و عملیاتی کردن یک راکت تک مرحله‌ای برای پرتاب به مدار و بازگشت آن به زمین است. درواقع در این حالت، راکت همانند یک هواپیمای مسافربری است که محموله خود شامل مسافران و بار را به مدار منتقل کرده و به زمین بازگرداند، اما طراحی چنین وسیله‌ای دارای موانع و چالش‌های متعدد است. مخازن خالی سوخت، وزن مرده به حساب آمده همچنین وسایل نقلیه قابل بازیابی نیازمند ابزارها محافظتی در هنگام ورود به جو هستند که این امر وزن سامانه را افزایش می‌دهد. به علاوه قابلیت بازیابی نیازمند امکاناتی مانند سپر حرارتی، ارابه فرود، با به منظور تامین نیروی برآ و سوخت برای مرحله بازگشت است.[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]اضافه کردن این موارد به فضاپیما مهندسان طراح را در دستیابی به وزن محموله بهینه محدود می‌کند. هرچند راه‌های متعددی برای بهینه‌سازی وزن اجزای مختلف راکت وجود دارد. به طور مثال استفاده از مواد مرکب کربن در فضاپیماها و راکت‌ها به دلیل وزن بسیار کم و مقاومت بالا می‌تواند یکی از ایده‌ها باشد. این مواد بسیار قوی بوده و قدرت تحمل آنها به توجه به جهت قرارگیری الیاف قابل کنترل است. الیاف کربنی گزینه‌ای بسیار مناسب و کارآمد برای سپر حرارتی بوسترهای سوخت جامد است و هم‌اکنون از این مواد در سامانه‌هایی نظیر اطلس-5 استفاده می‌شود. همچنین سازندگان راکت‌ها به دنبال روش‌های نوین ذوب لیزری یا چاپ سه‌بعدی برای ساخت قطعات جدید هستند. این روش‌ها در حال حاضر در کاهش زمان و هزینه ساخت تاثیر کمتری دارد، اما می‌تواند در کاهش وزن سامانه مفید باشد.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]برای حضور طولانی مدت در فضا باید فضاپیماها توانایی بازیابی مجدد را داشته باشند. مسافرت‌های فضایی بسیار هیجان‌انگیز بوده و دریچه جدید از علم را برای ما گشوده است. یکی از مهمترین مسائل، موفقیت آمیز بودن این سفرها در آینده است که این امر تنها با قابلیت بازیابی موتور و سایر سخت‌افزارهای فضاپیما امکان‌پذیر است.[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]صنایع فضایی برای تبلیغ مسافرت‌های بین سیاره‌ای اغلب به هواپیماهای مسافربری گران‌قیمت و کاهش هزینه‌های آنها در طول عمر خود اشاره می‌کنند. به عنوان مثال ارزش هواپیمای بوئینگ-747 در حدود 350 میلیون دلار است. البته هزینه‌های عملیاتی این هواپیما مانند تعمیر و نگهداری، سوخت و ... کمتر از این مقدار است. این هواپیما پس از نشست بر روی زمین و تخلیه مسافران ظرف مدت کوتاهی آماده پرواز شده و به این ترتیب هزاران پرواز را در طول عمر عملیاتی خود انجام خواهد داد.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]نمونه اولیه دی‌سی‌-اِکس به صورت آزمایشی در اوایل دهه 1990 ساخته شد، به امید اینکه روزی نمونه واقعی آن در مسافرت‌های فضایی به کار گرفته شود. این سامانه مخروطی شکل با طول 12 متر در حال انجام پروازهای آزمایشی خود بوده، هرچند که هیچ یک از این آزمایش‌ها بیش از سه دقیقه طول نکشیده است. روند توسعه این نمونه بسیار سریع بود تا جایی که امیدها را برای ساخت یک فضاپیمای یک مرحله‌ای قابل بازیابی بسیار افزایش داد. 20 سال بعد، برخی از متخصصان و صاحبان صنایع در کنفرانس دی‌سی-‌ایکس اعلام کردند درست است که فضاپیمای قابل بازیابی هرگز نمی‌تواند مانند هواپیماهای مسافری بازدهی داشته باشد؛ ولی اگر هر وسیله فضایی برای دو پرواز نیز مورد استفاده قرار بگیرد هزینه‌ها به طور چشمگیری کاهش می‌یابد.[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]همانطور که مایک گریفین، مدیر سابق ناسا اعلام کرد: "ما مجبور نیستیم برای بازگشت هزینه‌ها 100 یا 1000 پرواز را انجام دهیم. در واقع بخش عمده‌ای از هزینه‌ها در پرواز‌های ابتدایی کاهش شدیدی خواهند داشت."[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]با وجود تمام چالش‌های اشاره شده تعدادی از شرکت‌های خصوصی مجدانه به دنبال ساخت وسایل نقلیه فضایی قابل بازیابی هستند . به طور مثال فضاپیمای اسپیس‌اکس که نمونه اولیه آن ساخته شده دارای سه قسمت اصلی است. مرحله اول و دوم شامل بوستر بوده که از راکت جدا شده و به زمین باز خواهند گشت. مرحله سوم یک بلوک انتقال مداری است که توانایی فرود مستقل روی باند را دارد. تمامی قطعات قابل بازیافت بوده اما برای پرتاب مجدد می‌بایست دوباره یکپارچه‌سازی شوند.[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]اجرای موفقیت‌آمیز این پروژه، گامی بسیار بزرگ در تحقق رویای بشر در سفر به کرات دیگر خواهد بود.[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]گردآوری: علیرضا تورانی، علی اصغر پیرو[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]منبع: ماهنامه صنایع هوافضا - شماره 92 - آبان 92 -صفحات 38 و 39[/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]اینفوگرافیک راجع به سامانه‌های راکتی با قابلیت استفاده مجدد:[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url="http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/vtol-vertical-takeoff-dcx-130823a-02.jpg"][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10198/thumb_vtol-vertical-takeoff-dcx-130823a-02.jpg[/img][/url][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]نکته: متاسفانه نرم‌افزار گالری سایت اندازه تصویر را کاهش داده است. برای اندازه اصلی از [url="http://www.space.com/22433-reusable-rocket-launch-systems-dc-x-infographic.html"]این لینک[/url] استفاده نمایید.[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif]لینک زیر هم مفید است:[/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][url="http://www.space.com/22690-reusable-rocket-dc-x-museum-exhibit.html#"]http://www.space.com...m-exhibit.html#[/url][/font][/size]

[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b]تاپیک مرتبط:[/b][/font][/size]
[size=3][font=tahoma,geneva,sans-serif][b][url="http://www.military.ir/forums/topic/24101-%D8%B7%D8%B1%D8%AD-%D8%A7%D8%B3%D9%BE%DB%8C%D8%B3-%D8%A7%DB%8C%DA%A9%D8%B3-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85-%D9%BE%D8%B1%D8%AA%D8%A7%D8%A8-%D9%88-%D9%81%D8%B1%D9%88%D8%AF-%D8%B9%D9%85%D9%88%D8%AF%DB%8C-%D8%A8%D8%A7-%D9%82%D8%A7/"]طرح اسپیس-ایکس برای سیستم پرتاب و فرود عمودی با قابلیت استفاده مجدد[/url][/b][/font][/size]

[hightech 1,597]

تشکر جناب مهدوی
راکتهای قابل بازیابی یا Reusable Launch Systems برنامه ای هست که از دهه 60 میلادی دنبال میشه، اما تا بحال نتیجه ای نداشته
آمریکا در حال حاضر جلودار این نوع سیستمهاست
بریتانیا همان دهه 60 طرحهایی داشتند
روسها هم چندین برنامه داشتن که Kliper برنامه مشترک روسیه و سازمان فضایی اروپا با وجود پیشرفت چشمگیر پروژه در سال 2006 بخاطر عدم تخصیص بودجه پایان یافت (با پروژه سرنشین دار قابل بازیابی PPTS ادامه پیدا میکند)
برنامه MAKS در سال 1991 لغو شد اما در سال 2010 دوباره این برنامه فعال شده