تماشا کنید: سفری به کارخانه ساخت راکت سامانه پرتاب فضایی (SLS) ناسا برای رفتن به اعماق فضا

ناسا می‌خواهد پس از ۵۰ سال با پروژه آرتمیس عصر جدیدی از سفرهای فضایی را آغاز کند. در ادامه نگاهی به سایت پروژه آرتمیس و کارخانه ساخت راکت سامانه پرتاب فضایی (SLS) برای سفر به ماه خواهیم داشت.

چندین دهه است که سفرهای فضایی انسان‌ها به ارتفاع چند صد کیلومتری از زمین محدود شده است؛ اما حالا ناسا می‌خواهد با بازگشت به ماه یک گام مهم در این عرصه بردارد. ناسا برای چنین سفری به پیشرفته‌ترین فضاپیمای خود نیاز دارد که شامل یک راکت فوق سنگین به نام سامانه پرتاب فضایی (SLS) و کپسول اوریون (Orion) برای حمل فضانوردان می‌شود.

نگاهی به راکت سامانه پرتاب فضایی و فضاپیمای اوریون

این تجهیزات حیرت‌انگیز در کنار هم پروژه آرتمیس را شکل می‌دهند که قرار است به واسطه آن اولین زن و اولین فرد رنگین پوست روی ماه قدم بگذارند. البته هدف ناسا از این پروژه فراتر از این موارد است و می‌خواهد در گام‌های بعدی زمینه سفرهای بیشتر به اعماق فضا را فراهم کند.

ناسا در همان سال‌های اولیه شکل‌گیری پروژه برای سه پرواز آرتمیس برنامه‌ریزی کرد و همه آنها نیز قرار است با سامانه پرتاب فضایی انجام شوند. در واقع این پروژه پرواز آزمایشی نخواهد داشت و هر راکت SLS تنها یک بار پرواز خواهد کرد. اولین راکت از مجموعه آرتمیس (بدون سرنشین) هم احتمالا در مرداد ماه امسال روانه فضا خواهد شد.

در پرواز دوم فضانوردان در کپسول اوریون سفری کنار قمری خواهند داشت و راکت سامانه پرتاب فضایی بعد از رسیدن به سرعت 39430 کیلومتر بر ساعت و دمای ۲۷۶۰ درجه سانتی‌گراد مجددا وارد جو زمین خواهد شد. این پرواز پیش از سال ۲۰۲۴ انجام نخواهد شد. در پرواز سوم نیز که برای اوایل ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده است، فضاپیمای اوریون ۴ فضانورد را به سطح ماه خواهد برد.

فاصله این افراد از زمین هزار برابر بیشتر از فاصله ایستگاه فضایی بین‌المللی تا زمین خواهد بود. این اولین بار پس از سال ۱۹۷۲ خواهد بود که انسان‌ها تا این حد از زمین فاصله می‌گیرند. البته این هدف جاه‌طلبانه هزینه سنگینی هم داشته است و از سال ۲۰۱۲ تا سال ۲۰۲۵ حدود ۹۳ میلیارد دلار صرف پروژه آرتمیس و راکت سامانه پرتاب فضایی خواهد شد.

آرتمیس یک پروژه بسیار بزرگ به حساب می‌آید و ناسا نیز در حال ساخت تجهیزات مورد نیاز آن در کارخانه مونتاژ موشو در نیو اورلئان آمریکا است. ناسا پیشتر شاتل‌های فضایی خود و برنامه‌های آپولو و ساترن را نیز در همین کارخانه آماده کرده بود و به همین خاطر این مکان به کارخانه راکت آمریکا معروف شده است.

در حال حاضر ناسا، بوئینگ و لاکهید مارتین در حال همکاری برای ساخت راکت سامانه پرتاب فضایی و دیگر تجهیزات مورد نیاز برای تحقق یک سفر تاریخی به ماه هستند. همانند هر کارخانه دیگری، موشو نیز مملو از فعالیت است و هر روز قسمت‌های مختلفی از راکت‌ها وارد آن می‌شوند. Tim Livingston، مدیر برنامه‌ریزی لاکهید مارتین برای فضاپیمای اوریون در موشو گفت:

ما در اینجا لباس‌شویی نمی‌سازیم. ما در حال ساخت گنجینه‌های ملی هستیم.

یک ماموریت حماسی

خط تولید یک خودرو را تصور کنید. هرچند که به جای متصل کردن درها و پنل‌های بدنه، شما در حال ساخت یک راکت 98 متری هستید که حتی از مجسمه آزادی نیز بلندتر است. پروژه‌ای در این ابعاد به یک کارخانه منحصر به فرد و ۱۸۵ هزار متر مربع فضا نیاز دارد. Lonnie Dutreix، مدیر کارخانه مونتاژ موشو در این رابطه گفت:

شما به فضاهای بزرگ و باز نیاز دارید. شما باید راهرو‌های عریض داشته باشید. فضا باید به گونه‌ای باشد که جرثقیل‌ها بتوانند قسمت‌های سنگین راکت را بلند کنند. مردم نمی‌دانند که در لوئیزیانای جنوبی چیزی به نام سنگ بستر وجود ندارد؛ بنابراین باید زمین را نیز برای تحمل وزن راکت‌ها تقویت می‌کردیم.

من از یک تشبیه استفاده مي‌کنم. در ساختن یک هواپیما قابل اعتماد بودن و ایمن بودن آن اهمیت بسیار زیادی دارد؛ زیرا یک انسان قرار است از آن استفاده کند. همین نگرش را به یک راکت بیاورید و آن را صد برابر کنید.

اگرچه ناسا در تمامی ماموریت های فضایی خود فوق‌العاده روی دقت و ایمنی تمرکز می‌کند؛ اما با توجه به اینکه راکت سامانه پرتاب فضایی و فضاپیمای اوریون می‌خواهند چندین فضانورد را به سطح ماه و بعدها به قسمت‌های دیگر منظومه شمسی ببرند، این دقت چند برابر شده است.

در حال حاضر راکت سامانه پرتاب فضایی و فضاپیمای اوریون برای پرواز آرتمیس 1 تکمیل شده و به دماغه کارناوال در فلوریدا فرستاده شده‌اند. کارخانه میشو نیز کار خود را روی تجهیزات مورد نیاز ماموریت‌های آرتمیس 2، 3 و 4 آغاز کرده است.

سامانه پرتاب فضایی

در کارخانه میشو بوئینگ مشغول کار روی هسته اصلی راکت سامانه پرتاب فضایی است و لاکهید مارتین نیز روی کپسول اوریون کار می‌کند. هسته اصلی SLS به تنهایی ۶۴.۶ متر است که یعنی در یک استخر شنای المپیک هم جا نخواهد شد. هسته اصلی در واقع از دو مخزن سوخت غول‌پیکر تشکیل شده است. مخزن اول ۷۴۲ هزار لیتر اکسیژن مایع فوق‌العاده سرد را در خود جای خواهد داد و مخزن دوم میزبان بیش از ۲ میلیون لیتر هیدروژن مایع خواهد بود.

این مخزن‌ها در کنار بوسترهای سامانه پرتاب فضایی نیروی لازم برای بلند کردن راکت ۲۷ تنی ناسا از زمین و بردن آن به فضا را تامین خواهند کرد. اگرچه ساختن چنین تجهیزاتی ابدا آسان نیست؛ اما با قدم زدن در کارخانه میشو متوجه شباهت عجیب خط تولید پروژه ناسا به سایر خطوط تولید خواهید شد.

درست است که تجهیزات مورد نیاز برای این سفر فضایی غول‌پیکر هستند، اما ابتدا قطعات کوچک ساخته می‌شوند و سپس مهندسان آنها را در کنار همدیگر قرار می‌دهند. بخش‌های SLS در قسمت‌های مختلف ساخته می‌شوند و در نهایت به مرکز مونتاژ عمودی ناسا منتقل می‌شوند تا به همدیگر متصل شوند.

وقتی کنار بخش‌های راکت سامانه پرتاب فضایی قرار می‌گیرید، تازه متوجه عظمت آن می‌شوید. هرچند که به گفته بوئینگ، با وجود ابعاد حیرت‌انگیز SLS، دیواره‌های آن فوق‌العاده باریک‌ هستند.

Amanda Gertjejansen، مدیر پروژه بوئینگ برای هسته اصلی آرتمیس 2 در این رابطه گفت:

تصور کنید که یک قوطی نوشابه اندازه مخزن هیدروژن مایع ما بشود. در این صورت ضخامت دیواره‌های قوطی نزدیک به ضخامت مخزن خواهد بود. میلیون‌ها لیتر سوخت در این مخزن‌ قرار خواهد گرفت که باید مصرف شود. این مخزن‌ها می‌توانند فشار و دمای کرایوژنیک را حفظ کنند و این از نظر مهندسی کم‌نظیر است.

در مرحله نهایی مخزن‌ها به منطقه مونتاژ نهایی منتقل می‌شوند تا با بخش موتور جفت شده و سامانه پرتاب فضایی را تکمیل کنند. Chandler Scheuermann، مهندس ناسا در رابطه با عظمت این پروژه گفت:

صرفا ابعاد چیزی که ما در اینجا می‌سازیم، شگفت‌آور است. استعدادی که پشت طراحی و ساخت فضاپیمایی به این ابعاد بوده، قطعا باید سبب حیرت و تعجب تمامی مهندسان دنیا شود.

نگاهی به داخل اوریون

هدف راکت سامانه پرتاب فضایی تامین نیرو و قدرت مورد نیاز برای بردن فضانوردان به فضا است؛ اما فضاپیمای اوریون وظیفه هدایت و زنده نگه داشتن آنها در فضا را بر عهده دارد. اگرچه ساخت تمامی بخش‌های ماموریت Artemis مهم و حیاتی است، اما حساسیت‌ها در رابطه با اوریون بیشتر هستند.

Tim Livington اظهار کرد:

وقتی یک فضاپیما می‌سازید، شما جایی برای اشتباه کردن ندارید. شما به محیطی می‌روید که در آن هیچکس و هیچ‌ چیزی را نمی‌بینید؛ بنابراین باید مطمئن باشید محصولی که ساخته‌اید جان افراد را به خطر نمی‌اندازد.

کپسول اوریون از چند بخش تشکیل شده است. در قسمت پایینی ماژول سرویس اروپایی قرار دارد که توسط آژانس فضایی اروپا ساخته شده و قرار است اوریون را پس از جدا شدن از SLS در فضا و به دور ماه هدایت کند. بالای این بخش ماژول سرنشینان قرار دارد. این کپسول تحت فشار تا یک سوم بزرگتر از ماژول فرماندهی آپولو است و سیستم‌های محاسباتی آن نیز تا ۴ هزار برابر سریع‌تر عمل می‌کنند.

همچنین اگرچه آپولو ظرفیت میزبانی تنها ۳ فضانورد را داشت، اوریون فضای کافی برای ۴ سرنشین را دارد و قسمتی هم در آن برای پناه گرفتن فضانوردان در طول طوفان‌های خورشیدی دیده می‌شود. جالب اینجاست که ناسا حتی یک دستگاه ورزشی کوچک را نیز در آن گنجانده است. علاوه بر اینها، در عصر آپولو فضانوردان از شلوارهای فضایی جاذب رطوبت استفاده می‌کردند؛ اما در پروژه آرتمیس یک توالت با دری که بسته می‌شود، در اختیار آنها خواهد بود.

البته روی هم رفته کپسول ناسا خیلی جادار نیست و فضانوردان مجبورند به صورت فشرده این سفر را بگذرانند. از طرفی این کپسول فقط وظیفه زنده نگه داشتن فضانوردان در فضا را بر عهده ندارد و باید از آنها در هنگام بازگشت به زمین نیز محافظت کند. به گفته Livington در طول چهار دهه گذشته، تمامی فضاپیماهای سرنشین‌داری که قصد ورود به زمین را داشتند، باید دمای ۱۶۵۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل می‌کردند.

از آنجایی که اوریون از فاصله دورتری به زمین می‌آید، در هنگام ورود به زمین سرعت ۳۹۴۳۰ کیلومتر بر ساعت را تجربه خواهد کرد. سرعت بالاتر به معنای دمای بیشتر است. به همین خاطر مهندسین ناسا مجبور شدند سیستم‌های محافظت دمایی کپسول اوریون را به شکل محسوسی بهبود ببخشند تا بتوانند در برابر دمای ۲۷۶۰ درجه سانتی‌گراد دوام بیاورد.

تفاوت آرتمیس با برنامه‌های مشابه

بیش از یک دهه است که ناسا روی برنامه آرتمیس کار می‌کند. هزینه این پروژه تا سال ۲۰۲۵ به ۹۳ میلیارد دلار خواهد رسید و هرکدام از پروازهای آرتمیس 1، 2 و 3 نیز تقریبا ۴.۱ میلیارد دلار هزینه خواهند داشت. بسیاری از افراد راکت سامانه پرتاب فضایی ناسا را با راکتهای فوق سنگین برخی شرکت‌های خصوصی همچون اسپیس ایکس مقایسه می‌کنند.

اسپیس ایکس در حال کار روی راکت استارشیپ است و ایلان ماسک نیز می‌خواهد با استفاده از آن تا سال ۲۰۲۵ انسان‌ها را به مریخ ببرید. پیشتر در یک مطلب جداگانه به رویای ایلان ماسک برای مستعمره کردن مریخ پرداخته‌ایم و در اینجا روی استفاده مجدد از استارشیپ تمرکز می‌کنیم.

برخلاف راکت اسپیس ایکس، راکت سامانه پرتاب فضایی برای استفاده مجدد طراحی نشده است. وقتی شرکت‌های خصوصی می‌خواهند از یک راکت برای پرتاب و فرود در ماموریت‌های مختلف استفاده کنند، چرا ناسا این همه پول را صرف یک راکت یکبار مصرف می‌کند؟

Dutreix پاسخ این سوال را داد:

هدف ما این است که در هر پرتاب تا جایی که ممکن است جرم بیشتری را به ماه ببریم. وقتی می‌خواهید از یک راکت چند بار استفاده کنید، از جرم قابل حمل شما کاسته خواهد شد. شما باید سوخت بیشتر و تجهیزات اضافی برای فرود آمدن داشته باشید. همه اینها جرمی که می‌توانید به ماه ببرید را کاهش می‌دهند.

با وجود هزینه بالای برنامه آرتمیس، ناسا امیدوار است که در نهایت با تجاری کردن آرتمیس و فروش راکت به افرادی که به پرتابگرهای سنگین نیاز دارند،‌ آنها را جبران کند. آنها می‌خواهند تا پرتاب آرتمیس 5 این هدف محقق شود و از آن پس بتوانند روی ماموریت‌های خطرناک‌تری همچون سفر به مریخ تمرکز کنند.

ناسا می‌خواهد با آرتمیس سفر به اعماق فضا را میسر کند. در واقع پرتاب‌های اولیه تنها قدم‌های کوچکی برای رسیدن به یک هدف بزرگ‌تر هستند: فرستادن فضانوردان به ماه، راه‌اندازی یک پایگاه در ماه و سپس سفر به مریخ.

آخرین باری که ناسا به ماه رفت، سعی می‌کرد در رقابت فضایی با شوروی پیروز شود. آنها در مجموع ۲۴ فضانورد مرد را به ماه فرستادند و حالا می‌خواهند با راکت سامانه پرتاب فضایی (SLS)‌ و فضاپیمای اوریون عصری جدید را آغاز کنند. Dutreix با هیجان در این رابطه صحبت می‌کند:

من سعی می‌کنم به دانشمندان و مهندسان جوان بفهمانم که آنها در حال تاریخ‌سازی هستند و باید هیجان‌زده باشند. آنها الان متوجه نمی‌شوند؛ اما وقتی به سن من رسیدند با خود می‌گویند که وقتی همه چیز شروع شد، من آنجا بودم.