شرکت هوافضای ARCA در حال فعالیت برای آزمایش عملکرد موتورهای aerospike در پرواز‌های فضایی است. کسب موفقیت در این آزمایش، گامی بزرگ به سوی ایجاد یک ناوگان از موشک‌های تک مرحله‌ای خواهد بود. با مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی همراه باشید.

تصور یک هنرمند از موشک Demonstrator 3 مجهز به موتور aerospike و موشک تک مرحله‌ای Haas 2CA

موتور aerospike یک ایده‌ی با سابقه و ارزشمند است. در گذشته ناسا این مفهوم را بر روی زمین به صورت گسترده‌ای مورد بررسی قرار داد و امید داشت که آن را در شاتل‌های فضایی و نسل بعدی برنامه‌ی Venture Star (یک وسیله‌ی نقلیه‌ی تک مرحله‌ای (SSTO)) به کار ببرد. با این حال، محدودیت‌های مالی موجب شد که به جای موتور aerospike در شاتل‌های فضایی از نازل‌های زنگوله‌ای شکل (bell-shaped nozzles) استفاده شود و برنامه‌ی Venture Star هم هرگز اجرا شد.

اما به لطف شرکت هوافضای ARCA، موتور aerospike دوباره در حال جان گرفتن است. این شرکت قصد دارد در ماه آگوست یک آزمایش پرواز موتور aerospike را با استفاده از موشک Demonstrator 3 انجام دهند که نخستین پرواز فضایی این موتور خواهد بود. کسب موفقیت در این آزمایش، گامی بزرگ به سوی ایجاد یک ناوگان از موشک‌های تک مرحله‌ای خواهد بود.

موتور aerospike در مقایسه با سایر موتورها نیروی پرتاب موثرتری در گستره‌ی وسیعی از ارتفاعات تولید می‌کند. افزون بر این، بهره‌وری مصرف سوخت این موتور بسیار بیشتر است. نازل‌های زنگوله‌ای شکل رایج پرتابی قابل اطمینان را تنها در سطح دریا فراهم می‌آورند. این موتورها در ارتفاعات بالاتر توانایی استفاده از کاهش فشار جو را ندارند زیرا گاز‌ها در نازل آن‌ها محصور شده‌اند.

آزمایش موتورهای دوقلوی Linear Aerospike XRS-2200 که برای برنامه‌ی X-33 ساخته شدند. این آزمایش در ۶ آگوست سال ۲۰۰۱ در مرکز فضایی Sternis ناسا واقع در Mississippi انجام شد.

در مقابل، اگزوز موتور aerospike این قابلیت را دارد که از سطح دریا تا فضا گسترش یابد و بهروه‌وری در مصرف سوخت و فراهم آوردن درجه‌ی بالایی از تکانه‌ی ویژه (specific impulse) در تمامی ارتفاعات را تضمین کند. در حال حاضر ناسا و شرکت ARCA برای آزمایش‌های زمینی و خلاء این موتور برنامه ریزی کرده‌اند. آن‌ها می‌خواهند عملکرد موتور aerospike را ضمن پرواز نیز بررسی نمایند که به کارگیری موشک Demonstrator 3 به همین منظور است.

افزون بر آزمایش بهره‌وری، فناوری ذخیره‌ی سوخت فوق سرد موتور aerospike نیز مورد آزمایش قرار خواهد گرفت. موتور بر مبنای تجزیه کردن ۷۰ درصد از غلظت هیدروژن پراکسید در دمای ۲۵۰ درجه‌ی سانتیگراد کار می‌کند تا نیروی لازم برای پرتاب را فراهم نماید. محصولات تولید شده در این فرآیند اکسیژن و آب است. بنابراین تا به امروز ایده‌ی aerospike ارائه دهنده‌ی سازگارترین موتور موشک با محیط زیست است.

Dumitru Popescu مدیر عامل شرکت ARCA به تازگی گفته است «ما قصد داریم با فرستادن موشک Demonstrator 3 به فضا پتانسیل قابل توجه موتور aerospike را نشان دهیم. زیرا این موشک به موتور فوق سرد مجهز خواهد شد که دمای محفظه‌ی واکنش آن به جای ۳۵۰۰ درجه‌ی سانتیگراد تنها ۲۵۰ درجه‌ی سانتیگراد است.»

بنابراین موشک‌های تک مرحله‌ای قابل دستیابی هستند. در همین راستا، شرکت ARCA در حال بررسی مفهوم Haas 2CA است. جدیدترین موشک از خانواده‌ی موشک‌های Haas، که به افتخار پژوهشگر پیشگام اتریشی رومانیایی با نام Conrad Haas نام‌گذاری شده است. این وسیله‌ی پرتاب از هیدروژن پراکسید و نفت سفید به عنوان سوخت استفاده می‌کند و قادر به تولید نیروی پرتاب ۲۲,۹۰۰ کیلوگرم در سطح دریا و ۳۳,۵۶۵ کیلوگرم در خلاء است.

موشک‌های تک مرحله‌ای برای پرتاب محموله‌های بار کوچک و قرار دادن آن‌ها در مدار در مقایسه با موشک‌های چند مرحله‌ای هزینه‌های کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. بر اساس برآوردهای موسسات Space Works و Eurostat، بازار ماهوراه‌ها طی دهه‌ی آیند تا ۵٫۳ میلیارد دلار رشد خواهد داشت. به این ترتیب، شرکت‌های هوافضایی که نرخ‌های پرتاب قابل رقابت و انعطاف‌پذیر عرضه می‌کنند، می‌توانند از این رشد بهره ببرند.

شرکت ARCA امیدوار است در سال ۲۰۱۸ نخستین پرتاب موشک Haas 2CA را از مرکز پرواز Wallops ناسا واقع در ویرجینیا (Virginia) انجام دهد. قبل از عملی شدن این پرتاب شرکت باید از درستی عملکرد موتور aerospike اطمینان حاصل کند. Popescu توضیح داد «موشک تک مرحله‌ای Haas 2CA آغاز نسل جدیدی از وسایل نقلیه‌ی فضایی است که در نتیجه‌ی نوآوری ایجاد شده‌اند و هزینه‌ها را کاهش خواهند داد.»

این آزمایش پرواز در پایگاه فضایی آمریکا در نیومکزیکو انجام خواهد شد و شامل یک پرواز زیرمداری (suborbital space flight) خواهد بود که موشک Demonstrator 3 را به ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری می‌رساند. اگر رسیدن به چنین ارتفاعی محقق شود، شرکت ARCA نشان داده است که فناوری موتور پیشنهادی شرایط لازم برای پرواز را دارد و موشک‌های تک مرحله‌ای قابل دسترسند. افزون بر این، استفاده از موتورهای فوق سرد که با فناوری aerospike همراه شده‌اند، مجوز کاربری در موشک‌های زیرمداری که با محیط زیست سازگارند را دریافت خواهد کرد.

 

این آزمایش نقطه‌ی عطفی در صنعت هوا فضای تجاری خواهد بود زیرا این صنعت با هدف افزایش دسترسی انسان به فضا و کاهش هزینه‌های پرتاب‌ها بنیان‌گذاری شده است. Popescu در این زمینه گفت «ما اطمینان داریم که موتور aerospike که شامل مخزن‌های سوخت کامپوزیتی و سوخت‌های چگال (مانند نفت سفید) است، هزینه‌های پرتاب‌های زیرمداری و مداری را به میزان قابل توجهی کاهش خواهند داد. ما اعتقاد داریم که کاهش هزینه‌های پرواز‌های فضایی تنها با نوآوری ممکن می‌شود و تلاش برای افزایش بهره‌وری فناوری‌های قدیمی راه مناسبی برای کم کردن هزینه‌ها نیست. با این رویکرد ما انتظار داریم که ارزش کنونی شرکت ARCA را که برابر ۲۰ میلیون دلار است تا سال ۲۰۱۹ به ۲۰۰ میلیون دلار افزایش دهیم.»

توسعه‌ی موشک‌های تک مرحله‌ای تنها یکی از راه‌هایی است که اکتشاف فضا را ارزان‌تر می‌کند. نمونه‌های دیگر شامل فعالیت‌های شرکت SpaceX برای توسعه‌ی موشک‌های قابل استفاده‌ی مجدد و تلاش شرکت Rocketlab برای استفاده از مواد سبک وزن در ساخت موشک‌های دو مرحله‌ای یک بار مصرف است. این اقدامات باعث امکان‌پذیر شدن احتمالاتی خواهند شد که در گذشته غیر ممکن به نظر می‌رسید. برای نمونه می‌توان ایده‌هایی مانند توان خورشیدی فضایی (space-based solar power) و زیستگاه‌های فضایی را نام برد.

فعالیت‌های شرکت ARCA برای آماده شدن جهت آزمایش پرواز aerospike را در فیلم زیر تماشا کنید.

بیشتر بخوانید:

>>آماده کردن ربات فضانورد Valkyrie برای سفر به مریخ

منبع: universetoday

استفاده و بازنشر این نوشتار تنها با ذکر لینک منبع و نام «مجله‌ی فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی» مجاز است.