بررسی طرح‌هایی جالب برای ارزان‌تر کردن انتقال انسان و محموله به فضا

یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های تولید موشک، کمپانی United Launch Alliance است؛ شرکتی که با مشارکت بوئینگ و لاکهید مارتین تشکیل شده و تا امسال حق انحصاری تولید و پرتاب موشک برای نیروی هوایی آمریکا را در اختیار داشت که البته این موضوع سود زیادی را نیز عاید آن می‌کرد.

اما از این پس حق انحصاری یادشده برای این کمپانی وجود ندارد. شرکت ULA وارد دوران تازه‌ای از رقابت‌های فضایی شده است؛ جایی که شرکت اسپیس ایکس، زیر نظر ایلان ماسک، در نظر دارد در آینده‌ای نزدیک از نظر تعداد سفرهای فضایی از شرکت ULA پیشی بگیرد و از سویی شرکت بلو اوریجین نیز در حال ساخت کارخانه‌ای جدید برای تولید موشک‌های فضایی است.

مسلما سران شرکت ULA نیز در این مدت بیکار نمانده‌اند! توری برونو (Tory Bruno) بعد از سی سال کار در دپارتمان دفاع موشکی شرکت لاکهید مارتین، در تابستان ۲۰۱۴ سمت مدیر‌عاملی این شرکت را پذیرفت. وی در این ارتباط می‌گوید:

من اینجا آمده‌ام تا شرکت را وارد دوران تازه‌ای از بازار صنعت فضایی کنم. بازاری که بازیگران جدی و بزرگی در آن وجود دارند.

او توانست در سال اول مدیریت خود، مبلغ ۴۰۰ میلیون دلار سود نصیب صاحبان این شرکت کند. اما ULA باید خود را برای مرحله‌ای آماده کند که قرارداد انحصاری و نهایی آن در زمینه‌ی پرتاب موشک در سال ۲۰۱۹ به پایان خواهد رسید.

اما اکنون پرسشی که مطرح می‌شود، این است که چه چیزی در برنامه‌ی برونو برای سال‌های آینده نقشی محوری ایفا می‌کند؟ در یک کلام باید بگوییم: کامیون‌های فضایی.

کاری که باید انجام شود

وقتی ایلان ماسک شرکت اسپیس ایکس را تأسیس کرد، توانست دو ویژگی بزرگ را که در صنعت هوافضا وجود نداشت، وارد صحنه‌ی این صنعت کند: نوعی از جدیت و خشکی در مدیریت به سبک شرکت‌های سیلیکون ولی در میان سود‌های بی‌دردسری که قرارداد‌های دولتی نصیب شرکت‌ها می‌کنند و همچنین یک اعتقاد خوش‌بینانه مبنی بر این‌که سرمایه‌گذاری روی موشک‌هایی با قابلیت استفاده‌ی مجدد می‌تواند به دلیل موج اقبال مشتریان قابل توجیه باشد. چنین طرحی، مشتریانی را هدف قرار داد که جدا از نهاد‌های حکومتی و مشتریان سنتی هستند. شرکت ULA از هر دو ایده بهره می‌برد. برونو به خوبی توانسته است به چالش رقابت ایجادشده پاسخ دهد. وی می‌گوید:

ما توانسته‌ایم ۳۶ درصد از هزینه‌های تولید و زنجیره‌ی تامین را کاهش دهیم.

از طرف دیگر نیز این شرکت با یک طرح بلند‌پروازانه، قصد دارد اسپیس ایکس را در زمینه‌ی اقتصاد رو به رشد فضای بین زمین و ماه به چالش بکشد. در طرح ULA، در عرض پنج سال آینده، انسان‌ها در مدار زمین شروع به زندگی و کار کرده و زیر‌ساخت‌های لازم برای معدن‌کاوی و اکتشافات فضایی را مهیا خواهند کرد که همراه با سکونت‌گزینی در ماه به حد اعلای خود خواهید رسید.

اگر انجام این کار بعید به نظر می‌رسد، تصور کنید که اولین مأموریت خصوصی به ماه قرار است در سال آینده به وقوع بپیوندد و اولین سفینه‌ی فضایی خصوصی نیز در سال ۲۰۱۹ در مدارهای پایینی زمین شروع به حمل مسافر خواهند کرد.

نکته‌ای که در همه‌ی این برنامه‌ها مشترک است، یک چیز است: کاهش هزینه‌ی سفر به فضا. در سال ۲۰۱۵، اسپیس ایکس موفق شد ۱۰۰ میلیون دلار از هزینه‌های جزئی خود کم کند و قیمت بعضی از سفرهای تجاری را تا ۶۲ میلیون دلار کاهش دهد؛ این در حالی است که پرتاب ارزان‌ترین موشک ULA در حدود ۱۶۴ میلیون دلار هزینه دارد. همین اعداد به‌تنهایی بیان می‌کنند که چگونه شرکت ایلان ماسک بر این صنعت تسلط یافته است. این را نیز باید در نظر داشت که شرکت ULA اعلام کرده است که در ابتدای کار نمی‌تواند به‌طور صد در صدی، قابل‌اطمینان بودن طرح‌های خود را تضمین کند.

در هر حال ULA برای باقی ماندن در میدان رقابت‌ در حال کار بر روی پروژه‌ی پرتاب جدیدی است که Vulcan نامیده شده است.

کامیون‌های فضایی

شرکت ULA نیز در حال برنامه‌ریزی برای استفاده‌ی مجدد از موشک‌هایش است و در صورت موفقیت می‌تواند به رقیبی بسیار جدی برای اسپیس ایکس تبدیل شود.

در تولید موشک، از یک روش سنتی استفاده می‌شود که عموما شامل دو مرحله است و هر کدام از آن‌ها نیز پیشرانه یا پیشرانه‌های مخصوص به خود را دارند. مرحله‌ی اول شامل حمل محموله‌ی فضایی به خارج از جو است و مرحله‌ی دیگر و البته کوچک‌تر، عبارت است از رساندن محموله به موقعیت تعیین‌شده در فضا.

اسپیس ایکس تلاش دارد بخشی از موشکی را که در مرحله‌ی اول قرار دارد، به گونه‌ای طراحی کند که قابلیت استفاده‌ی مجدد داشته باشد. مهندسان این شرکت، موشکی طراحی کرده‌اند که توانسته است بعد از پرتاب، دوباره روی زمین بنشیند، آن‌ها قصد دارد این موشک را در آینده‌ی نزدیک دوباره به پرواز درآورند.

از آن طرف شرکت ULA سعی دارد بخش دوم موشک را به‌منظور کاهش هزینه‌ها برای استفاده‌ی مجدد طراحی کند. البته با این تفاوت که بخش دوم و استفاده‌شده‌ی موشک، دیگر نیاز نیست از روی زمین پرتاب شود. برونو دراین‌باره می‌گوید:

ما متوجه شده‌ایم که لازم نیست برای استفاده‌ی مجدد از یک بخش از موشک، آن را روی زمین فرود آورده و دوباره پرتاب کنیم. تفاوت الگوی ما در این است که ما به روش دیگری به مسئله نگاه کرده‌ایم؛ روشی که طی آن بخشی از موشک برای استفاده‌ی مجدد، در مدار نگه داشته می‌شود.

همین موضوع، ایده‌ی اصلی برای طراحی ACES، یا همان مرحله‌ی توسعه‌یافته‌ی تبرید پیشرفته از سوی ULA است. ACES همانند یک تانکر سوخت بزرگ به نظر می‌رسد که چهار پیشرانه در قسمت انتهایی آن جای گرفته‌اند، با این حال، وسیله‌ی مورد بحث دارای ویژگی‌های منحصر‌ به فردی است. عایق‌بندی مخصوص ACES آن را قادر می‌سازد تا سوخت را برای مدت طولانی‌تری ذخیره کند، سیستم الکتریکی ساده‌شده باعث کاهش وزن آن شده است و از همه مهم‌تر این که قابلیت راه‌اندازی و سوخت‌گیری مجدد در فضا را دارد. همه‌ی فناوریهای به کار رفته در ACES، آن را قادر می‌کند تا برای هفته‌ها یا ماه‌ها در مدار زمین منتظر پرتاب‌ محموله باشد و در ادامه بتواند آنها را به موقعیت تعیین‌شده برساند. برونو این گونه توضیح می‌دهد:

شما اگر قصد دارید به نقطه‌ای دلخواه در منظمه‌ی شمسی سفر کنید، دو سوم سوخت خود را فقط برای خارج شدن از جو و رسیدن به مدارهای پایینی زمین مصرف خواهید کرد.

وی در ادامه‌ی توضیح ایده‌ی ULA می‌گوید:

فضا‌پیمای شما ممکن است به حدی سنگین یا بزرگ باشد که قوی‌ترین موشک موجود نیز به زحمت می‌تواند آن را به مدارهای پایینی زمین حمل کند، وقتی موشک خود را به این سطح برساند، یکی از ACESهایی که در فضا است، خواهد توانست محموله را از موشک تحویل گرفته و آن را به سوی مقصد نهایی حمل کند.

اکوسیستم مداری

هدف اصلی این است که با تشکیل یک سیستم حمل و نقل دورتادور زمین، بتوانیم از لحاظ اقتصادی نیز فعالیت‌های بزرگ فضایی را به صرفه کنیم. برونو در این مورد می‌گوید:

 با ساخت یک ناوگان از این دستگاه‌ها یا کامیون‌های فضایی، موشک‌های بزرگ و دور‌انداختنی تبدیل به قطار‌های حمل بار می‌شوند. به این ترتیب ساخت زیربناهای بزرگ در فضا و حمایت از انجام فعالیت‌های تجاری در آن، عملیاتی خواهند شد. فعالیت‌هایی مانند ساخت سیستم حمل و نقل بین زمین و ماه، تولید واقعی در خارج جو بدون حضور گرانش، ساخت زیست‌گاه‌های تجاری و اکتشاف در فضا. اگر طرح ULA با موفقیت همراه شود، عملیاتی کردن همه‌ی این موارد به واقعیت نزدیک خواهد شد. در این سناریو، مدار‌های پایینی زمین به نوعی تبدیل به نسخه‌ی فضایی اپ استور خواهد شد.

بسیاری از شرکت‌هایی که برنامه‌‌های تجاری فضایی دارند، مانند Planetary Resources، Bigelow Aerospace، Deep Space Industries و Moon Express، هم اکنون توانسته‌اند میلیون‌ها دلار از سرمایه‌داران سیلیکون ولی برای توسعه‌ی فناوری خود دریافت کنند. چیزی که این شرکت‌ها در انتظار آن هستند، یک روش قابل‌ اعتماد و ارزان برای سفر به فضا است.

ULA به دنبال طراحی یک چرخه‌ی کامل است: به خصوص داشتن قابلیت دسترسی به آب از طریق ماه، سیارک‌ها یا ستاره‌های دنباله‌دار و تبدیل آن به سوخت موشک در فضا از طریق ترکیب هیدروژن و اکسیژن. وزن سوختی که موشک باید برای پرتاب و پرواز خود داشته باشد، هزینه‌ی بالایی به پرو‌ژه‌ها تحمیل می‌کند؛ پس اگر بتوانیم سوخت را در خارج از زمین و در فضا تولید کنیم، بدین ترتیب در ادامه قادر خواهیم بود فعالیت‌های فضایی را به شکل چشم‌گیری توسعه دهیم.

برونو در پایان اشاره می‌کند:

اگر راهی کم‌هزینه برای دسترسی به مدارهای پایینی زمین بیابیم، می‌توانیم در فضا به کارهای اقتصادی متنوعی دست بزنیم، فعالیت‌هایی که شاید اکنون تصور آنها نیز مشکل باشد.