پايان دوره شاتل‌هاي فضايي

کد خبر: ۱۷۶۲۴۱

تاریخ: ۲۰ تير ۱۳۹۰ - ۰۹:۴۱

بروس مك‌اندلس، فضانورد پيشين ناسا، يكي از معروف‌ترين فضانوردان دوره شاتل‌هاست. آزمايش معروف وي با صندلي موتوردار فضايي به تصويري فراموش نشدني از آزمايش‌هاي انسان در مدار زمين تبديل شده است. بروس مك‌اندلس متولد 1937 است. او سال 1984 اولين سفر فضايي‌اش را به همراه شاتل فضايي چلنجر انجام داد و در همين پرواز بود كه سامانه مستقل پروازي فضانوردان را به آزمايش گذاشت. او دوباره و در سال 1990 با شاتل فضايي ديسكاوري به مدار زمين رفت؛ ماموريتي كه به دليل انتقال تلسكوپ فضايي هابل به مدار زمين در تاريخ ماندگار شد.

جمعه گذشته شاتل فضايي آتلانتيس براي آخرين بار محوطه پرتاب مركز فضايي كندي را به لرزه در آورد تا كتاب شاتل هاي فضايي براي هميشه بسته شود. به‌همين‌مناسبت از بروس مك‌اندلس خواستيم تا براي خوانندگان جام‌جم، يادداشتي درباره پايان دوره شاتل‌ها بنويسد. توجه شما را به اين يادداشت جلب مي‌كنيم.

هر نوع نگاهي به گذشته شاتل‌ها بايد با يادآوري اين نكته آغاز شود كه اين برنامه در اصل با نام «سامانه حمل و نقل فضايي ملي» يا «The National Space Transportation System» آغاز شد. اين نام در حقيقت اشاره‌هايي در دل خود دارد. حرف تعريف در اين عبارت يا همان The در واقع نشان‌دهنده اين بود كه اين برنامه تنها برنامه از اين دست بايد باشد و كلمه ملي در آن نشان‌دهنده اين واقعيت بود كه اين برنامه بايد به همه پرتاب‌هاي ايالات متحده توسعه پيدا كند و پاسخگوي نياز همه مشتريان فضايي آمريكا باشد. در نتيجه اين برنامه كه NSTS خوانده مي‌شد بايد تنها راه ورود به فضا براي مشتريان فضايي آمريكايي (يعني سازمان‌هايي مانند ناسا، سازمان‌هاي نظامي، NOAA، سازمان‌هاي تجاري و علمي و همه و همه) باشد و همچنين تا جايي كه مي‌تواند بازار بين‌المللي اين امور را نيز به دست گيرد و مشتريان بين‌المللي پيدا كند. بر مبناي همين ديدگاه بود كه برنامه اوليه از 500 پرواز فضايي در اين برنامه براي 10 سال نخست آن صحبت مي‌كرد كه تقريبا معادل يك پرواز در هر هفته بود. من نسبت به اين‌كه بتوانيم به 50 پرواز در هر سال دست پيدا كنيم بدبين بودم، اما فكر مي‌كردم رسيدن به 25 پرواز در سال امري شدني و ممكن است. اين تعداد پرواز براي اين‌كه بتوانيم هزينه‌هاي هر پرواز و همچنين نرخ فرستادن تجهيزات به ازاي هر كيلوگرم به فضا را كاهش دهيم ضروري بود. براي اين‌كه هزينه هر پرواز به عدد معقولي كاهش پيدا كند چاره‌اي جز افزايش تعداد پرواز‌ها نبود تا بودجه كل سرشكن شود.

حادثه انفجار شاتل چلنجر (در ماموريتSTS 51-L)‌ تمام اين داستان را در دو جهت تغيير داد. كميسيون تحقيق درباره اين حادثه به سرپرستي وزير امور خارجه سابق ويليام پ.راجرز، در گزارش نهايي خود توصيه كرد كه ناسا نبايد جان انسان‌ها (منظور خدمه شاتل‌هاي فضايي بود ) را براي حمل محموله‌هايي به فضا كه مي‌توان آنها را با راكت‌هاي غيرسرنشين‌دار به فضا فرستاد، در خطر قرار دهد و همچنين نبايد با اعزام فضانوردان غيرحرفه‌اي نظير معلمان، روزنامه‌نگاران و سياستمداران، خدمه و خود آنها را با خطر مواجه كرد (در پرواز چلنجر براي اولين بار يك معلم به همراه تيم فضانوردان عازم مدار زمين بود). از سوي ديگر، وقفه 2سال و نيمه‌اي كه بعد از اين حادثه و به واسطه تحقيق روي آن و ارتقاي مهندسي شاتل، در اين برنامه افتاد نيازمند اين بود كه سيستم‌هاي پرتابگر جايگزيني معرفي شده و مورد استفاده قرار گيرند. سامانه‌هايي نظير تايتان (Titan340) تا بتوان اين شكاف و خلأ را پر كرد. با اين چشم‌انداز بود كه ديگر هيچ گاه شاتل‌هاي فضايي نتواستند به جايي برسند كه از نظر مالي مقرون به صرفه باشند.

با وجود اين شاتل‌هاي فضايي از بسياري جهات يك دستاورد فني بي‌نظير به شمار مي‌روند كه ركوردهاي بي‌نظيري به دست آورده‌اند:

1 ـ شاتل‌ها اولين سيستم پرتابه‌هاي فضايي بودند (و هستند) كه بخش عمده‌اي از آنها قابل استفاده مجدد است و توانسته‌اند 135 ماموريت را به انجام برسانند.

2 ـ آنها اين قابليت را دارند كه حجم زيادي از محموله‌ها را از مدار زمين به زمين بازگردانند و اين چيزي است كه هيچ سامانه ديگري حتي به آن نزديك هم نشده است. شاتل‌ها در پايان ماموريت بر روي باند، فرود مي‌آيند.

3 ـ اين سامانه از موتورهاي داراي قابليت بالا و قابل استفاده مجدد هيدروژن مايع،‌ اكسيژن مايع استفاده مي‌كنند.

4 ـ اين سامانه نخستين پيشگام هواپيماهاي بزرگي بود كه از سيستم‌هاي ناوبري ديجيتال استفاده مي‌كردند و بعد‌ها در نسل هواپيماهاي غول‌پيكر مانند بوئينگ 777 و ايرباس A320 مورد استفاده قرار گرفت.

5 ـ اين شاتل‌ها قابليت به همراه بردن تعداد زيادي خدمه پروازي (بيش از 8 نفر) را داشتند و به آنها حريم خصوصي قابل قبولي را ارائه مي‌كردند كه بويژه در پروازهايي كه حضور همزمان زنان و مردان را نياز داشت، كارآمد بود و همچنين مي‌توانستند از 5 راهپيمايي فضايي پشتيباني كنند. (نظير آنچه در ماموريت تعمير هابل مورد استفاده واقع شد.)

6 ـ در اين شاتل‌ها براي اولين بار از سامانه سپر حرارتي استفاده شد كه در آن كاشي‌هايي مخصوص، دماي زياد ناشي از برخورد با جو زمين را تابش مي‌كردند و اين خلاف نمونه‌هاي قبلي بود كه با جذب گرما و سوختن و فدا شدن، از محموله فضايي محافظت مي‌كردند.

7 ـ شاتل‌ها قابليت شكار و بازيابي ماهواره‌هاي كوچك را از مدارهاي پايين داشتند (مانند WESTAR6 يا‌PALAPA B-2 ) و همين‌طور امكان تعمير و ارتقاي ماهواره‌هاي معيوب در مدار زمين را عرضه مي‌كردند (مانند Solar Maximum Observatory، SYNCOM IV-3،INTELSAT VI-F3)‌

اما در كنار اين محسنات،‌ شاتل‌ها از نقاط ضعفي هم رنج مي‌بردند كه مهم‌ترين آنها نبود يك سيستم فرار مطمئن بود. بعد از 4 پرواز آزمايشي اوليه كه درآنها سيستم صندلي فرار (مشابه صندلي جت‌هاي جنگي) براي 2 فضانورد در نظر گرفته شده بود، ناسا اعلام كرد شاتل‌ها به اندازه هواپيماهاي مسافربري خطوط تجاري از امنيت برخوردارند. اين باور تا زمان حادثه چلنجر باقي ماند. در آن هنگام اما ديگر طراحي يك سيستم فرار كارآمد و موثر هم خيلي ديرهنگام و هم خيلي هزينه‌بر ارزيابي شد. خود من تنها يك‌بار و در سال 1961 (در نيروي هوايي) بود كه به سيستم نجات احتياج پيدا كردم، اما بي‌نهايت خوش‌شانس و خوشحالم كه آن سيستم در آن موقع به خوبي عمل كرد.

نكته: آزمايش معروف بروس مك‌اندلس، با صندلي موتوردار فضايي به تصويري فراموش نشدني از آزمايش‌هاي انسان در مدار زمين تبديل شده است

يكي ديگر از نقاط ضعف شاتل‌هاي فضايي در اين بود كه نمي‌توانستند مراحل فرود را به طور كاملا اتوماتيك به انجام برسانند. اگرچه در طراحي شاتل‌ها اين مورد از ابتدا مد نظر قرار گرفته بود و اين سفينه‌ها به سيستم‌هاي مورد نياز اين كار نظير سيستم پويش مايكروويوي فرود (MSBLS)‌ و تمام سيستم‌هاي مورد نياز محاسباتي كابين مجهز شده بود، اما هيچ‌گاه از اين قابليت استفاده نشد. در تمام فرودهاي شاتل‌ها، فرمانده فضاپيما يكي، دو دقيقه از فرود بر باند، كنترل دستي شاتل را به دست مي‌گرفت. اگرچه انجام چنين فرودي بسيار جذاب است، اما از نظر مالي هم بسيار گران درمي‌آيد. چراكه خلبانان شاتل نيازمند طي كردن دوره‌هاي تخصصي و حرفه‌اي براي اين كار هستند. اين نكته مهمي است و در نظر داشته باشيد فضانورد آينده‌اي كه از ماموريت 5‌/‌2ساله به مقصد مريخ قرار است به زمين بازمي‌گردد داراي توانايي‌ها و دقت فضانوردي كه از يك ماموريت 2 هفته‌اي در مدار نزديك زمين به خانه برمي‌گردد، نيست و توانايي فرود خودكار بايد مورد توجه جدي قرار مي‌گرفت.

از سوي ديگر، شاتل‌هاي فضايي هيچ‌گاه بيش از مدارهاي ارتفاع پايين (LEO) به عمق فضا نفوذ نكردند. با توجه به وزن فضاپيما، پيچيدگي‌هاي پرتاب آن كه شامل مواردي مثل تانك‌هاي بيروني سوخت و امثال آن مي‌شد و همين‌طور علي‌رغم سيستم موتورهاي قابل مانور در فضا و سامانه بال‌ها و ساختار آيروديناميك مناسب فرود، اين شاتل‌ها در دنياي واقعي براي سفر به مدار ماه و برگشتن از آن بسيار سنگين بودند. ضمن اين‌كه سرعت بالاتري كه سفينه در هنگام بازگشت از ماه و در زمان ورود به جو زمين با آن مواجه مي‌شد، در مقايسه با سرعتي كه ناشي از بازگشت مرحله به مرحله از مدارهاي كم‌ارتفاع (چيزي در حدود 300 تا 500 كيلومتري سطح زمين) بود، عملا باعث توليد حرار‌ت بيشتري مي‌شد و سپر‌هاي حرارتي شاتل مي‌بايست قادر به دفع 40 درصد انرژي بيشتر باشند كه اين كار بدون بازنگري اساسي در طراحي‌ها و نوسازي مجدد جدي شاتل غيرممكن بود. در نتيجه تمايل ايالات متحده به سفر به دوردست و گسترده‌تر كردن مرزهاي فضا براي انسان و سفر به سيارك‌ها، اقمار مريخ و در نهايت فرود بر روي مريخ نيازمند ابزار ديگر و سيستم ديگري بود.

بر مبناي فرهنگ رايج در ايالات متحده، دولت تنها بايد مسووليت چيزهايي را بر عهده بگيرد كه بخش خصوصي از انجام آن عاجزند و كارآفرينان مستقل نمي‌توانند از عهده آن برآيند. ما اكنون در صنايع فضايي به جايي رسيده‌ايم كه بخش خصوصي توانايي ساخت و كنترل پرتابه‌هاي فضايي، سيستم حمل و نقل بار به ايستگاه فضايي و حتي سفرهاي سرنشين‌دار را به دست آورده است. براي مثال يك نمونه بديع سيستم حمل و نقل فضايي كه قابل مقايسه با سامانه‌هاي پرتاب فضايي آرين اروپايي سيستم H-II ژاپني است، سامانه‌اي است كه از ايده‌هاي مطرح شده در رقابت ايكس‌پرايز نشات گرفت و بخش خصوصي آن را ساخته است. سيستمي به نام اسپيس – ايكس فالكون 9 (Space-XFalcon 9) ‌به همراه سامانه محموله بار اژدها (Dragon) كه انتظار مي‌رود ‌ اواخر سال 2011 اولين پرواز خود را انجام دهد. درمورد سفرهاي سرنشين‌دار اگرچه پيش از اين تلاش‌هايي توسط بخش خصوصي انجام شده است، اما اين تلاش‌ها زير سايه شبح سنگين شاتل‌هاي فضايي مورد توجه جدي قرار نمي‌گرفت و علاقه سرمايه‌گذاران را جلب نمي‌كرد. حداقل حسن بازنشستگي شاتل‌هاي فضايي اين است كه اين محدوديت را از پيش پاي سرمايه‌گذاران پروازهاي فضايي سرنشين‌دار بخش خصوصي برمي‌دارد. با وجود اين‌كه استرس و فشارهاي عصبي ناشي از پرواز و بازگشت مجدد به زمين بر روي خدمه تا حداقل كاهش پيدا كرده تا افراد معمولي توان سفر به فضا را داشته باشند و حتي دجان گلن 76 ساله به عنوان تكنيسين پرواز دوباره با شاتل‌ها به فضا و بدون هيچ مشكلي سفر كرد، اما همه اينها باعث نشد تا درها به روي پروازهاي افراد بخش خصوصي يا همان توريسم فضايي باز شود. تاكنون چند نفري به عنوان توريست فضايي چنين سفري را تجربه كرده‌اند؛ افرادي كه عملكرد آنها در هنگام اين سفر بسيار قابل احترام بوده است.

برنامه كانسليشن (صورت فلكي) با وجود همه معايبي كه داشت، به عنوان سيستم جامع و كاملي معرفي شد كه بتواند ما را به ماه برگرداند. عنصر حياتي اين برنامه، بخش اوريون اين مجموعه بود كه اكنون به بخش چندكاربردي خدمه تغيير نام داده است. اين بخش امكان ماموريت‌هايي در مدارهاي دورتر از مدارهاي نزديك زمين يا LEO را فراهم مي‌كرد، اما مي‌توان آن را براي ماموريت به ايستگاه فضايي و برعكس مورد استفاده قرار داد. نخستين آزمون پرواز بدون سرنشين آن براي سال 2013 برنامه‌ريزي شده است، اما مي‌توان انتظار داشت و به مصلحت است كه با وضعيت فعلي اين روند سرعت داده شود. يكي از توصيه‌هاي دومين كميسيون آگوستين با عنوان در جستجوي پروازهاي سرنشين‌دار فضايي ارزشمند براي آمريكا كه ‌ سال 2009 منتشر شد، اين بود كه ايالات متحده بايد ابتدا توانايي‌هاي خود در حوزه حمل و نقل فضايي را به طور گسترده‌اي گسترش دهد و پس از اين توسعه اهداف بعدي سفرهاي فضايي خود را مشخص كند. اكنون آمريكا مسير خود در فضا را در زير سايه اين راهكار ادامه مي‌دهد. در ميان‌مدت، ما به همراه شركاي بين‌المللي خود ساخت ايستگاه فضايي را به پايان رسانده‌ايم؛ ايستگاهي كه با حضور دايم 6 خدمه بر عرشه‌اش به فعاليت ادامه مي‌دهد. اكنون زمان آن است كه در اين ايستگاه به تحقيقات و درو كردن حاصل سرمايه‌گذاري خود بپردازيم و در همان هنگام نسل بعدي سامانه‌هاي فضايي و اكتشافي را توسعه داده و تكميل كنيم.

پوريا ناظمي ‌/ جام جم