آشنایی با استارشیپ؛ غول چندین طبقه برای سفر به ماه و مریخ
همزمان که شرکتهای خصوصی به بازیگران کلیدی صنعت فضایی تبدیل شدهاند، شرکت اسپیسایکس با موشک و بوستر 120 متری استارشیپ خود قصد دارد مسیر سفر انسان به ماه و مریخ را هموار کند.
آشنایی با استارشیپ
فناوریهای کلیدی
موتورهای رپتور
بازیابی و استفادهی مجدد
سوختگیری در مدار
سیستم فرود عمودی
برنامهها و مراحل توسعه تا امروز
جمعبندی
آشنایی با استارشیپ
«استارشیپ» (Starship) یک سامانهی پرتابگر دو مرحلهای، شامل بوسترِ قدرتمندِ «سوپرهوی» (Super Heavy) و فضاپیمای بالاییِ «استارشیپ» است که هر دو به منظور بازیابی و استفادهی مجدد طراحی شدهاند. درست مانند پرتابگر «فالکون 9» ایدهی اصلی این است که با بازیافت سریع و پرشمار آن بتوان هزینهی هر پرتاب را به طور چشمگیر کاهش داد و امکان انجام پرتابهای پیدرپی و ارزان برای فرستادن محموله و سرنشین به مدار زمین، ماه و مریخ فراهم شود.
طبق هدف شرکت «اسپیسایکس» (SpaceX) متعلق به «ایلان ماسک» (Elon Musk) مفهوم استفادهی مجدد نه تنها تجاریسازی فضا را به جلو پیش میبرد، بلکه زیربنای بلندمدتی برای سفرهای سرنشیندار این شرکت در جهت ایجاد حضور پایدار انسان در مریخ را شکل میدهد.
آزمایش استارشیپ در سال 2022
Credit: SpaceX
از منظر مأموریتی، پروژهی استارشیپ نه فقط یک موشک برای ارسال ماهواره یا گردشگران فضایی به شمار میرود، بلکه قرار است نقشی کلیدی در برنامههای دولتی و علمی ایفا کند. ناسا استارشیپ را به عنوان یکی از گزینههای مورد نظر برای سامانهی فرود انسان روی ماه در برنامه آرتمیس انتخاب کرده و قراردادهایی را برای توسعهی فرودگر انسانی ماه با اسپیسایکس بسته است. یک همکاری که نه تنها نشان از اعتبار فنی پروژه دارد، بلکه بار وظایف ایمنی و آزمایشهای آمادهسازی را سنگینتر میکند.
زمانی که استارشیپ و بوستر سوپرهوی روی هم قرار میگیرند، طول کل سامانه به حدود 123 متر میرسد که ارتفاعی تقریبا برابر با یک ساختمان چهل طبقه است. بخش بالاییِ استارشیپ که شامل خود فضاپیما میشود، حدود 50 تا 52 متر ارتفاع و 9 متر قطر دارد. حجمی عظیم که امکان ذخیرهی محمولهی زیادی را بین 100 تا 150 تن برای ارسال به مدار پایین زمین فراهم میکند.
مقایسهی ابعاد استارشیپ با دیگر پرتابگرها
Credit: PA Graphic
بر اساس گزارشهای فنی، بخشِ بالایی قادر به نگهداری 1200 تا 1500 تن پیشرانه شامل متان و اکسیژن مایع است که جرمِ برخاستِ کلِ مجموعه را پس از سوختگیری کامل به چند هزار تن میرساند. هرچند برای سفرهای میانسیارهای نیاز به سوختگیری مجدد خواهد داشت.
فناوریهای کلیدی
موشک استارشیپ از موتورهای قدرتمند «رپتور» (Raptor) استفاده میکند که بر پایهی چرخهی احتراق مرحلهای کامل و با سوختِ متان مایع و اکسیژن مایع طراحی شدهاند. طراحی موتور و مخازنِ فولادی آنها به دوام و قابلیت بازیابی کمک میکند. طراحی بدنهی استارشیپ هم از فولاد ضدزنگ هم انتخابی اقتصادی و مقاوم است که در دماهای بالا و هنگام ورود مجدد به جو زمین، عملکرد مطلوبی دارد.
برنامهی «سوختگیری در مدار» (Orbital Refueling) هم ایدهای است که اگر به درستی عملیاتی شود، به استارشیپ امکان میدهد با تانکرهای سوخت به صورت مداری سوختگیری کند اما پیادهسازی آن چالشهای فنی و فرآیندی زیادی دارد.
موتورهای رپتور
6 موتور رپتور قلب استارشیپ به شمار میروند و با استفاده از سوخت متان مایع و اکسیژن مایع نیروی رانش فراهم میکنند که به حدود 2.5 مگانیوتن و بیش از آن در نسخههای مختلف میرسد. قدرت و کارایی بالای این موتورها با فناوری پیچیده، آنها را برای پرتابهای سنگین و مأموریتهای میانسیارهای مناسب میکند.
آزمایش آتش ایستای یک موتور رپتور در سال 2023
Credit: SpaceX
بازیابی و استفادهی مجدد
یکی از فناوریهای تعیینکننده و ویژگیهای برجستهی استارشیپ، قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از هر دو بخش آن است. این ویژگی میتواند هزینههای پرتاب را تا حد زیادی کاهش دهد و امکان انجام پرتابهای بیشتر را فراهم کند.
استارشیپ از نمای بالا
Credit: SpaceX
سوختگیری در مدار
از ویژگیهای مهم استارشیپ قابلیت سوختگیری در مدار زمین است که به آن امکان میدهد تا مأموریتهای طولانیمدتتری انجام دهد و به مقصدهای دورتر مانند مریخ و دیگر سفرهای میانسیارهای سفر کند.
طرحی گرافیکی از سوختگیری در مدار
Credit: Teslarati
سیستم فرود عمودی
استارشیپ از سیستم فرود عمودی استفاده میکند که به آن امکان میدهد پس از انجام مأموریت، بهصورت عمودی بر روی زمین فرود آید. این سیستم از نظر قابلیت استفادهی مجدد مشابه به سیستم به کار رفته در شاتل فضایی است؛ هرچند برخلاف آن که به صورت افقی روی باند مینشست، به صورت عمودی فرود میآید.
برنامهها و مراحل توسعه تا امروز
مسیر توسعهی استارشیپ تا کنون، مجموعهای از موفقیتها و شکستهای فنی بوده است؛ اسپیسایکس چندین پرواز آزمایشی و تستهای زمینی در مرکز فضایی یا شهر جدید «استاربیس» (Starbase) بوکا چیکا در تگزاس انجام داده که برخی از آنها به آسمان رسیدند و بعضی دچار جدایش خارج از برنامه یا انفجار شدهاند. با این حال، هر آزمایش دادهها و درسهای مهمی برای بهبود آزمایشهای بعدی فراهم کرد.
در سالهای اخیر پروازهایی انجام شده که نشان از پیشرفت در بازیابی بوستر و افزایش مقیاسپذیری برای سفرهای فضایی دارد. به ویژه پروازهایی که بازوهای برج سکوی پرتاب موفق به گرفتن و بازیابی آرام بوستر سوپرهوی شدهاند. هرچند در مقابل برخی از پروازها و آزمایشهای ایستا هم با شکست و بازنگریهای ایمنی همراه بوده است. در عین حال، اسپیسایکس همچنان با نهادهای ناظر آمریکایی مانند «اداره هوانوردی فدرال» (FAA) برای آزمایشهای بعدی در تعامل است و از سویی، بررسیها و محدودیتهای موقتی هم گاهی بر فعالیتهای پروازی اثر گذاشتهاند.
بازگشت بوستر سوپرهوی استارشیپ در آزمایش اواخر سال 2024
Credit: SpaceX
روشن است که پروژهی استارشیپ هم مانند دیگر برنامههای فضایی، با چالشهای متعددی مواجه بوده است. از جمله این چالشها میتوان به مشکلات در پرتابهای آزمایشی، نیاز به توسعهی فناوریهای جدید و تأمین منابع مالی اشاره کرد.
با این حال، اسپیسایکس پیشرفتهای قابلتوجهی هم در این پروژه داشته است. برای مثال، در پرواز آزمایشی دهم استارشیپ در آگوست 2025، هر دو بخش بوستر و فضاپیما مأموریت خود را با موفقیت انجام داده و به زمین بازگشتند. این موفقیت نشاندهندهی پیشرفتهای فنی و مهندسی در مسیر توسعه استارشیپ است.
برنامه بازگشت به ماه با کمک استارشیپ انجام میشود.
Credit: NASA
جمعبندی
پروژهی استارشیپ اسپیسایکس، با هدف آسانتر کردن سفرهای فضایی انسان به مقصدهایی مانند ماه، مریخ و فراتر از آن، گام بزرگی در جهت تحقق رؤیای زندگی انسان در سایر سیارات به شمار میرود و با وجود چالشهای موجود، پیشرفتهای اخیر نشاندهندهی عزم راسخ اسپیسایکس در دستیابی به این هدف است. اگر این پروژه با موفقیت تکمیل شود، میتواند انقلابی در صنعت فضایی ایجاد کند و افقهای تازهای را پیش روی کاوشهای فضایی بشر قرار دهد.
عکس کاور: فضاپیمای استارشیپ بر سکوی پرتاب در استاربیس
Credit: SpaceX
منابع: NASA Space Flight, India Times, Washington Post, NASA, Space, SpaceX
