تکنولوژی های جدید در فضاپیماها

تکنولوژی های جدید در فضاپیماها

فضاپیما نوعی از وسایل نقلیه است که از ان می توان برای سفرهای بیورنی استفاده کرد. فضاپیماها در دو نوع سرنشین دار و بی سرنشین وجود دارد که برای هدف های مختلفی ساخته شده اند از جمله این اهداف ماموریت های هواشناسی، کشف سیاره ها ،ناوبری و.. است.

شاتل های فضایی برای اولین بار در سال 1981 و در امریکا پرتاب شدند. اولین سفینه فضایی قابلیت استفاده مجدد را هم در جهان داشت و دارای سه بخش موشک های تقویت کننده ،مخزن سوخت به صورت خارجی و مدارپیما است. از جمله ویژگی های اصلی این فضاپیما این است که همه اجزای ان می توانند چند بار هم پرتاب شوند به ج مخزن خارجی ان که یک بار می تواند مصرف شود.مدارپیما هنگامی که به جو زمین بازمی گردد نمی سوزد و این به دلیل کاشی های مقاوم ان است که در برابر گرما مقاوم است .در مخزنی که محموله مدارپیما قرار دارد هم بازوی کنترلی قرار گرفته است که می تواند از راه دور کنترل شود و به همین دلیل می تواند  ماهواره ها  را در جو قرار دهد و مانند یک سکوی ثابت برای فضانوردان باشد.

شاتل فضایی این قابلیت را دارد تا هفت مسافر و یا 25 تن از وسایل را در خود قرار دهد و می توانند زمان بیش تری را در مدار زمین قرار گیرد. با کمک بازوی روباتیکی که دارند هم می توانند ماهواره ها را به گرفتار کرده و سایر کارهای لازم را برای انتقال و یا تعمیر ان ها انجام دهد. البته باید بدانید شاتل های فضایی هزینه های زیادی را دارند این هزینه ها در حدی است که تنها پرتاب ان ها پانصد میلیون دلار هزینه در بردارد البته این هزینه غیر از هزینه های مربوط به تعمیر و یا نگه داشتن ان هاست. همین هزینه های زیاد ان موجب شده است تا روسیه با وجود داشتن شاتل فضایی قدرتمند خود به نام بوران از ان استفاده نکند. شاتل فضایی روسیه می تواند سی تن از وسایل را با خود حمل کند و هم چنین امکانات ناوبری زیادی دارد اما به خاطر همین هزینه های بالا روسیه از ان استفاده نکرده است.

حال سوال اینجاست یک فضاپیما چگونه پرتاب خواهد شد؟

موتورهایی که باعث پرتاب فضاپیما می شود قدرت بسیار زیادی دارد و این موتورها را از جمله شاهکارهای مهندسی می دانند . البته کارکرد این موتورها در نگاه اول راحت است به صورتی که گازها از راه یک نازل اقدام به ایجاد کردن یک نیرو بای پرتاب و یا شتاب است . این موضوع درواقع برگرفته از همان قانون عمل و یا عکس العمل است که درواقع با وارد شدن انرژی از یک جهت عکس العمل ان از خلاف جهت وارد خواهد شد. زمان ساخت برای این موتورهای هواپیما زمانی بسیار طولانی است و اما پرتاب ان تنها چند ثانیه زمان نیاز دارد. در موتور هواپیما قطعه هایی وجود دارد که این قطعات با دقت بالا و از الیاژ های سبک و یا تیتانیوم در ظرف مدت چند هفته ساخته می شوند .زمانی که مراحل ساخت موتورها تمام شد ان گاه مرحله حساس این آزمایش فرا می رسد .در این مرحله باید مطمئم شد که ایا هرکدام از موتورها می توانند بدون هیچ مشکلی نیرو و انرژی لازم را برای پرتاب تولید کنند یا خیر.

دغدغه دانشمندان در حوزه سفینه های فضایی

مشکل دانش مندان در این مبحث این است که از چه سوختی استفاده کنند . این سوخت باید قابلیت های لازم را داشته باشد و هم چنین برای محیط زیست هم ضرری نداشته باشد . برای دست یافتن به این سوخت تلاش هایی هم صورت گرفته است اما نتیجه ای حاصل نشده است و محققان هنوز هم در این حوزه در تلاش اند و بیان کرده اند که زمان زیادی هم برای دست یافتن به این سوخت نمانده است.

این راکتور خواهد توانست به زودی کار خود را شروع کند در این راه ترکیبی  fusion با انرژی زیاد  یک اتم محتوی هلیوم حال می شود . در روش جدید که برای اینکه انرژی اتمی تولید شود صورت می گیرد ،برخلاف روش های قدیمی که بر اساس شکاف اتم  fission  بوده است دیگر مواد اضافی و خطرناک را تولید نمی کند و هیچ خطری را برای محیط زیست به همراه نخواهد داشت.

در مراحل ساختن این راکتورها از مواد ابر هادی بهره می گیرند که کار ترکیب کردن اتم ها را با ساختن یک میدان مغناطیسی قدرتمند انجام می دهد و می تواند با درجه حرارت بالا پلاسمایی را تولید کند.

در مراحل مربوطه هم زمان با این که اتم هایی با وزن بیش تر هیدروژن در پلاسما ترکیب می شوند در همان حال نیز ذراتی که بار الکتریکی ندارند ازاد می شوند که این خود باعث بالارفتن دمای دیواره های راکتورها می شود . ابی که در داخل راکتورها موجود است با بالارفتن دما بخار می شود و درنهایت به توربین ها فرستاده می شود. به صورت کلی می توان گفت این راکتورها با استفاده از خورشید و کارهایی که در ان صورت می گیرد طراحی و پس از ان ساخته می شود .

فضاپیماها در اینده

هزینه پرتاب فضاپیماها همانطور که قبلا گفته شد بسیار زیاد است بنابراین باعث  ایجاد الاینده ها در جو زمین می شود تا روشی تازه برای دست پیدا کردن به فضا ابداع شود. این استارتاپ فضاپیماهایی را به فضا پرتاب می کند که وزن ان ها بسیار کم است و قادر است کارهایی را از قبیل تشخیص وضعیت اب و هوا ، عکس برداری و حتی انجام پروژه های تحقیقاتی انجام دهد.

این شرکت در تلاش است تا بتواند پیشرانه ای را معرفی کند تا با استفاده از ان بتواند موشک را به سرعت 5000 مایل بر ساعت برساند قبل از ان که موشک را جدا کند.

نکته قابل توجه دراین استارت آپ استفاده از نوعی فناوری جدید پیشرانه (منجیق) سفینه فضایی به خارج از جو زمین بدون استفاده از سوخت های سنتی است که امروزه برای پرتاب سفینه ها مورد استفاده قرار می گیرند.این شرکت اکنون درحال آماده سازی پیشرانه خود است تا بتواند موشک را در یک دایره با سرعت 5000 مایل برساعت قراردهد پیش از آنکه موشک را جدا کند.

اسپین لانچ مورد اول این پرتاب کننده را رونمایی کرده است و هنوز از جزئیات ان صحبتی به میان نیامده است . محققان بیان کرده اند که نمونه اولیه از این وسیله در سال 2020 تمام خواهد شد . با استفاده از این روش در هر بار از پرتاب فضاپیماها به مقدار 500 هزار دلار صرفه جویی خواهد شد . این شرکت می خواهد برای پرتاب کردن این سفینه ها از انرژی تجدید پذیر استفاده کنند تا بدین طریق مقدار سوخت کم تری به اتمسفر وارد شود . البته شرکت  اسپین لانچ تنها شرکتی نیست که از این روش استفاده می کند بلکه ناسا هم می خواهد از روشی مانند این استفاده کند.