گزارش: موشک های فضایی خوب قدیمی

در 30 آگوست، اسپیس ایکس اعلام کرد که ماهواره SES-2016 در پایان 9 سال با استفاده از موشک فالکون 10 مستعمل و بازسازی شده به فضا پرتاب خواهد شد. دو روز بعد، در اول سپتامبر، موشک دیگر اسپیس ایکس به نام فالکون 1 منفجر شد. در کیپ کاناورال بنابراین حال و هوا در حال تغییر است - از شور و شوق به شک.

مارتین هالیول از SES به خبرنگاران گفت: «ما معتقدیم که موشک‌های قابل استفاده مجدد، عصر جدیدی از پرواز فرازمینی را آغاز خواهند کرد و دسترسی به فضا را هم از نظر هزینه و هم مدیریت تاریخ پرتاب تسهیل می‌کنند». اینجاست که او صاحب ماهواره ای است که قرار است با استفاده از موشک دست دوم پرتاب شود. و از آنجایی که SES اولین کسی خواهد بود که از سرویس "موشک اسقاط شده" استفاده می کند، به آنها تخفیف ویژه داده می شود…

فوران فالکون 9 در کیپ کاناورال

اسپیس ایکس در توییتر این موضوع را اعلام کرد SES-10 توسط ماموریت CRS-8 در 8 آوریل 2016 پرتاب خواهد شد. مرحله اول بر روی کشتی خودمختار OCISLY در اقیانوس آرام فرود آمد. ماهواره SES-5,3 با وزن 10 تن توسط Airbus Defense and Space بر اساس پلت فرم Eurostar E3000 ساخته شده است. این یک سیستم محرکه هیبریدی دارد: مواد شیمیایی برای بالابر اولیه مداری و برخی مانورهای مداری، و الکتریکی (یونی) فقط برای مانورهای مداری. این اولین ماهواره SES است که به طور کامل به ماموریت های آمریکای لاتین اختصاص داده شده است.

با این حال، اکنون این برنامه ها، مانند همه همکاری های امیدوارکننده، احتمالاً زیر سوال می روند. انفجار موشک فالکون 9 بر روی سکو در هنگام سوخت گیری (البته دلایل آن هنوز مشخص نشده است و تئوری های عجیبی در مورد شلیک در محل سقوط و حتی چیزی که چیزی در مورد وجود یک شی بشقاب پرنده در نزدیکی آن می گوید) وجود دارد. تبدیل به یک ضربه تصویری برای شرکت ایلان ماسک شد. معمولا چنین رویدادهایی نزدیکترین برنامه ها را به تعویق می اندازند.

این فاجعه با اعلامیه دیگری مصادف شد - پرتاب یک موشک بزرگ اسپیس ایکس به فضا، Falcon Heavyکه قرار بود در پاییز 2016 یا حداکثر در بهار 2017 انجام شود.این پرتابگر سنگین چند سالی است که طراحی شده است. طراحی آن بر اساس مرحله اول موشک Falcon 9 v.1.1 FT است که قرار است اولین مرحله فالکون هوی نیز باشد که توسط دو موتور کمکی تکمیل شده است که اصلاح شده این مرحله است. با تشکر از این راه حل، ویژگی های موشک به طور قابل توجهی افزایش می یابد، که امکان تحویل محموله با وزن تا تن 53 (Falcon 9 در قدرتمندترین حالت خود تا 22,8 تی). اگر این پرتاب واقعاً انجام شود، از سنگین‌ترین وسیله پرتاب (فقط Saturn-XNUMX از برنامه قمری آپولو و موشک Energia شوروی در تاریخ) استفاده خواهد شد - فقط یک وسیله نقلیه ساخته شده توسط ناسا دارای قابلیت‌های بیشتری خواهد بود. با این حال، حتی در این مورد نیز پس از تصادف در فلوریدا تردیدهایی وجود داشت.

این انفجار به معنای ضررهای مالی و روابط عمومی بزرگ برای اسپیس ایکس است. پرتاب موشک فالکون 9 احتمالا برای مدتی متوقف خواهد شد، حداقل تا زمانی که علت سقوط مشخص شود. از سوی دیگر قرار بود سال آینده پرواز سرنشین دار کپسول دراگون 2 با موشک فالکون 9 آر انجام شود. ناسا احتمالا نمی خواهد صبر کند. او می خواهد هر چه زودتر از وابستگی به سایوز روسی برای برنامه فضایی خود دور شود. بنابراین در عمل، اسپیس ایکس با روس ها رقابت می کند و تبلیغ موشک ماسک را به یک موضوع سیاسی تبدیل می کند.

فالکون 9 بعد از فرود روی بارج

پس از تلاش های ناموفق - رضایت زیادی

قبل از انفجار سپتامبر، آنها باید اخبار سال گذشته و یک پیشرفت بزرگ در فناوری بوده باشند. فرود موفقیت آمیز بخش های اصلی موشک های اسپیس ایکس. این "بازیابی" در ماه های گذشته در دنیای فناوری فضایی زندگی کرده است. "در پایان!" - ایلان ماسک می تواند بگوید چه زمانی در زمستان امسال توانست قسمت اصلی موشک خود را به زمین بیاورد، ابتدا به کیپ کاناورال و سپس به یک سکوی شناور اقیانوس (3). این آخرین شاهکار باعث شده است که دنیای علوم فضایی تقریباً برای SpaceX دیوانه شود. از آنجا که فرود بر روی خشکی، آنچه برای پنهان کردن وجود دارد، به نوعی شاهکار موشک را تکرار کرد. نیو شپرد توسط جف بزوس، رئیس آمازون، از نوامبر سال گذشته تولید شده است. به یک معنا، زیرا فالکون 9 یک موشک فضایی تمام عیار است و محصول بزوس وسیله نقلیه فشرده تری برای پروازهای زیر مداری است. و در مورد ماموریت های بدون سرنشین، موشک ها گران ترین عنصر پروژه هستند.

حتی خود ماسک فرود در کیپ کاناورال را چیز خاصی نمی خواند. هدف اصلی آن فرود آمدن موشک اسپیس ایکس بر روی یک سکوی شناور بود. این برای چندین ماه امتحان شده است. دو رویکرد از سال 2015 تاکنون شکست خورده است. در دفعه اول راکت منفجر شد و بار دوم امکان قرار دادن موشک روی بارج وجود داشت اما بلافاصله واژگون شد.

یکی از فرود شکست خورده فالکون 9 بر روی سکوی فراساحلی

تا به امروز، SpaceX چندین پرتاب و فرود موفقیت آمیز موشک های خود را انجام داده است. این شرکت در حال حاضر در حال برنامه ریزی است سوار شدن همزمان حداکثر سه شرکت کننده به طور همزمان، هم در کشتی های خودمختار و هم در خشکی. در مورد دوم، برای بلند کردن هر سه قسمت یک موشک فالکون هوی بزرگ، به سه مکان فرود در پایگاه هوایی نظامی اسپیس ایکس در کیپ کاناورال نیاز است. به همین دلیل، این شرکت از دولت آمریکا می‌خواهد که مجوز ساخت دو مورد دیگر را علاوه بر نمونه موجود بدهد. ایلان ماسک در توییتر توضیح داد که موتورهای کمکی موشک تقریباً به طور همزمان فرود می آیند و مرحله اول با کمی تاخیر فرود می آید.

بزوس به گردشگری فکر می کند

تلاش فرود موفقیت آمیز فوق توسط یکی دیگر از اعجوبه های تجارت الکترونیک، جف بزوس، در 23 نوامبر 2015 انجام شد. شرکت او Blue Origin فضاپیمای زیرمداری نیو شپرد را آزمایش کرد. این موشک از یک مرکز تحقیقاتی در ون هورن تگزاس پرتاب شد. در طول پرواز آزمایشی، او به ارتفاع 100,5 کیلومتری رسید که به معنای فراتر رفتن از مرز خیالی فضا است. در آینده، این به افراد امکان می دهد تقریباً 4 دقیقه را تجربه کنند. حالت بی وزنی

پس از یک پرواز کوتاه، کپسول مسافربری نیو شپرد با استفاده از چتر نجات در صحرا فرود آمد. پس از آن، موشک به زمین بازگشت و سرعت سقوط خود را با موتورهای موشک کاهش داد تا اینکه دقیقاً روی سطح به سرعت حدود 7 کیلومتر در ساعت رسید. تا ژوئن 2016، بلو اوریجین چهار فرود موفقیت آمیز موشک خود را انجام داد.

شرکت بزوس، برخلاف اسپیس ایکس، سر و صدای زیادی ایجاد نمی کند، اما این بدان معنا نیست که چندان موفق نیست. بلو اوریجین در حال حاضر قصد دارد شش موشک نیو شپرد بسازد. هر کدام از آنها قادر خواهند بود شش مسافر را تا ارتفاع 100 کیلومتری از سطح زمین بلند کنند، جایی که برای چند دقیقه می توانند حالت بی وزنی و مناظر زیبایی را که قبلاً برای فضانوردان در نظر گرفته شده بود، تجربه کنند. آزمایش با خلبانان سال آینده انجام می شود و اگر همه چیز خوب پیش برود، اولین مشتریان می توانند در اوایل سال 2018 به یک سفر فضایی بروند. قیمت بلیط هنوز مشخص نیست، اما می توان حدس زد که در محدوده نوسان خواهد بود 250 هزار دلار – اینگونه است که یکی دیگر از شرکت‌های معروف برنامه‌ریزی پروازهای فضایی غیرنظامی، Virgin Galactic، می‌خواهد با سفینه فضایی دو سفر کند.

کارشناسان: خوش بینی بیش از حد

به گفته مجله و پرتال اسپیس نیوز، اسپیس ایکس می تواند پروازهای قابل استفاده مجدد فالکون 9 را با قیمت 37 میلیون دلار ارائه دهد. کارشناسان معتقدند که قیمت در هنگام پرتاب به 48 میلیون خواهد رسید که به معنای سود بیشتر برای اسپیس ایکس است. محاسبات شامل استفاده از همان موشک فالکون 9 حداقل XNUMX بار است که فوق العاده به نظر می رسد، اما افراد ماسک می گویند که مرحله اول برای صد کاربرد رتبه بندی شده است.

این خوش بینی تا حدودی یادآور تجربه ناسا با او را کاهش می دهد. موشک SRB. با وجود سال ها آزمایش و پروازهای زیاد، امکان استفاده مجدد کامل وجود نداشت. مشکل مشابهی با موتورهای SMME (). اگرچه آنها در ابتدا برای 55 پرتاب طراحی شده بودند، اما پس از هر پرواز ایرادی پیدا کردند که نیاز به تعمیرات پرهزینه داشت. در پایان مشخص شد که مدل‌های قابل مصرف SSME و SRB راه‌حل ارزان‌تری برای مأموریت‌های شاتل فضایی با فرکانس پایین خواهند بود.

به گفته نویسندگان SpaceNews، استفاده مجدد از موشک ها می تواند هزینه های SpaceX را به طور متناقضی افزایش دهد. هزینه نسبتا پایین فعلی موشک با مونتاژ موتورهای مرلین مرتبط است. با این حال، اگر تقاضا برای آنها کاهش یابد، قیمت واحد آنها افزایش می یابد (هزینه های ثابت بخش بسیار زیادی از قیمت هر موتور را تشکیل می دهد) و پس انداز ممکن است بسیار کمتر از انتظار ما باشد.

این مشکل را می توان با افزایش تعداد پروازها حل کرد - به منظور حفظ نرخ فعلی تولید موشک و در عین حال کسب درآمد از پرواز با موشک های مستعمل (که هر از چند گاهی سقوط، فرسوده و غیره می شوند). ). با این حال، برای انجام این کار، باید قیمت ها را پایین بیاورید تا اکثر پروازها را از رقبای خود سلب کنید. تخمین زده می شود که برای اینکه اسپیس ایکس عملکرد فعلی خود را حفظ کند، اما همچنان بتواند از Falcons 9 به طور کامل استفاده کند، فرکانس پروازها باید به 35-40 در سال برسد. درست است که بازار بین المللی برای این همه پرواز وجود دارد، اما بین چند شرکت تقسیم شده است که منفعلانه منتظر حرکت اسپیس ایکس نخواهند بود.

علاوه بر مرحله اول موشک، اسپیس ایکس قصد دارد آن را نیز بازسازی کند پوشش های بار. اگرچه قیمت بالایی ندارند، اما تولید آنها زمان بر است و برای سرعت بخشیدن به آنها به تلاش زیادی نیاز است. بنابراین، از نظر اقتصادی، ترمیم سپرهای بار منطقی است. آنها می گویند که اسپیس ایکس سعی خواهد کرد از سپرهای محموله نوعی گلایدر بسازد که به آرامی در اقیانوس فرود بیاید، جایی که سپس آنها را گرفته اند (اسپیس ایکس قبلا یک کشتی جداگانه برای این کار دارد - GO Searcher).

مشک ماهیچه ها را خم می کند. دیگران، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، اصلاً چرت نمی زنند. در آوریل سال جاری، سازندگان موشک جدید آریان 6 اعلام کرد که طراحی آنها از قیمت پیشنهادی اسپیس ایکس برای هر کیلوگرم محموله در مدار فراتر خواهد رفت. آریان جدید باید در سال 2020 آماده پرواز شود. نمایندگان ایرباس سافران لانچر (ASL)، سهامدار اصلی کنسرسیوم اروپایی آریاناسپیس، حتی دو نسخه از این موشک را اعلام می کنند. انتظار می رود آریان 62 بتواند یک ماهواره پنج تنی را در مدار زمین ثابت قرار دهد و آریان 64 با چهار موتور کمکی، 10,50 تن را در مداری معمولی ماهواره های مخابراتی تجاری تحویل خواهد داد.

انتظار می رود قیمت هر کیلو ماهواره 40 تا 50 درصد کمتر از آریان 5 مورد استفاده فعلی باشد. مدل جدید باید دو برابر قدرت فالکون 9 و کمتر از دو برابر قیمت داشته باشد. البته به نظر می رسد در محاسبات کنسرسیوم، وسایل یکبار مصرف در نظر گرفته شده است، نه دفع موشک.

کوچک ... امیدوار کننده

توسعه فناوری موشک نیز نسبت به موشک های عظیم ناسا یا اسپیس ایکس در مسیری کمتر چشمگیر است. این بدان معنا نیست که کمتر جالب است. در کنفرانس راه حل های فضایی اروپا در ماه ژوئن در لاهه، مفهوم توسعه فناوری برای یک موشک با اندازه کوچک با قابلیت ارسال 50 کیلوگرم به مدار پایین زمین اعلام شد.

پروژه اجرا شده تحت برنامه Horizon 2020 نامگذاری شد لبخند (). درون SMILE (6) یک موشک کوچک پرتاب جدید، بالقوه هیبریدی، تا حد زیادی قابل بازیابی، با تولید خودکار چندین جزء توسعه خواهد یافت. همه چیز باید به گونه ای طراحی شود که کم هزینه و استفاده آسان باشد. قرار است از وسایل الکترونیکی موجود در بازار استفاده شود و از فناوری چاپ سه بعدی استفاده شود.

هزینه این پروژه 4 میلیون یورو است. در سال 2018 تکمیل خواهد شد. این توسط چهارده شریک از هشت کشور: بلژیک، دانمارک، یونان، اسپانیا، هلند، آلمان، نروژ و رومانی اجرا می شود. SMILE ممکن است وارد بازار شود زیرا سیستم های موشکی بزرگتر قادر به تحویل محموله های کوچک با هزینه کم نیستند. در صورت موفقیت این پروژه، فرصتی برای ساخت یک پرتابگر جدید اروپایی وجود دارد که بتواند بسیاری از نیازهای کشورهای قاره ما را برآورده کند.

چین اجازه نمی دهد خود را فراموش کند

اولین پرتاب موشک لانگ مارس ۷ چین

پروژه های موشکی جدید به غرب محدود نمی شود. چند ماه پیش این موشک با موفقیت پرتاب شد 7 مارس بزرگ (ژانگ ژنگ 7). این باید مبنای کل برنامه اکتشاف فضایی چین باشد. به طور رسمی، هدف از پرتاب، که از جدیدترین فضانوردی چینی Wenchang در جزیره Hainan در جنوب چین انجام شد، پرتاب یک نمونه اولیه از یک کپسول سرنشین دار جدید به مدار بود - چندین ماهواره کوچک نیز در آنجا تحویل داده شدند.

لانگ مارس ۷ ۵۳ متر طول و ۶۵۸ تن وزن دارد. این هواپیما قادر است 7 تن محموله را به مدار پایین زمین برساند. در نهایت کشتی‌های بدون سرنشین و بدون سرنشین خواهد داشت و به شورش اجازه می‌دهد ایستگاه فضایی چینمتر، که برای تکمیل در سال 2022 برنامه ریزی شده است.

فضاپیمای جدید چینی Wenchang، به عنوان اولین در نوع خود، در نقاط صعب العبور کشور پنهان نشده است، اما در یک جزیره گرمسیری محبوب نه چندان دور از ساحل دریا واقع شده است. به لطف این، بینندگانی که هشت سکوی رصدی برای آنها نصب شده بود، می‌توانستند اولین پرتاب Long March 7 را به صورت زنده تماشا کنند. به گفته کارشناسان، این گواه بر این است که برنامه فضایی چین در حال حاضر به سطح بسیار بالایی از زمان کار رسیده است و مقامات نیز به آن رسیده‌اند. دیگر نگران نیاز به پنهان کردن هرگونه خرابی نیست.

یک سری تکانه ها و مشکلات

یک سری ضرر در عملیات عرضه سهام ایستگاه فضایی بین المللی ISSکه از سال 1998 به دور زمین می چرخد، از اواخر اکتبر 2014 آغاز شد. چند لحظه پس از شروع ماموریت CRS-3 / OrB-3 با یک کشتی خصوصی ماکیان سپس موتورهای مرحله اول موشک منفجر شد قلب عقرب. در تابستان سال 2015، یک موشک فالکون که تجهیزاتی را به ایستگاه فضایی بین‌المللی حمل می‌کرد، اندکی پس از بلند شدن منفجر شد. ما یک انفجار دیگر در سپتامبر 2016 داریم.

برای اسپیس ایکس و کل برنامه فضایی ایالات متحده بهتر است که علل حوادث مکرر هر چه سریعتر پیدا شود. شرکت های خصوصی در برنامه های ناسا بسیار مهم هستند. تا سال 2017، حمل و نقل افراد به ایستگاه فضایی بین المللی باید توسط شرکت های خصوصی - اسپیس ایکس و بوئینگ انجام شود. نزدیک به 7 میلیارد دلار در قراردادهای ناسا برای جایگزینی شاتل های فضایی که در سال 2011 از رده خارج شدند و مستقل شدن از روس ها و سایوز آنها که در آن زمان فرستادن افراد به ایستگاه فضایی بین المللی را در انحصار خود داشتند، طراحی شده است.

انتخاب اسپیس ایکس ایلان ماسک که از سال 2012 موشک ها و کشتی ها را به ایستگاه می رساند، تعجب آور نبود. طراحی کپسول خدمه به خوبی شناخته شده است. DragonX V2، توسط این شرکت که باید تا هفت نفر را جذب کند. آزمایش ها و اولین پرواز سرنشین دار تا سال 2017 برنامه ریزی شده بود. با این حال، بیشتر 6,8 میلیارد دلار (اسپیس ایکس باید «فقط» 2,6 میلیارد دلار دریافت کند)، به شرکت بوئینگ که با جف بزوس Blue Origin کار می کند، تعلق خواهد گرفت. کپسول توسعه بوئینگ - (KST) -100 - همچنین حداکثر تا هفت نفر را می پذیرد. بوئینگ می تواند از موشک های BE-3 شرکت Blue Origin یا Falcons اسپیس ایکس استفاده کند.

سیستم پرتاب فضایی - اینفوگرافیک ناسا

البته روس ها نه تنها به دلایل مالی مایلند به این کار ادامه دهند. با این حال، خود آنها در سال های اخیر شکست های فضایی زیادی را ثبت کرده اند. تابستان گذشته، اندکی پس از بلند شدن از کیهان بایکونور، موشک آنها در ارتفاع حدود 150 کیلومتری زمین سقوط کرد. پروتون-M، که وظیفه اش پرتاب ماهواره مخابراتی Express-AM4R به مدار بود. این مشکل 2013 دقیقه پس از برخاستن، زمانی که مرحله سوم موشک پرتاب شد، به وجود آمد. سیستم ارتفاع فرو ریخت و قطعات آن به سیبری، خاور دور و اقیانوس آرام سقوط کرد. موشک "Proton-M" بار دیگر شکست خورد. پیش از این در جولای 200 نیز این مدل سقوط کرد که در نتیجه روس ها سه ماهواره ناوبری را به ارزش حدود 2011 میلیون دلار از دست دادند. قزاقستان سپس ممنوعیت موقت پروتون-M را از قلمرو خود اعلام کرد. حتی قبل از آن، در سال XNUMX، ماموریت روسیه به یک شکست بزرگ تبدیل شد. کاوشگر فوبوس گرانت در یکی از قمرهای مریخ

موشک بین سیاره ای

زد و خوردها و مشکلاتی که شرح داده شد مربوط به بلند کردن بارها و افراد به مدارهای دورتر یا نزدیک تر در اطراف زمین است. هر ایده ای غیر از موشک برای چنین فعالیت هایی - مانند هواپیماهای هیبریدی، انواع شاتل، آسانسورهای فضایی و غیره. - کار نکنید یا در میدان نمانید. در مورد فرارهای بعدی، ما هنوز چیز بهتری در دست نداریم. بهترین مثال پروژه فوق است ، SLS.

برای چندین ماه در صحرای ایالت یوتا آمریکا، هر از چند گاهی قدرتمندترین موتور موشک تاریخ شلیک می شد. در موشک های SLS که برای پروازهای اعماق فضا طراحی شده اند استفاده خواهد شد. فضاپیمای سرنشین دار Orion و حتی وسایل نقلیه بیشتری ساخته شود. موتور به عنوان علامت گذاری شده است QM-1، نسخه توسعه یافته موتورهای مورد استفاده در برنامه شاتل فضایی است. با این حال، به جای چهار بخش مانند طرح های قدیمی، از پنج بخش تشکیل شده است. نسخه آزمایش شده در یوتا تقریباً 47 متر طول، 3,66 متر قطر و 801 تن وزن دارد. موشک SLS به دو موتور از این قبیل و چهار موتور RS-25 مجهز خواهد شد که نیروی رانش کل آنها تقریباً 4 تن خواهد بود. لحن

اولین پرتاب موشک SLS باید در سال 2018 انجام شود. این نسخه payload خواهد بود. خوب. 70 تن. در نهایت، سیستم توسعه یافته حتی باید اجازه دهد تن 130 به مدار زمین و فراتر از آن، به ماه و احتمالاً مریخ شارژ کنید.

SLS علاوه بر یک موشک قدرتمند، فضاپیمای سرنشین دار Orion و بسیاری از فناوری های دیگر مرتبط با راه حل های شناخته شده را شامل می شود. به طور خلاصه، ناسا می خواهد با ساختن موشکی که شبیه زحل XNUMX از برنامه آپولو است، به ریشه ها و سال های شکوه خود بازگردد.

موشک ها دیگر از فلز ساخته نمی شوند

توسعه فناوری موشک به روش های مختلفی انجام می شود. یکی از زمینه های توسعه است مواد جدید، بهتر و سبک تر آنها را بساز ناسا اولین سری آزمایشات را تکمیل کرد مواد کامپوزیتکه در آینده برای ایجاد وسایل نقلیه پرتاب استفاده خواهد شد. یک استوانه سه متری از آن ساخته شد. این سازه تحت یک نیروی فشاری مطابق با وزن جسمی با وزن بیش از 400 تن قرار گرفت تا میزان تحمل آن را آزمایش کند. برای به دست آوردن اطلاعات دقیق در طول آزمایش، سیلندر به هزاران حسگر مجهز شد و کل فرآیند توسط دوربین هایی که با سرعت های مختلف ضبط می کردند، نظارت می شد. به لطف آنها است که می توانیم ببینیم که ترک بزرگی که تحت تأثیر وزن بر روی سطح ماده ظاهر می شود چگونه به نظر می رسد.

هدف نهایی ناسا توسعه یک ماده کامپوزیتی است که به موشک‌ها اجازه می‌دهد بسیار سبک‌تر و قوی‌تر از موشک‌های ساخته شده از فلز ساخته شوند. چنین وسایل نقلیه ای اجازه می دهد تا محموله های بیشتری از جمله آب، غذا و سایر منابع به فضا منتقل شود. این امر اجرای برنامه های پرواز سرنشین دار به مریخ را تسهیل می کند.

روس ها نیز به نوبه خود نوع جدیدی را توسعه دادند مواد سرامیکیکه می تواند برای ساخت موشک مفید باشد. دمای حدود 3 درجه سانتیگراد را تحمل می کند که بسیار بیشتر از بهترین آلیاژهای فلزی مورد استفاده امروزی است. مهندسان دانشگاه تومسک موفق به ایجاد چنین ماده چند لایه ای بر اساس کاربید هافنیوم، دیبورید زیرکونیوم و اکسید زیرکونیوم شدند.

استحکام این ماده می‌تواند برای موشک‌های فضایی اهمیت کلیدی داشته باشد، زیرا سپرهای حرارتی بسیار بهتری نسبت به قبل برای محافظت از فضانوردان و خود وسایل نقلیه در برابر دمای بالایی که در هنگام ورود مجدد به جو رخ می‌دهد، می‌دهد. توسعه دهندگان ماده جدید قبلاً اعلام کرده اند که آزمایش های مشترکی را با آژانس Roskosmos انجام خواهند داد که نشان می دهد آیا واقعاً به اندازه انتظار در برابر دمای بالا مقاوم است یا خیر.

گام بعدی چیست؟

سریع ترین اکنون این جسمی است که توسط یک انسان به فضا پرتاب شده است صدای ویجرکه به لطف استفاده از پرتابگرهای گرانشی مشتری، زحل، اورانوس و نپتون توانست به 17 کیلومتر در ساعت. البته این هنوز چندین هزار بار کندتر از نور است که مثلاً چهار سال طول می کشد تا به نزدیکترین ستاره به ما برسد، بدون احتساب خورشید، که همانطور که اخیراً فهمیدیم سیاره ای در اطراف آن وجود دارد. شبیه به گردش زمین چنین سفری با ویجر زمان می برد. ده ها هزار سال. قطعاً این چیزی نیست که ما در مورد آن صحبت می کنیم.

بنابراین وقتی نوبت به فناوری نیروی محرکه می‌رسد، اگر بخواهیم به جایی دورتر از نزدیک‌ترین اجرام منظومه شمسی برویم، هنوز کار زیادی برای انجام دادن داریم. و این سفرهای به ظاهر نزدیک هنوز خیلی طولانی است. برای پرواز به مریخ و بازگشت، با هم ترازی سیاره ای مطلوب، تقریباً 1500 روز نیاز داریم. خیلی دلگرم کننده به نظر نمیاد...

در حال حاضر در مقیاس وسیع از آن استفاده می کنیم. درایو شیمیایییعنی موشک های هیدروژن مایع و اکسیژن. حداکثر سرعتی که می توان با آن به دست آورد تقریباً است. 10 کیلومتر در ساعت. اگر بتوان از اثرات گرانشی منظومه شمسی، از جمله خود خورشید، بهره کامل برد، یک کشتی با موتور موشک شیمیایی حتی می‌تواند به بیش از 100 کیلومتر بر ثانیه. سرعت نسبتاً کمتر وویجر به این دلیل است که هدف آن هرگز دستیابی به حداکثر سرعت نبوده است. او همچنین در هنگام دستیارهای گرانش سیاره ای از "افتر سوز" با موتورها استفاده نکرد. اما حتی اگر این 100 کیلومتر بر ثانیه را امتحان کنیم، سفرمان طولانی تر می شود چندین هزار سال.

این موتور حدود ده برابر کارآمدتر از موتورهای موشکی شیمیایی است. درایو یونی، یعنی موتورهای موشکی که در آنها یون‌ها در نتیجه برهمکنش الکترومغناطیسی شتاب می‌گیرند، عامل حامل هستند. کار بر روی این راه حل در اواسط قرن گذشته آغاز شد. در نسخه های اول از بخار جیوه برای درایو استفاده می شد. در حال حاضر، زنون گاز نجیب به طور گسترده ای استفاده می شود.

انرژی که از موتور گاز ساطع می کند از یک منبع خارجی (پنل های خورشیدی، راکتوری که برق تولید می کند) می آید. اتم های گاز به یون های مثبت تبدیل می شوند و سپس تحت تأثیر میدان الکتریکی یا مغناطیسی شتاب می گیرند و به سرعت می رسند. 36 کیلومتر در ساعت. سرعت بالای ضریب پرتاب شده منجر به نیروی رانش بالایی در واحد جرم ماده پرتاب شده می شود. با این حال، به دلیل قدرت کم سیستم تامین، جرم حامل پرتاب شده کم است که باعث کاهش رانش موشک می شود. کشتی مجهز به چنین موتوری با کمی شتاب حرکت می کند.

بنابراین، کار بر روی طرح هایی برای افزایش قدرت پیشران یونی در حال انجام است. آژانس فضایی اروپا ESA روی آن کار می کند HDLT - رانشگر یون الکترومغناطیسی. از فرآیند طبیعی وقوع بین نواحی پلاسما با ویژگی‌های متفاوت دو لایه برهم کنش الکتریکی استفاده می‌کند - پدیده‌ای که برای مثال از شفق‌های شمالی شناخته می‌شود. آمریکایی ها روی آن کار می کنند رانشگر پلاسما پالس متغیر، VASIMR. انرژی مایکروویو و میدان مغناطیسی در آن برای گرم کردن، شتاب و هدایت سیال عامل و در نتیجه ایجاد رانش استفاده می شود.

موتور الکترواستاتیک یونی برای تامین انرژی کاوشگر Deep Space 1998 که در سال 1 به سمت دنباله دار Borrely پرتاب شد، استفاده شد. درایوی طراحی شده برای دویست ساعت کارکرد در عمل بیش از پنجاه برابر بیشتر دوام آورد. موتور سالن به نوبه خود (یکی از انواع موتورهای یونی که در آن یون های گاز توسط میدان الکتریکی شتاب می گیرند) در کاوشگر SMART-1 آژانس فضایی اروپا استفاده شد. پیشرانه های یونی اکنون به عنوان موتورهای اصلی فضاپیمای ژاپنی هایابوسا و فضاپیمای آمریکایی داون در مدار سرس عمل می کنند.

کاوشگر یون طلوع - رندر

الن استوفانرئیس تیم تحقیقاتی ناسا در مصاحبه ای با NewScientist اعتراف کرد که سفر به مریخ در دهه 30 امکان پذیر خواهد شد. کلید موفقیت چنین کاری پروژه دیگری از ناسا خواهد بود - که همه ارتباط آشکاری با یک سفر سرنشین دار به سیاره سرخ ندارند. با این حال، آمریکایی‌ها با پشتکار تکرار می‌کنند که تصور پرواز سرنشین‌دار به مریخ بدون رهگیری و پرتاب یک سیارک به مدار ماه دشوار است.

از طریق رهگیری سنگ فضایی، این فناوری آزمایش خواهد شد پیشرانه الکتریکی خورشیدی (SEP). انرژی به دست آمده از صفحات خورشیدی برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی قوی در موتور یونی استفاده می شود. این راه حل باعث صرفه جویی قابل توجهی می شود، زیرا در مورد موتورهای موشک جامد سنتی تر، کشتی باید مقدار زیادی از آن را با خود حمل کند. روش جدید کندتر از روش مربوط به موشک های قدرتمند است، اما بسیار کارآمدتر است. با این حال، این باید روی یک محموله واقعا سنگین، که می تواند یک سیارک کوچک باشد، آزمایش شود. توسعه دهندگان ماموریت مریخ پیشنهاد می کنند که ابتدا تدارکات و سپس فضانوردان را در اسرع وقت به آنجا ارسال کنند. به دلیل تشعشعات خطرناک در فضای بین سیاره ای، سفر آنها باید تا حد امکان کوتاه باشد.

پوش آپ با لیزر

آمریکایی ها درباره موشک های یونی صحبت می کنند. روش‌های متفاوتی در کار مفهومی خود دانشمندان روسی هستند که پیشنهاد استفاده از آن را برای سرعت بخشیدن به موشک‌ها و فضاپیماها می‌دهند. پرتو پلاسما با انرژی بالا. پلاسما در فرآیندی به نام فرسایش لیزری تولید خواهد شد. تبخیر مواد از سطح یک جامد به حالت گازی یا پلاسما، دور زدن حالت مایع.

ایده استفاده از لیزر زمینی برای اشاره به نقطه درست در ساختار موشک یا کشتی است.11). در آنجا، به لطف انرژی عظیم، مواد آماده شده از بین می‌رود و پلاسمای پرانرژی حاصل، نیروی رانش را در جهت درست فراهم می‌کند. مخترعان ادعا می کنند که این به ماهواره های کوچک اجازه می دهد تا ده برابر سرعت صوت شتاب بگیرند.

مشکل اجرای عملی این فناوری نیاز به استفاده از لیزرهای فوق العاده قدرتمند در سطح زمین است. و این فقط در مورد هزینه ها نیست، بلکه به ملاحظات امنیتی نیز مربوط می شود. این به این دلیل است که چنین لیزرهایی می توانند هر چیزی را که در مسیر خود در اتمسفر و در مدار قرار دارد به همان اندازه که حرکت می کنند، نابود کنند.

رویاهای هسته ای

از ایده هایی برای رانش فضاپیما استفاده کنید انرژی هسته ای یا حتی انرژی هسته ای آنها به اندازه عصر فضا هستند. آنها هرگز در عمل اعمال نشده اند، که به وضوح سطح واقعیت آنها را نشان می دهد. با این حال، محققان و طراحان امید خود را از دست نمی دهند. آژانس روسی Rosatom در حال کار بر روی پروژه ای برای موتور موشک هسته ای است که می تواند یک فضاپیما را به فضا پرتاب کند. طبق گزارش روزنامه ایزوستیا، Rosatom قبلاً طراحی کشتی راکتور را توسعه داده و یک عنصر سوخت ویژه ایجاد کرده است که به موتور اجازه می دهد در محدوده دمایی وسیعی کار کند.

این یک نوع موتور موشک است که منبع گرما در آن یک راکتور هسته ای است. گاز گرم شده در راکتور در نازل منبسط می شود و به موشک شتاب می دهد. آژانس Roskosmos ادعا می کند که استفاده از این فناوری به روسیه کمک می کند دوباره فضا را تسخیر کند. پروازهای آزمایشی با استفاده از موتور جدید از سال 2025 آغاز خواهد شد.

ناسا آمریکایی نیز به عنوان بخشی از این برنامه روی پروژه موتور هسته ای کار می کند درختان (). فضاپیما با سوخت معمولی موشک از اینجا بلند می شود، اما پس از پرتاب موفقیت آمیز مداری، فضاپیما با انرژی هسته ای به سفر خود ادامه می دهد. ناسا می گوید که استفاده از این فناوری می تواند زمان لازم برای پرتاب یک ماموریت سرنشین دار به مریخ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. کشتی‌های هسته‌ای بسیار سریع‌تر حرکت می‌کنند، و مقدار کمتر سوخت موشک روی آن، امکان حمل فضانوردان بیشتری را فراهم می‌کند.

مثل همیشه ایده هایی برای متحول کردن نیروی محرکه فضایی وجود دارد. اما در حال حاضر، مانند چند دهه اخیر عصر فضا، ما هنوز هم عمدتا موشک های پیشران شیمیایی را در اختیار داریم. در شرایط واقعی و هنگام برنامه ریزی ماموریت های بعدی، دقیقاً موشک هایی با سوخت و اکسید کننده در داخل هستند که باید در وهله اول مورد توجه قرار گیرند.