مهندسی بی‌نهایت: انرگیا-بوران؛ پاسخ شرق به شاتل فضایی ناسا

درحالی‌که در ایالات‌متحده، برنامه‌ریزی‌های سازمانی تاثیر بسزایی بر سرنوشت پروژه‌های فضایی داشته و دارند؛ در اتحاد جماهیر شوروی، برخی از شخصیت‌ها نقشی کلیدی و تاحدی فراسازمانی را در زمینه‌ی برنامه‌ریزی‌های فضایی بازی می‌کردند. بی‌شک، در میان نقش‌آفرینان صنعت فضایی شوروی، می‌توان از سرگئی پاولوویچ کارالیوف به‌عنوان بانفوذترین چهره یاد کرد.

به‌لطف موفقیت پروژه‌های اسپوتنیک (ارسال اولین ماهواره به فضا) و وستوک (ارسال اولین انسان به فضا) در اواخر دهه‌ی ۵۰ و ابتدای دهه‌ی ۶۰ میلادی، کارالیوف، که از او با نام «طراح ارشد» یاد می‌شود؛ ‌بیشترین اعتبار را در میان طراحان برنامه‌ی فضایی شوروی کسب کرده بود. درحالی‌که کارالیوف بیشتر به‌واسطه‌ی مهارت‌های مدیریتی و طراحی راکت‌ها شناخته شده می‌شد؛ از والنتین گلوشکو نیز به‌عنوان بانفوذترین طراح پیش‌ران‌های فضایی در شوروی یاد می‌شود.

سرگئی پاولوویچ کارالیوف (سمت راست) و والنتین گلوشکو (سمت چپ)

زمانی‌که روس‌ها تصمیم گرفتند تا راکتی برای رسیدن به ماه طراحی کنند؛ شکی وجود نداشت که وظیفه‌ی طراحی راکت بر عهده‌ی کارالیوف خواهد بود و پیش‌ران‌های راکت هم توسط گلوشکو طراحی خواهند شد. اما در همان ابتدای برنامه‌ریزی‌ها، شکافی عمیق میان کارالیوف و گلوشکو ایجاد شد. گلوشکو در نظر داشت تا پیش‌رانی طراحی کند که از دی‌متیل‌هیدرازین نامتقارن (UDMH) و دی‌نیتروژن تتراکسید برای تولید نیرو استفاده می‌کرد؛ اما کارالیوف این ترکیب را خطرناک می‌دانست و خواستار استفاده از RP1 (نفت سفید به‌شدت تصفیه‌شده) و اکسیژن مایع بود.

راکت N1

هشت سال پس از مرگ کارالیوف، در سال ۱۹۷۴، پروژه‌ی N1 پس از چندین پرتاب ناموفق به پایان رسید؛ اما پایان پروژه‌ی N1 و شکست روس‌ها در رسیدن به ماه، به این معنا نبود که آن‌ها دست از تلاش برای ساخت راکت‌های فوق سنگین کشیده بودند. پس از شکست سنگین پروژه‌ی N1 و نافرجامی روس‌ها در رساندن انسان به سطح ماه، گلوشکو توانست در پروژه‌ی طراحی و ساخت راکت فوق‌سنگین دیگری نقشی کلیدی داشته باشد؛ راکتی موسوم به انرگیا (Energia؛ به‌روسی: Энергия)، که از دیدگاه فنی، یکی از موفق‌ترین پروژه‌های فضایی اتحاد جماهیر شوروی بود.

فضاپیمای چندبارمصرف بوران و راکت انرگیا

اهمیت انرگیا تنها به توانایی‌های فنی قابل‌توجه آن مربوط نمی‌شود؛ انرگیا، وظیفه‌ی حمل اولین مدارگرد چندبارمصرف اتحاد شوروی را هم برعهده داشت. این مدارگرد بوران (Buran؛ به‌روسی: Буран) نام داشت و از آن به‌عنوان پاسخ روس‌ها به شاتل فضایی یاد می‌شود. در حقیقت، توسعه‌ی راکت انرگیا و مداگرد بوران، در قالب برنامه‌ی «سیستم فضایی چندبارمصرف» صورت گرفت. برنامه‌ای که همانند برنامه‌ی طراحی و ساخت شاتل، با هدف کاهش هزینه‌ی سفرهای فضایی شروع شده بود.

البته برخلاف شاتل که به‌طور یک‌پارچه طراحی شده بود؛ طراحی راکت انرگیا به‌گونه‌ای بود که می‌توانست محموله‌هایی به‌غیر از مدارگرد بوران را با خود حمل کند. در جریان پروژه‌ی سیستم فضایی چندبارمصرف، درکنار راکتِ حامل و مدارگرد، محموله‌ای آزمایشی و یک‌بارمصرف نیز توسعه داده شد که «پولیوس» نام داشت. ساخت دو هواپیمای ترابری اطلس و آنتونوف-۲۲۵ نیز از جمله دستاوردهای پروژه‌ی سیستم فضایی چندبارمصرف بود.

اجزای تشکیل‌دهنده‌ی پروژه‌ی سیستم فضایی چندبارمصرف

راکت انرگیا

در ماه مه ۱۹۷۴، پروژه‌ی موشک فوق‌سنگین N1 متوقف شد. هدف از طراحی و ساخت N1، رساندن انسان به سطح ماه بود؛ اما پس از شکست‌های پیاپی و صرف وقت و هزینه‌ی زیاد، روس‌ها از ادامه‌ی پروژه منصرف شدند. پس از شکست N1، دفتر طراحی سرگئی کارالیوف با دفتر طراحی والنتین گلوشکو ادغام شدند تا گلوشکو و همکارانش، طراحی راکت جدیدی را شروع کنند که قرار بود وولکان (Vulcan) نامیده شود. همانند N1، هدف از ساخت وولکان نیز رساندن کیهان‌نوردان روس به سطح ماه بود.

اما در فوریه‌ی ۱۹۷۶، برنامه‌ریزان فضایی شوروی با درخواست جدیدی به سراغ گلوشکو آمدند. آن‌ها خواستار طراحی راکتی بودند که توانایی حمل مدارگردی مشابه شاتل فضایی آمریکایی‌ها را داشته باشد. هرچند روس‌ها در ابتدا در رابطه با طرح شاتل‌ خوش‌بین نبودند؛ اما به‌تدریج نگرانی آن‌ها پیرامون جنبه‌های نظامی برنامه‌ی شاتل افزایش یافت و همین نگرانی‌ها آن‌ها را متقاعد کرد تا فضاپیمایی شبیه به شاتل طراحی کنند.

ساختار انرگیا

راکت پرتاب‌گر انرگیا، در اصل قرار بود یک خانواده‌ی گسترده از راکت‌ها را تشکیل دهد. این راکت از یک هسته‌ی مرکزی استفاده می‌کند که می‌تواند به حداکثر ۸ بوستر (تقویت‌کننده) مجهز شود؛ البته در دو پرتاب انجام‌شده توسط این راکت، تنها از ۴ بوستر استفاده شد. برای تأمین نیروی لازم جهت پرتاب انرگیا هم از ترکیب اکسیژن و هیدروژن استفاده می‌شد؛ ترکیبی که در مقایسه با سوخت استفاده شده در راکت‌هایی مانند پروتون، ضرر بسیار کمی به طبیعت وارد کرده و نیروی بیشتری هم تولید می‌کند. از دیدگاه تئوری، با اتصال ۸ بوستر به بخش مرکزی انرگیا، امکان رساندن محموله‌ای ۲۰۰ تنی به مدار نزدیک زمین (LEO) وجود داشت.

هسته‌ی مرکزی و چهار بوستر جانبی انرگیا

انرگیا که قوی‌ترین راکت طراحی شده در اتحاد شوروی است، دارای دو مرحله است. مرحله‌ی اول (بلاک A) که حول بخش مرکزی نصب می‌شود، شامل ۴ (تا ۸) بوستر سوخت مایع است. هرکدام از این بوسترها به پیش‌رانی موسوم به RD-170 مجهز هستند که دارای ۴ نازل خروجی است و از ترکیب سوختی موسوم به RG-1 (که شبیه به RP-1 است) و اکسیژن مایع نیرو می‌گیرد. این پیش‌ران، قوی‌ترین پیش‌ران با سوخت مایع و محفظه‌های احتراق چندگانه است و در حال حاضر نمونه‌های مشتق شده از آن در راکت‌های آنگارا، اطلس ۵ و انتاریز مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مرحله‌ی دوم انرگیا (بلاک Ts) از چهار پیش‌ران RD-0120 استفاده شده است، که در بخش مرکزی قرار گرفته‌اند و از ترکیب اکسیژن و هیدروژن مایع استفاده می‌کند.

در جدول زیر می‌توانید مشخصات فنی مرحله‌ی اول (با چهار بوستر) و مرحله‌ی دوم راکت را مشاهده کنید.

 فرایند پرتاب راکت انرگیا

آماده‌سازی راکت انرگیا و نصب محموله روی آن، طبق سنت همیشگی روس‌ها به‌صورت افقی انجام می‌شود. پس از رسیدن انرگیا و محموله به سکوی پرتاب، راکت به حالت عمودی در می‌آید تا باقی فرایند آماده‌سازی در همان حال به انجام برسد. به‌منظور افزایش ضریب اطمینان راکت، اکثر قطعات انرگیا دارای قطعه‌ی پشتیبان هستند. دراین‌میان می‌توان به کابل‌های متصل به بخش‌های متحرک، پمپ‌ها، منبع نیرو و جداکننده‌های انفجاری اشاره کرد. سیستم کامپیوتر داخلی نیز می‌تواند برخی تصمیمات را به‌صورت خودکار اتخاذ کند؛ تصمیماتی که می‌توانند احتمال از دست رفتن محموله را کاهش دهند. در نرم‌افزار کنترلی انرگیا، ۵۰۰ موقعیت اضطراری و رویه‌های مقابله با آن پیش‌بینی شده‌اند.

راکت انرگیا روی سکوی پرتاب

۱۴۶ ثانیه پس از شروع به‌کار راکت، درحالی‌که انرگیا محموله‌ی خود را به ارتفاع ۵۲ کیلومتری رسانده و با سرعت ۱.۸ کیلومتر بر ثانیه در حرکت است، بوسترهای مرحله‌ی اول به‌صورت دوبه‌دو (با فاصله‌ی زمانی ۱۵ تا ۲۵ ثانیه) از بخش مرکزی جدا می‌شوند. ۸ دقیقه بعد، بوسترها در محلی در ۴۲۶ کیلومتری نقطه‌ی پرتاب به زمین می‌رسند. سازندگان راکت، امکان تجهیز هر بوستر به چترها و راکت‌های کاهش‌دهنده‌ی سرعت را هم پیش‌بینی کرده بودند تا بتوان پس از هر پرتاب آن‌ها را بازیابی کرد. جالب اینجا است که حتی پروژه‌ای برای نصب بال‌های جمع شونده روی بوسترها هم کلید خورده بود؛ هرچند که این پروژه هیچ‌گاه به سرانجام نرسید. در دو پرتاب اولیه‌ی انرگیا، خبری از ابزارهای کاهش‌دهنده‌ی سرعت در بوسترهای جانبی نبود؛ چرا که به‌جای آن‌ها، ابزارهایی برای جمع‌آوری و ارسال داده‌های مربوط‌به عملکرد راکت روی بوسترها نصب شده بودند. براساس برنامه‌ریزی‌ها، در صورت بازیابی هر بوستر، امکان استفاده از آن‌ها در ۹ پرتاب دیگر وجود داشت.

مرحله‌ی دوم نیز ۴۷۶ ثانیه پس از شروع فعالیت راکت، در ارتفاع ۱۵۰ کیلومتری از محموله‌ی اصلی جدا می‌شود و در اقیانوس آرام سقوط می‌کند. بازگشت مرحله‌ی دوم به اقیانوس آرام باعث می‌شود تا از آلودگی بیشتر مدارهای نزدیک به زمین جلوگیری شود. در صورتی که راکت انرگیا در حال حمل مدارگرد بوران باشد؛ پس از جدا شدن از راکت، وظیفه‌ی رساندن بوران به مدار موردنظر، برعهده‌ی پیش‌ران‌های کوچک نصب شده روی مدارگرد خواهد بود.

پیش از پرداختن به محموله‌ی آزمایشی پولیوس، می‌توانید به کمک جدول زیر، برخی از مولفه‌های انرگیا را با دیگر راکت‌های سنگین مقایسه کنید.

پولیوس

راکت فوق‌سنگین انرگیا، درنهایت روز پانزدهم ماه مه سال ۱۹۸۷ از سکوی پرتاب خود در پایگاه فضایی بایکانور جدا شد تا رهسپار فضا شود. به این دلیل که در این تاریخ مدارگرد بوران هنوز آماده‌ی پرواز نبود، وظیفه‌ی حمل محموله‌ای غیرقابل بازگشت، موسوم به پولیوس (Polyus؛ به‌روسی: Полюс) برعهده‌ی انرگیا قرار گرفت. نام اصلی این محموله Skif-DM بود؛ اما به دلائلی، در رسانه‌های عمومی از نام پولیوس استفاده می‌شد. پولیوس قرار بود حامل نوعی سلاح لیزری باشد که به‌عنوان پاسخ روس‌ها به پروژه‌ی جنگ ستارگان شناخته می‌شد؛ اما در زمان پرتاب اعلام شد که پولیوس حامل مجموعه‌ای از ابزارها برای انجام چند آزمایش علمی در لایه‌های فوقانی اتمسفر بوده است. با وجود چنین ادعاهایی، نمی‌توان به‌طور قطع اطمینان داشت که محموله‌ی پولیوس صرفا ابزاری غیرنظامی بود یا خیر.

پولیوس

 براساس اطلاعات موجود، پولیوس چیزی شبیه به یک ایستگاه فضایی کوچک و خودکار بود که مجموعه‌ای از ابزارهای علمی را در خود جای داده بود. تولید امواج گرانشی مصنوعی در لایه‌های فوقانی اتمسفر، انجام آزمایشاتی مربوط‌به یونوسفر و تولید سیگنال‌های یونیزه با امواج بلند از جمله‌ی این آزمایش‌ها بودند. طول پولیوس حدودا ۳۷ متر بود و قطر آن به ۴.۱ متر می‌رسید. این محموله‌ی ۸۰ تنی از دو بخش تشکیل می‌شد؛ بخش کاربردی که وظیفه‌ی انجام مانورهای مداری، تأمین نیرو، ارسال اطلاعات به زمین، تنظیم دما و... را برعهده داشت و بخشی موسوم به AIM که ابزارهای آزمایشی را در خود جای داده بود. بخش کاربردی شباهت بسیار زیادی به ایستگاه فضایی سالیوت داشت و بسیاری از قطعات آن هم قطعات اضافه‌ی برخی فضاپیماهای قدیمی‌تر بودند که با تعدادی از قطعات ساخته شده برای ایستگاه فضایی میر-۲ ترکیب شده بودند. پولیوس دارای چهار پیش‌ران اصلی، ۲۰ رانشگر کمکی و ۱۶ رانشگر با دقت بالا بود تا بتواند به مدار مناسب دست پیدا کرده و موقعیت خود را در مدار تغییر دهد.  نیروی لازم برای ابزارهای آزمایشی پولیوس هم با استفاده از پنل‌های خورشیدی تأمین می‌شد.

اولین و تنها پرتاب پولیوس

پرتاب پولیوس، که اولین پرتاب راکت انرگیا نیز بود، برای سپتامبر ۱۹۸۶ برنامه‌ریزی شده بود؛ اما به‌دلیل مشکلات و تاخیرهای متعدد، برنامه‌ی پرتاب به ماه مه ۱۹۸۷ موکول شد. پرتاب انرگیا-پولیوس آن‌چنان رویداد مهمی بود که رهبر وقت شوروی، میخائیل گورباچف به پایگاه فضایی بایکانور سفر کرد تا شاهد پرتاب انرگیا-پولیوس باشد. بااین‌حال، دست‌اندرکاران پروژه که احتمال می‌دادند این پرتاب ناموفق باشد، با استفاده از بهانه‌های مختلف پرتاب را به تعویق انداختند. آن‌ها می‌دانستند که گورباچف قرار است روز سیزدهم ماه مه عازم نیویورک شود و نمی‌تواند مدت زیادی را در بایکانور سپری کند.

پولیوس و راکت انرگیا

از سوی دیگر، گورباچف هم صرفا برای بازدید از انرگیا-پولیوس به بایکانور نیامده بود؛ هدف اصلی وی، کسب اطمینان از این مسئله بود که پولیوس حامل هیچ‌گونه سلاح فضایی بالقوه‌ای نیست. پس از عزیمت گورباچف از بایکانور، روز ۱۵ مه به‌عنوان تاریخ پرتاب انرگیا-پولیوس تعیین شد. تکنیسین‌ها آماده‌بودند تا در ساعت ۳ عصر به وقت محلی (۴ عصر به وقت مسکو) فرمان پرتاب را صادر کنند؛ اما برخی مشکلات فنی کار را به تعویق انداخت. درنهایت، در ساعت ۸:۳۰ شب، فرمان پرتاب صادر شد؛ هرچند که همین پرتاب شروعی بود برای مجموعه‌ای از مشکلات جدید.

در اولین ثانیه‌های پرتاب، راکت انرگیا به‌طور خطرناکی به‌سمت چپ حرکت کرد. این حرکتِ ناخواسته به سمت چپ، حاصل اشکال در الگوریتم‌های کنترل پرواز بود؛ اما چند ثانیه بعد، سیستم کنترل خودکار پرواز توانست این تغییر زاویه را اصلاح کند. لازم به ذکر است که مشکل مربوط‌به الگوریتم کنترل پرواز در پرتاب دوم انرگیا برطرف شد.

لحظه‌ی پرتاب انرگیا-پولیوس

براساس برنامه‌ریزی‌های انجام شده، ۴۶۰ ثانیه پس از پرتاب، در ارتفاع ۱۱۰ کیلومتری، پولیوس از انرگیا جدا می‌شد. اما پس از همین جدا شدن، زنجیره‌ای از مشکلات موجب شدند تا پولیوس نتواند در مدار موردنظر قرار گیرد و درنهایت با پروازی بالستیک به سمت زمین بازگردد؛ پروازی که به قعر اقیانوس آرام ختم شد. زمانی‌که پولیوس از انرگیا جدا شد، از ۱۶ رانش‌گرِ دقیق که وظیفه‌ی پایدارسازی موقعیت فضاپیما را برعهده داشتند، تنها یک رانش‌گر فعال ‌شد؛ با این وجود، فرایند اصلاح موقعیت پولیوس ادامه پیدا کرد. این فرایند قرار بود باعث چرخش ۱۸۰ درجه‌ای پولیوس در مدار شود؛ اما پس از انجام چرخش ۱۸۰ درجه‌ای، رانش‌گرهای کنترل‌کننده به فرمان توقف پاسخ نمی‌دادند. درکنار این مشکلات، پس از فعال‌سازی پیش‌ران‌های اصلی نیز مشخص شد که این پیش‌ران‌ها از سرعت کافی برای قرار دادن پولیوس در مدار برخوردار نیستند. مجموع این مشکلات به‌معنای ناکامی در قرارگیری پولیوس در مدار بود.

دستاوردهای پرتاب انرگیا-پولیوس

هرچند در جریان پرتاب انرگیا-پولیوس، فضاپیمای پولیوس نتوانست در مدار مناسب قرار گیرد؛ اما همین پرتاب به‌منزله‌ی یک پیروزی تمام‌عیار برای راکت انرگیا بود. چرا که این راکت مأموریت خود را با موفقیت کامل به انجام رسانده بود. این موفقیت اعتماد به‌نفس دست‌اندرکاران برنامه‌ی فضایی شوروی را افزایش داد تا با جدیت بیشتری برنامه‌ی پرتاب مدارگرد بوران توسط راکت انرگیا را دنبال کنند.

بوران و پیشینه‌ی فضاپیماهای چندبارمصرف در شوروی

حتی پیش از ورود اولین انسان به‌فضا، علاقه‌مندان به کیهان‌نوردی در اندیشه‌ی ایجاد فضاپیماهایی چندبارمصرف بودند. در دهه‌ی ۳۰ میلادی، سرگئی کارالیوف و همکارانش در حال کار روی نوعی گلایدر بودند که به موتورهایی شبیه به موتورهای استفاده شده در راکت‌های فضایی مجهز بود. در دهه‌ی ۵۰ نیز دانشمندان شوروی برنامه‌های تحقیقاتی مختلفی در زمینه‌ی فضاپیماهای چندبارمصرف را دنبال می‌کردند؛ اما ایده‌های همین دانشمندان نیز تا حد زیادی از ایده‌ی دو دانشمند آلمانی به‌نام‌های یوجین سنگِر و آیرین بردت نشئات گرفته بود. سنگر و بردت ایده‌ی ساخت بمب‌افکنی را ارائه داده بودند که بخشی از مسیر خود را در فضا طی می‌کرد و می‌توانست اهدافی در خاک ایالات‌متحده را هدف قرار دهد.

پس از پایان جنگ جهانی دوم، ایده‌ها و نتایج تحقیقات دانشمندان آلمانی به دست محققین روس و آمریکایی افتاد. در اتحاد شوروی، ولادیمیر چلومی، که ریاست دفتر طراحی شماره‌ی ۵۲ در وزارت صنایع هوایی را برعهده داشت، از ایده‌های سنگر و بردت برای توسعه‌ی موشک‌های کروز و ارائه‌ی طرح مدارگرد فضایی بال‌دار استفاده کرد.

اولین تلاش‌ها

دو طرح «بوریا» (به‌معنای طوفان) و «زویِزدا» (به‌معنای ستاره) از جمله طرح‌هایی بودند که در اواسطه دهه‌ی ۵۰ و براساس ایده‌ی اولیه‌ی دانشمندان آلمانی ایجاد شده بودند. در طرح بوریا، که تا مرحله‌ی پرتاب‌های آزمایشی نیز پیش رفت، دانشمندان به‌دنبال ساخت موشک‌های کروز قاره‌پیمایی بودند که بخشی از مسیر خود را در فضا طی می‌کردند و می‌توانستند نقاط دوردست را با سلاح‌های اتمی هدف قرار دهند. پروژه‌ی زویِزدا نیز طرحی برای ساخت پرنده‌ای سرنشین‌دار بود؛ این پرنده ترکیبی از هواپیما و فضاپیما بود و از آن به‌عنوان «هوافضاپیما» (Aerospace Plane) یاد می‌شد.

موشک کروز قاره‌پیمای بوریا

از اواسط دهه‌ی  ۶۰، دفتر طراحی میکویان، که بیشتر به‌خاطر ساخت هواپیماهای جنگنده‌ی خانواده‌ی «میگ» شناخته می‌شود، در حال کار روی طرحی موسوم به «اسپایرال» بود. براساس طرح اسپایرال، یک مدارگرد چندبارمصرف بال‌دار، روی قسمت فوقانی یک «هواپیمای مادر» نصب می‌شد. پس از رسیدن به ارتفاع مناسب، مدارگرد از هواپیمای مادر جدا می‌شد و با فعال شدن موتور راکتی مسیر خود را به سمت فضا ادامه می‌داد. مشکل اصلی طرح اسپایرال این بود که هواپیمای مادر بایستی به سرعت ۶ ماخ دست پیدا می‌کرد؛ حتی با فناوری‌های امروزی نیز دستیابیِ چنین پرنده‌ای به سرعت ۶ ماخ، مسئله‌ای دور از تصور است.

فضاپیمای اسپایرال و هواپیمای مادر

بوران

پروژه‌ی ساخت مدارگرد چندبارمصرفی موسوم به «بوران» در اوائل دهه‌ی هفتاد کلید خود. هدف روس‌ها از توسعه‌ی بوران، مقابله با طرح شاتل فضایی آمریکایی‌ها بود. از نگاه رهبران شوروی، شاتل یک ابزار نظامی خطرناک بود و لازم بود تا ابزاری شبیه به آن در شوروی نیز توسعه یابد. پروژه‌ی ساخت بوران ۱۸ سال به‌طول انجامید و در این مدت بیش از ۱ میلیون نفر در قالب ۱۲۸۶ شرکت و ۸۶ سازمان دولتی، در این پروژه به فعالیت پرداختند. پروژه‌ای عظیم، که به‌ویژه در واپسین سال‌های توسعه، فشار زیادی را بر اقتصاد رو به زوال اتحاد شوروی وارد کرد.

مدارگرد بوران و جنگنده‌ی میگ-۲۵ فاکسبت

از نظر طراحی، بوران شباهت بسیار زیادی به شاتل فضایی آمریکایی‌ها دارد. شباهتی که موجب گمانه‌زنی‌های فراوان در رابطه با طراحی بوران شده است. به‌ادعای روس‌ها، شباهت بوران به شاتل، به این دلیل است که هردو مدارگرد برای پاسخ دادن به نیازهای مشابهی طراحی شده‌اند. از سوی دیگر، منابع غربی، جاسوسی صنعتی روس‌ها را به‌عنوان یکی از دلایل شباهت بوران به شاتل قلمداد می‌کنند. به‌ادعای این منابع، مأموران سازمان اطلاعاتی شوروی، با هدف قرار دادن مراکز علمی و شرکت‌های درگیر در توسعه‌ی شاتل، اطلاعات ارزشمندی را در رابطه با این مدارگرد به دست آوردند و از این اطلاعات در ساخت بوران بهره بردند. ساخت بوران در سال ۱۹۸۰ شروع شد و در سال ۱۹۸۴ اولین نمونه از این مدارگرد آماده شد. البته از یک سال قبل، انجام برخی آزمایش‌های پروازی با کمک نمونه‌ای یک-هشتمی از بوران، که BOR-5 نام داشت، شروع شده بود.

پیش‌نمونه‌ی یک-هشتمی بوران (BOR-5)

با پیشرفت پروژه، پنج نمونه‌ی دیگر با اندازه‌ی اصلی بوران تولید شدند و از آن‌ها برای مقاصد مختلف استفاده شد. یکی از این پنج نمونه، با نام OK-GLI شناخته می‌شد و از لحاظ آیرودینامیکی کاملا مشابه نمونه‌ی نهایی بوران بود. این پرنده به موتورهای جت مجهز بود و می‌توانست همانند هواپیماهای عادی عملیات نشست‌وبرخواست روی باند را انجام دهد. از این پرنده نه‌تنها در آزمایش‌های آیرودینامیکی، بلکه برای آماده‌سازی کیهان‌نوردانی که قرار بود بوران را کنترل کنند هم استفاده شد.

توسعه‌ی بوران شامل ایجاد نرم‌افزارهای پروازی و کنترلی جدید نیز می‌شد. از آنجا که طرح بوران، طرحی بی‌سابقه در اتحاد شوروی بود، لازم بود تا نرم‌افزار پروازی کاملا جدیدی برای آن توسعه داده شود. نرم‌افزارهای جدیدی هم برای استفاده در مجموعه‌های آزمایشی، که وظیفه‌ی آماده‌سازی بوران برای پرواز را برعهده داشتند، ایجاد شدند. براساس تخمین‌های توسعه‌دهندگانِ بوران، توسعه‌ی نرم‌افزارهای لازم برای این پروژه با زبان اسمبلی سال‌ها به‌طول می‌انجامید و به مشارکت هزاران برنامه‌نویس نیاز داشت. باتوجه‌به این مسئله، طراحان بوران دست به دامن مؤسسه‌ی ریاضیات کاربردی کلدیش شدند. این مؤسسه دست به توسعه‌ی زبان برنامه‌نویسی مسئله محور و سطح بالایی موسوم به PROL2 زد؛ از این زبان برای توسعه‌ی نرم‌افزارهای کنترلی بوران استفاده شد.

متخصصان فعال در مؤسسه‌ی کلدیش، زبان برنامه‌نویسی دیگری موسوم به DIPOL را هم برای توسعه‌ی نرم‌افزارهای آزمایشی و کنترلی ایجاد کردند. یک محیط توسعه و اشکال‌زدایی، موسوم به SAPO PROLOGUE و سیستم‌عاملی موسوم به Prolog Manager نیز از جمله نرم‌افزارهای استفاده شده برای توسعه‌ی سریع‌تر پروژه‌ی بوران بودند. جالب این است که کار روی این زبان‌های برنامه‌نویسی پس از پایان پروژه‌ی بوران هم ادامه پیدا کرد و منجر به توسعه‌ی زبان برنامه‌نویسی و الگوسازی DRAKON شد که امروزه نیز مورد استفاده‌ی سازمان فضایی روسیه قرار می‌گیرد.

یکی دیگر از بخش‌های پروژه‌ی بوران، آموزش کیهان‌نوردان برای انجام مأموریت به کمک بوران بود. هفت کیهان‌نورد انتخاب شده برای پروژه‌ی بوران، به‌کمک نمونه‌ی پروازی مدارگرد، یعنی OK-GLI، آموزش‌های لازم را دریافت می‌کردند. در مجموع، ۲۴ پرواز آموزشی با نمونه‌ی OK-GLI انجام شد و از این تعداد، در ۱۷ پرواز بوران در حالت فرود خودکار قرار داشت. لازم به ذکر است که به‌دلیل اهمیت بالای برنامه‌ی بوران، داشتن تجربه‌ی سفر فضایی و فعالیت به‌عنوان خلبان آزمایشی، از جمله پیش‌نیازهای حضور در جمع گروه پروازی بوران بود.

علاوه‌بر آموزش کیهان‌نوردان، تغییرات زیادی نیز در پایگاه فضایی بایکانور ایجاد شد تا بتواند میزبان انرگیا-بوران باشد. سکوی پرتابی که به پروژه‌ی نافرجام N1 اختصاص داشت، مورد تغییرات فراوان قرار گرفت تا پذیرای راکت انرگیا باشد. یک باند فرود و برخی تجهیزات فرودگاهی هم به پایگاه فضایی اضافه شدند تا امکان فرود بوران پس از مأموریت‌ها و همچنین امکان نشست و برخاست دو هواپیمای ترابری اطلس و آنتونوف-۲۲۵ وجود داشته باشد.

سکوی ویژه‌ای که در نزدیکی باند پروازی جدید قرار داشت هم امکان جداسازی و نصب بوران و دیگر تجهیزات روی هواپیماهای باری آنتونوف-۲۲۵ و اطلس را فراهم می‌کرد. ساختمان‌های اداری، مرکز کنترل عملیات و سالن‌های آماده‌سازی راکت و مدارگرد هم از دیگر موارد اضافه شده به پایگاه فضایی بایکانور بودند. در حال حاضر، از سالن‌های آماده‌سازی راکت انرگیا و مدارگرد بوران، برای آماده‌سازی فضاپیماهای سایوز و پروگرس استفاده می‌شود.

سکوی اتصال و جداسازی

ابعاد و اجزای تشکیل‌دهنده‌ی بوران

بوران پرنده‌ای است به طول ۳۵.۴ و ارتفاع ۱۶.۵ متر (با احتساب سکان عمودی)؛ فاصله‌ی دوسر بال‌های آن نیز به ۲۴ متر می‌رسد. عرض بدنه‌ی بوران ۵.۶ و ارتفاع آن ۶.۲ متر است. قطر محفظه‌ی بار بوران ۴.۶ متر و طول آن ۱۸ متر است. وزن بوران در زمان رهسپار شدن به سمت فضا، به ۱۰۵ تن می‌رسد. این مدارگرد می‌تواند محموله‌های ۳۰ تنی را به فضا برساند و محموله‌هایی با حداکثر وزن ۱۵ تن را هم به زمین برگرداند. وزن سوخت حمل شده توسط بوران نیز به ۱۴ تن می‌رسد.

شکل ظاهری بوران بیشتر شبیه به یک هواپیما با بال‌های دلتاشکل است. در این بال‌ها، از سطوح کنترلی موسوم به Elevon استفاده شده که نقش شهپر و بالابر را بازی می‌کنند. سکان عمودی بوران نیز از دو قست تشکیل شده و نقش ترمز هوایی را هم بازی می‌کند. برای فرود بوران، سه چرخ فرود در نظر گرفته شده‌اند. یک چتر سرعت‌گیر نیز در محفظه‌ای در قسمت عقب بوران قرار دارد تا به کاهش سرعت مدارگرد در زمان حرکت روی باند کمک کند. این چترها که طول لازم برای فرود را به میزان ۵۰۰ متر کاهش می‌دهند، به‌صورت خودکار و پس از برخورد تمام چرخ‌ها با باند فعال می‌شوند و زمانی‌که سرعت مدارگرد به ۵۰ کیلومتر بر ساعت رسید، به‌طور خودکار از بدنه جدا می‌شوند.

کابین جلوی بوران بخشی کاملا ایزوله شده است که با فضای ۷۳ مترمکعب، می‌تواند ۲-۴ نفر خدمه‌ی پروازی و ۶ سرنشین دیگر (در مجموع ۱۰ نفر) را در خود جای دهد. علاوه‌بر ابزارهای کنترلی و صندلی‌های سرنشینان، ادوات الکترونیکی، نظیر رایانه‌های پروازی نیز درون همین محفظه‌ی ایزوله قرار دارند.

کابین بازسازی‌شده‌ی یکی از پیش‌نمونه‌های بوران

قسمت میانی مدارگرد بوران، فضایی خالی برای حمل بار است؛ این محفظه دارای درهای دوتایی است و می‌تواند محموله‌های متفاوتی را در خود جای دهد. یک بازوی هیدرولیکی ۱۵ متری، که به‌کمک دوربین و از درون کابین کنترل می‌شود نیز در این محفظه جا گرفته است؛ وظیفه‌ی این بازو، خارج کردن محموله‌ها از محفظه‌ی بار و قرار دادن آن‌ها در موقعیت مناسب است. البته در صورت نیاز، امکان برنامه‌ریزی عملکرد بازوی مکانیکی نیز وجود دارد؛ در این حالت، فعالیت بازو تحت کنترل رایانه‌های بوران خواهد بود و کیهان نوردان در آن دخالتی نخواهند داشت. علاوه‌بر این، اپراتورهای حاضر در مرکز فرماندهی زمینی نیز می‌توانند از زمین به کنترل این بازوی مکانیکی بپردازند. رادیاتورهای مربوط‌به سیستم کنترل دما هم درون درهای محفظه‌ی بار قرار گرفته‌اند. در قسمت زیر محفظه‌ی بار هم واحد تولید انرژی الکتریکی و سیستم تهویه‌ی مطبوع قرار گرفته است. موتورهای اصلی، سیستم هیدرولیک و واحد نیروی ثانویه نیز در قسمت عقب مدارگرد جای دارند.

باز شدن محفظه‌ی بار بوران

برای ساخت بوران از مواد مختلفی، از جمله فولاد و آلیاژهای آلومینیوم استفاده شده است. بخش‌هایی از مدارگرد درمسیر بازگشت، حین عبور از لایه‌های متراکم جو زمین، حرارت زیادی را تجربه می‌کنند. برای حفاظت از ابزارهای داخلی و سرنشینان بوران در مقابل حرارت شدید، این سطوح با کاشی‌هایی از جنس فیبر کوارتز پوشانده شده‌اند و می‌توانند حداکثر دمای ۱۳۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد را تحمل کنند. قسمت‌هایی مانند دماغه‌ی مدارگرد و لبه‌ی بال‌ها حرارت بیشتری را تجربه می‌کنند و در این بخش‌ها از کاشی‌های کربنی استفاده شده است. در مجموع، در ساخت بوران از ۳۸۶۰۰ کاشی مقاوم دربرابر حرارت استفاده شده است. انحنای خاص دماغه و بال‌های بوران نیز به‌گونه‌ای است که کمترین فشار حرارتی ممکن بر این پرنده وارد می‌شود. باتوجه‌به این تمهیدات، در زمان فرود بوران، دمای بدنه‌ی مدارگرد تنها ۱۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است. سازه‌ی بوران در مجموع می‌تواند در ۱۰۰ مأموریت مورد استفاده قرار بگیرد.

پیش‌ران اصلی و رانشگرهای بوران

علاوه‌بر موارد فوق، مجموعه‌ی تله‌متری، ابزارهای ارتباط صوتی و تصویری، سامانه‌ی پشتیبان حیات، سیستم تهویه‌ی مطبوع، ابزارهای ناوربری و سیستم تأمین نیرو، از دیگر اجزای تشکیل‌دهنده‌ی بوران هستند. تمامی این ابزارها، توسط رایانه‌های بوران کنترل می‌شوند و این امکان را برای سرنشینان بوران فراهم می‌کنند تا به مدت ۳۰ روز در فضا حضور داشته باشند.

برای حصول اطمینان از فعالیت صحیح تمام اجزای تشکیل‌دهنده، رایانه‌های بوران در هر ۳۲.۸ میلی‌ثانیه، تمام داده‌های دریافتی از اجزاء مختلف را پردازش کرده و خروجی لازم را ایجاد می‌کنند. رایانه‌های بوران براساس فلسفه‌ی کاهش بارِ کاری کیهان‌نوردان ساخته شده‌اند و بیشتر کارها را به‌صورت خودکار انجام می‌دهند. سیستم رایانه‌ای استفاده شده در این مدارگرد از ۴ رایانه تشکیل شده که تمام عملیات‌ها را به‌صورت مشابه و به‌طور هم‌زمان انجام می‌دهند. نتایج مربوط‌به هرپردازش نیز بین هر چهار رایانه مقایسه می‌شوند تا در صورت ایجاد خطا در یکی از رایانه‌ها، امکان شناسایی فوری وجود داشته باشد. در صورت خرابی یکی از رایانه‌ها، سه رایانه به کار خود ادامه می‌دهند؛ اما اگر تعداد رایانه‌های فعال به ۲ رایانه برسد و در نتایج پردازشی این دو رایانه تفاوتی وجود داشته باشد، یکی از آن‌ها به‌طور اتفاقی خاموش می‌شود و تنها از دستورالعمل‌های یک رایانه استفاده می‌شود. با این کار، در بدترین حالت نیز شانس خطا به ۵۰ درصد محدود می‌شود.

نگاه نزدیک به یکی از پیش‌نمونه‌های بوران

 پرتاب بوران و بازگشت به زمین

پرتاب بوران توسط راکت دومرحله‌ای انرگیا به انجام می‌رسد. در زمان شروع پرتاب، تمام موتورهای انرگیا فعال می‌شوند تا تراست (نیروی پیش‌رانش) ۳۴۸۴۰ کیلونیوتونی ایجاد شود؛ در لحظه‌ی پرتاب، وزن کل مجموعه‌ی انرگیا-بوران به حدود ۲۴۰۰ تن می‌رسد. بسته به وزن محموله‌ی حمل شده توسط بوران، می‌توان به مدارهای مختلفی دست پیدا کرد. برای مثال، در صورت حمل محموله‌ای ۳۰ تنی، درکنار ۸ تن سوخت، حداکثر می‌توان به مداری در ۲۵۰ کیلومتری زمین رسید. در صورت حمل محموله‌ای ۲۷ تنی به‌همراه ۱۴ تن سوخت، می‌توان به مداری در ۴۵۰ کیلومتری زمین نیز دست پیدا کرد.

در صورت وجود نقص در عملکرد مرحله‌ی اول یا دوم راکت انرگیا، رایانه‌های بوران، براساس میزان ارتفاع، دستور جدا شدن مدارگرد از راکت را صادر می‌کنند. در چنین مواقعی، به‌شرط دستیابی به ارتفاع مناسب پیش از وقوع نقص فنی، امکان فرود بوران روی زمین وجود خواهد داشت.

برای بازگشت، بوران به کمک رانش‌گرهای خود، چرخشی ۱۸۰ درجه حول محور عرضی خود انجام می‌دهد تا در وضعیت معکوس قرار گیرد. پس از قرار گرفتن در وضعیت معکوس، با استفاده از موتورهای اصلی، سرعت چرخش مدارگرد به‌دور زمین کاهش پیدا می‌کند. پس از کاهش سرعت، بوران چرخش ۱۸۰ درجه‌ی دیگری حول محور عرضی انجام می‌دهد تا به وضعیت قبلی بازگردد. پس از این چرخش ۱۸۰ درجه، بوران با زاویه‌ی حمله‌ی بالا وارد مسیر بازگشت می‌شود؛ در طی مسیر نیز رایانه‌ی بوران دستورهای لازم را برای کنترل موقعیت مدارگرد به رانش‌گرها ارسال می‌کند.

پس از رسیدن به ارتفاع ۲۰ کیلومتری از سطح زمین، کنترل مدارگرد تنها به‌وسیله‌ی سطوح کنترلی روی بال و سکان عمودی انجام می‌شود. جهت‌دهی بوران برای فرود در پایگاه فضایی بایکانور، در زمانی شروع می‌شود که این مدارگرد در فاصله‌ی ۲۰۰۰ کیلومتری از پایگاه قرار دارد. شروع فرایند جهت‌دهی از چنین فاصله‌ی دوری به مدارگرد اجازه می‌دهد تا در زمان رسیدن به باند فرود، به ارتفاع لازم رسیده و سرعت خود را در محدوده‌ی ۳۰۰ تا ۳۶۰ کیلومتر بر ساعت قرار دهد. طول باند لازم برای فرود بوران، بسته به سرعت فرود و شرایط جوی بین ۱۱۰۰ تا ۱۹۰۰ متر است. سیستم‌های هدایت رادیویی که تا شعاع ۵۰۰ کیلومتری پایگاه را پوشش می‌دهند، به بوران اجازه می‌دهند تا فرودی کاملا خودکار داشته باشد.

فرایند پرتاب و بازگشت بوران

اولین و تنها مأموریت بوران

اولین پرواز بوران برای ۲۹ اکتبر ۱۹۸۸ پیش‌بینی شده بود. در این روز همه‌ی آمادگی‌های پیش از پرواز طبق روال عادی پیش رفتند و شرایط جوی نیز کاملا مساعد بود؛ اما تنها ۵۱ ثانیه پیش از پرواز، سیستم عیب‌یابی خودکار به‌دلیل یک خطا، فرایند پرتاب را متوقف کرد. دلیل توقف پرتاب، جدا شدن زودهنگام دکل فوقانیِ سکوی پرتاب از بدنه‌ی راکت بود. پس از رفع مشکلات، روز ۱۵ نوامبر ۱۹۸۸ به‌عنوان تاریخ پرتاب در نظر گرفته شد. هرچند در این روز اوضاع جوی تاحدی نگران‌کننده بود، اما دستور نهایی برای پرتاب راکت صادر شد و مدارگرد بوران در ساعت ۶ و ۲ دقیقه‌ی صبح به وقت مسکو رهسپار آسمان شد.

لحظه‌ی پرتاب انرگیا-بوران

راکت انرگیا در مدت ۱۴۶ ثانیه پس از پرتاب، محموله‌ی خود را به ارتفاع ۵۲ کیلومتری رسانده بود و در این مرحله بوسترهای جانبی از بخش مرکزی راکت جدا شدند. پس از آن، ۴۷۶ ثانیه پس از پرتاب، بوران و انرگیا به ارتفاع ۱۵۰ کیلومتری از زمین رسیده بودند؛ در این زمان، عملیات جداسازی راکت از مدارگرد با موفقیت به انجام رسید. بوران باقی مسیر را با استفاده از موتورهای خود طی کرد تا توانست به ارتفاع ۲۵۰ کیلومتری برسد. پس از قرار گرفتن در مدار، بوران دو گردش به‌دور زمین انجام داد و هر گردش به‌طور میانگین ۸۹.۵ دقیقه به‌طول انجامید. در طول گردش حول زمین، مدارگرد بوران در ارتفاع ۲۵۰.۷ تا ۲۶۰.۲ کیلومتری زمین قرار داشت و زاویه‌ی آن نیز ۵۱.۶ درجه بود.

تمامی برنامه‌ی پرتاب و گردش مداری بوران به‌خوبی پیش رفت و ۲۰۸ دقیقه پس از پرتاب، چرخ‌های بوران باند فرود را لمس کردند. با اتمام برنامه‌ی پرواز و بازگشت بوران به پایگاه، تلویزیون و دیگر رسانه‌های خبری شوروی، دست به انتشار خبر مأموریت موفقیت‌آمیز این فضاپیمای جدید زدند؛ ماموریتی که اولین و آخرین پرواز بوران بود.

انرگیا-بوران در مقایسه با شاتل فضایی ناسا

 هرچند شباهت‌ها و اشتراکات زیادی میان انرگیا-بوران و شاتل فضایی ناسا وجود دارد؛ اما تفاوت‌های متعددی نیز میان این دو مجموعه دیده می‌شود. اول از همه، موتورهای نصب شده روی بوران تنها برای انجام مانورهای مداری مورد استفاده قرار می‌گیرند و وظیفه‌ی تأمین نیروی لازم برای رساندن مدارگرد به فضا، برعهده‌ی راکت انرگیا است. در مقابل، از موتورهای نصب شده روی مدارگرد شاتل در مرحله‌ی پرتاب استفاده می‌شود.

در رابطه با سیستم‌های کنترلی نیز، تمامی سیستم‌های ناوبری و هدایتی روی مدارگرد شاتل نصب شده‌اند؛ اما در بوران، بخشی از سیستم‌های هدایتی که برای رساندن مداگرد به فضا لازم است، در راکت انرگیا قرار دارد. جالب‌تر اینکه هسته‌ی مرکزی و هرکدام از بوسترهای راکت انرگیا دارای سیستم‌هدایتی اختصاصی خود هستند و هماهنگ با هم فعالیت می‌کنند.

نکته‌ی دیگر این است که راکت انرگیا، مجموعه‌ای مستقل بوده و علاوه‌بر مدارگرد بوران، می‌توانست محموله‌های دیگر را هم به فضا ارسال کند. در حقیقت، انرگیا یک راکت با پیکربندی‌های مختلف بود که می‌توانست بسته به وزن محموله، بدون بوستر، با دو بوستر یا با هر چهار بوستر به فضا پرتاب شود؛ البته طبق برنامه‌های طراحان، حتی امکان تجهیز انرگیا به هشت بوستر هم وجود داشت. در نقطه‌ی مقابل، تمامی اجزای شاتل فضایی ناسا، از جمله مدارگرد، بوسترهای سوخت جامد، مخزن سوخت و... یک مجموعه‌ی واحد بودند که تنها برای ماموریتی واحد مورد استفاده قرار می‌گرفتند. همچنین، بوسترهای شاتل از سوخت جامد استفاده می‌کردند؛ این درحالی است که بوسترهای انرگیا از سوخت مایع بهره می‌بردند.

سیستم مانوردهی مداری بوران از ترکیب اکسیژن گازی، اکسیژن مایع و نفت سفید استفاده کرده و حداکثر تکانه‌ی ویژه‌ی ۳۶۲ ثانیه را فراهم می‌کرد. ترکیب سوخت استفاده شده در این سیستم، در مقایسه با ترکیب مونومتیل‌هیدرازین و دی‌نیتروژن تتراکسید، که برای مانورهای مداری شاتل مورد استفاده قرار می‌گرفت، کارایی بالاتری داشت و اثرات سمی آن هم کمتر بود.

یکی از ویژگی‌های قابل‌توجه بوران، سیستم پرواز تمام خودکار بود که امکان انجام مأموریت‌های بدون سرنشین را فراهم می‌کرد؛ این سیستم بعدها به شاتل هم اضافه شد. ظرفیت حمل بار بوران نیز ۳۰ تن است و این رقم در رابطه با شاتل به ۲۷.۸ تن محدود می‌شود. استفاده از چترهای سرعت‌گیر نیز از ویژگی‌های بوران بود که بعدها به شاتل اضافه شد. صندلی‌های پرّان هم از ویژگی‌های اختصاصی بوران بودند که در شاتل وجود نداشت. درنهایت، می‌توان به این مورد اشاره کرد که، طبق سنت همیشگی روس‌ها، انرگیا-بوران به‌صورت افقی به سکوی پرتاب منتقل می‌شد و سپس در وضعیت عمودی قرار می‌گرفت. اما سیستم جابه‌جاسازی شاتل امکان حمل این فضاپیما به‌صورت عمودی را فراهم می‌کرد.

بوران با چه هدفی ساخته شد؟

از پروژه‌ی انرگیا-بوران با عنوان بزرگ‌ترین پروژه‌ی فضایی اتحاد شوروی یاد می‌شد؛ اما از ابتدای توسعه‌ی مدارگرد بوران و راکت انرگیا، نوعی سردرگمی پیرامون مأموریت‌های آتی این فضاپیما وجود داشت. یکی از مأموریت‌های مشخص شده برای بوران، ارسال محموله‌های نظامی به فضا بود. پشتیبانی از ایستگاه فضایی میر و کمک به ساخت ایستگاه فضایی میر-۲ هم از دیگر مأموریت‌های بوران بودند. علاوه‌بر این، امکان تعمیر و نگه‌داری ابزارهای ارسال شده به فضا با کمک بوران وجود داشت؛ همچنین، کیهان‌نوردان می‌توانستند این ابزارها را از فضا به زمین بازگردانند. از سوی دیگر، بوران برای مقابله با شاتل فضایی ناسا و کاربردهای بالقوه‌ی نظامی شاتل ساخته شده بود؛ از همین رو، برخی از کارشناسان روس، از ابتدا بوران را نوعی ابزار نظامی قلمداد می‌کردند. بااین‌حال، بخش زیادی از ابعاد نظامی برنامه‌ی بوران همچنان نامشخص مانده‌اند و اطلاعات مربوطه در اختیار عموم قرار ندارند.

مشکل بزرگ‌تر این بود که وقتی بوران آماده‌ی استفاده بود، روس‌ها نمی‌داستند که قرار است برای چه ماموریتی از آن استفاده کنند. آن‌ها سال‌ها وقت و هزینه را صرف ساخت فضاپیمایی کرده بودند که به‌نظر می‌رسید قرار است بدون استفاده بماند. کیهان‌نورد روس، اولِگ کوتوف در این رابطه می‌گوید:

ما هیچ مأموریت غیرنظامی را برای بوران در نظر نگرفته بودیم. مأموریت‌های نظامیِ در نظر گرفته شده نیز در زمان آماده شدن بوران، دیگر مورد نیاز نبودند. این مدارگرد برای انتقال تسلیحات، شاید حتی سلاح‌های هسته‌ای، به فضا ساخته شده بود. [البته] شاتل ناسا نیز کاربردهای نظامی خود را داشت.

اطلس و رویا؛ اسب‌های باربر پروژه‌ی انرگیا-بوران

اجزای تشکیل‌دهنده‌ی راکت انرگیا، فضاپیمای پولیوس و مدارگرد بوران در کارخانه‌های متعددی در سراسر اتحاد شوروی تولید می‌شدند؛ همین مسئله، انتقال تمام قطعات به پایگاه فضایی بایکانور و سالن‌های آماده‌سازی را مشکل می‌کرد. البته مسافت تنها چالش پیش روی سازندگان نبود؛ قطعات تشکیل‌دهنده‌ی انرگیا، پولیوس و بوران بسیار سنگین و بزرگ بودند و انتقال آن‌ها ازطریق جاده‌های عادی یا به‌صورت ریلی کار آسانی نبود. لرزش دائمی ایجاد شده حین حمل‌ونقل زمینی نیز مسئله‌ی دیگری است که باعث می‌شد تا سازندگان نتوانند از قطار یا کشنده‌های زمینی برای حمل قطعات استفاده کنند. درنهایت، نباید فراموش کرد که روس‌ها، مثل همیشه، در تلاش بودند تا دستاورد جدید فضایی خود را حتی‌الامکان مخفی نگه‌دارند و حمل‌ونقل زمینی، با این خواست در تضاد بود.

هواپیمای ترابری آنتونوف-۲۲۵ و مدارگرد بوران

در نتیجه‌ی محدودیت‌های ذکر شده، از دفتر طراحی آنتونوف، در جمهوری اوکراین، خواسته شد تا هواپیمای باری غول‌پیکری را برپایه‌ی طرح آنتونوف-۱۲۴ تولید کند. واگذاری وظیفه‌ی طراحی این هواپیما به دفتر طراحی آنتونوف به دو دلیل انجام شد: اول از همه، اوکراینی‌ها از تجربه‌ی زیادی در ساخت هواپیماهای ترابری غول‌پیکر برخوردار بودند و هواپیماهای موفقی همچون آنتونوف-۲۲ را در کارنامه‌ی خود داشتند. علاوه‌بر این، در زمان اتخاذ این تصمیم، اوکراینی‌ها مراحل پایانی کار روی آنتونوف-۱۲۴ را طی می‌کردند و می‌توانستند از طرح همین پرنده به‌عنوان پایه‌ای برای ساخت هواپیمای ترابری جدید استفاده کنند. بااین‌حال، فرایند طراحی هواپیمای باربری اختصاصی برای پروژه‌ی انرگیا-بوران بیش از حد به‌طول انجامید و مقامات شوروی مجبور شدند به‌دنبال راهکاری موقت باشند.

اطلس (VM-T Atlant)

درحالی که سازندگان انرگیا-بوران در تلاش بودند تا گزینه‌ای موقت برای جابه‌جایی قطعات انرگیا-بوران پیدا کنند، دفتر طراحی میاسیشف همچون فرشته‌ی نجات، به کمک برنامه‌ی فضایی شوروی آمد. آن‌ها طرحی را برای تبدیل بمب‌افکن استراتژیک 3M ارائه دادند. هرچند طرح‌های مشابهی برای استفاده از هواپیمای ترابری الیویشین IL-76 و هلیکوپترهای سنگین میل Mi-26 نیز ارائه شده بودند؛ اما طرح میاسیشف از همه مناسب‌تر به‌نظر می‌رسید.

براساس طرح میاسیشف، صرفا نمونه‌هایی از بمب‌افکن 3M که به لوله‌ی سوخت‌گیری هوایی مجهز بودند به هواپیمای ترابری تبدیل می‌شدند؛ این کار به طراحان اطمینان می‌داد که پرنده‌ی تغییر یافته می‌تواند مسافت‌های طولانی را بدون مشکل طی کند. همچنین، سکان‌عمودی هواپیما، که طرحی سنتی داشت، به سکان عمودی دوگانه تبدیل شد. از آنجا که مدارگرد بوران و قطعات راکت انرگیا به‌صورت خارجی و بالای بدنه‌ی 3M حمل می‌شدند، جریان هوا در قسمت فوقانی بدنه دچار آشفتگی فراوانی می‌شد؛ در چنین حالتی، سکان‌عمودی دوگانه امکان کنترل قابل‌قبولی را در اختیار خلبانان قرار می‌داد.

هواپیمای ترابری اطلس

البته مشارکت در برنامه‌ی فضایی شوروی دردسرهایی را هم برای میاسیشف ایجاد کرد. محدود بودن تعداد طراحان و مهندسان فعال در این شرکت باعث شد تا تعدادی از فارغ‌التحصیلان پژوهشکده‌ی هوانوردی مسکو و پژوهشکده‌ی هوانوردی کلدیش به استخدام میاسیشف در بیایند. این دفتر طراحی مجبور شد تا تاسیسات طراحی و آزمایش خود را گسترش دهد و جابه‌جایی‌های عمده‌ای نیز در نیروی کار خود ایجاد کند.

حاصل تلاش‌های میاسیشف، ساخت پرنده‌ای بود که علاوه‌بر طراحی جدید سکان‌عمودی، در بخش بال نیز دست‌خوش برخی تغییرات شده بود. طول پرنده‌ی جدید ۷ متر از بمب‌افکن 3M بیشتر بود و محفظه‌ی حمل بار هم به‌گونه‌ای اصلاح شده بود که لرزش‌های حین پرواز را جذب می‌کرد. مستحکم‌سازی بال‌ها و ارابه‌های فرود نصب شده در نوک بال، توسعه‌ی سیستم کنترل پرواز جدید با ویژگی کنترل پایداری خودکار و تعویض سیستم هیدرولیک نیز از دیگر تغییرات انجام شده بودند. به‌علاوه، سیستم انتقال سوخت هواپیما به‌گونه‌ای تغییر یافت که می‌توانست با جابه‌جایی سوخت بین مخازن مختلف، برقراری دائمی تعادل را تضمین کند. درنهایت، باید به نصب موتورهای جدید و پایه‌های حمل بار روی قسمت فوقانی هواپیما نیز اشاره کرد، که امکان حمل محموله‌های سنگین، به‌صورت متصل شده به بدنه‌ی هواپیما را فراهم می‌کردند.

اطلس در حال حمل مدارگرد بوران

البته این پرواز خالی از مشکل نیز نبود، درفاصله‌ی ۳۰۰ کیلومتری باند فرود، خلبانان متوجه نشت سوخت شدند و مجبور شدند تا یکی از موتورهای هواپیما را خاموش کنند. در زمان تقرب به باند فرود نیز سیستم برق هواپیما دچار اشکال شد و خلبانان تنها به انرژی ذخیره شده در باتری‌ها دسترسی داشتند. خوشبختانه، پیش از وقوع این مشکل، فلپ‌ها و ارابه‌ی فرود هواپیما باز شده بودند و با وجود سرعت بالای پرنده در زمان فرود، اطلس محموله‌ی خود را با موفقیت به بایکانور رساند. در مجموع، اطلس ۱۵۰ مأموریت ترابری را برای انتقال اجزای مدارگرد بوران، فضاپیمای پولیوس و راکت‌های انرگیا به انجام رساند و بدون وجود این پرنده، پروژه‌ی انرگیا-بوران با مشکل بزرگی روبه‌رو می‌شد.

آنتونوف-۲۲۵ (رؤیا)

درحالی‌که اطلس در حال انجام وظیفه بود، دفتر طراحی آنتونوف نیز توسعه‌ی پرنده‌ی ترابری اختصاصی پروژه‌ی انرگیا-بوران، یعنی آنتونوف-۲۲۵ را به پایان رساند. پایانی که بسیار دیر بود، چرا که بوران اولین و آخرین پرواز خود به سمت فضا را به انجام رسانده بود. بااین‌حال، نمی‌توان انکار کرد که طراحی و ساخت آنتونوف-۲۲۵، یکی از دستاوردهای بزرگ دنیای مهندسی و صنعت هوانوردی است. این پرنده‌ی غول‌آسا که اوکراینی‌ها از آن با نام «مریا»، به‌معنی «رؤیا» (به‌روسی: Мрія) یاد می‌کنند، با حداکثر وزن برخاست ۶۴۰ تن، عنوان سنگین‌ترین هواپیمای جهان را یدک می‌کشد.

آنتونوف-۲۲۵ و مدارگرد بوران

با وجود توانایی‌های فنی رؤیا، این پرنده‌ی غول‌پیکر بسیار دیر به صحنه وارد شد و نتوانست نقش چندانی در پروژه‌ی انرگیا-بوران بازی کند. شاید قابل‌توجه‌ترین نقش این پرنده، حمل مدارگرد بوران به نمایشگاه‌های هوایی خارجی باشد. فروپاشی اتحاد شوروی نیز موجب شد تا آینده‌ی این پرنده چندان پرفروغ نباشد. اگرچه روس‌ها در نظر داشتند دو فرورند آنتونوف-۲۲۵ تولید کنند؛ اما تنها نمونه‌ی تولید شده نیز آن‌چنان هواپیمای پرکاری نیست. در سال ۲۰۱۶، توافقی میان اوکراین و چین به امضا رسید تا دومین نمونه از آنتونوف-۲۲۵ به تولید رسیده و از آن به‌عنوان پلتفرمی برای پرتاب‌های فضایی استفاده شود؛ بااین‌حال، تنش‌های سیاسی میان روسیه و اوکراین باعث شده تا این طرح بلاتکلیف بماند. دلیل این مسئله، نیاز به تأمین بخشی از قطعات این پرنده از روسیه است.

سرنوشت انرگیا-بوران

انرگیا-بوران، بزرگ‌ترین پروژه‌ی فضایی اتحاد شوروی بود؛ پروژه‌ای که صدها سازمان و شرکت دولتی شوروی را درگیر کرده بود. توسعه‌ی انرگیا-بوران بیش از یک دهه به‌طول انجامید؛ در این مدت تحقیقات متعددی در زمینه‌ی عایق‌های صوتی، ترمودینامیک، دینامیک پرواز، مهندسی مواد، ساخت ابزارهای کنترل پرواز و... به انجام رسید. دانشمندان روس چندین پرتاب آزمایشی دیگر را هم برای پروژه‌ی انرگیا-بوران در نظر گرفته بودند و قرار بود این پرتاب‌ها در بازه‌ی سال‌های ۱۹۹۱ تا ۱۹۹۴ به انجام برسند. اولین پرتاب سرنشین‌دار بوران نیز برای سال ۱۹۹۴ برنامه‌ریزی شده بود. بااین‌حال، با فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی، تمام این برنامه‌ها به فراموشی سپرده شدند.

در حقیقت، پس از اولین پرتاب بوران در سال ۱۹۸۸، روس‌ها دیگر بودجه‌ی کافی برای ادامه‌ی این برنامه در اختیار نداشتند. بدتر از این، وزارت دفاع شوروی نیز برنامه‌ی دقیقی برای استفاده از بوران نداشت. دیگر نکته‌ی حائز اهمیت این است که بوران، آن فضاپیمای چندبار مصرف و کم‌هزینه‌ای که روس‌ها در انتظارش بودند نبود. حمل محموله‌ای ۲۰ تنی به‌وسیله‌ی انرگیا-بوران، هزینه‌ای ۲۷۰ میلیون روبلی را به دولت شوروی تحمیل می‌کرد، درحالی‌که هزینه‌ی ارسال همین محموله با راکت پروتون تنها ۵.۵ میلیون روبل بود.

بوران یکی از دستاوردهای بزرگ دنیای مهندسی بود؛ اما به‌عنوان یک فضاپیما، هیچ کس حاضر نبود تا از آن استقبال کند. روسیه‌ی تازه مستقل شده هم که هنوز بار اقتصاد ناتوان شوروی را به دوش می‌کشید و با مشکلات متعدد روبه‌رو بود، نمی‌توانست بهای سنگین استفاده از انرگیا-بوران را بپردازد. در چنین شرایطی، آخرین فرزند برنامه‌ی فضایی شوروی محکوم به مرگ بود؛ پروژه‌ی انرگیا-بوران، در روز ۳۰ ژوئیه‌ی ۱۹۹۳، به دستور رئیس‌جمهور وقت روسیه، بوریس یلتسین، لغو شد.

البته در سال‌های ۱۹۸۹ و ۱۹۹۰، بوران، به‌همراه هواپیمای غول‌پیکر آنتونوف-۲۲۵، به‌ترتیب در نمایشگاه‌های هوایی پاریس و فارنبورو به نمایش گذاشته شد؛ اما این به‌معنای ادامه‌ی یافتن برنامه‌ی بوران نبود. تنها نمونه‌ی پروازی بوران هم چندان خوش‌شانس نبود و به‌جای موزه‌های فضایی، به آشیانه‌ای در پایگاه فضایی بایکانور منتقل شد؛ اما در روز ۱۲ ماه مه ۲۰۰۲، درحالی‌که کارگران در حال مرمت سقف این آشیانه بودند، سقف فروریخت و تنها نمونه‌ی پروازی بوران هم نابود شد. البته درکنار این فضاپیما، هشت کارگر نیز جان خود را از دست دادند.

بقایای مدارگرد بوران پس از فروپاشی سقف آشیانه

با وجود اوضاع بد مالی و ناامیدی از ادامه‌ی برنامه‌ی انرگیا-بوران، کارشناسان روس دست به ارائه‌ی طرح‌هایی مانند Energia-M و فضاپیمای ماکس زدند تا شاید بتوانند از دستاوردهای علمی و فنی پروژه‌ی انرگیا-بوران، در قالب راکت و فضاپیمایی کوچک‌تر استفاده کنند. اما اوضاع بد مالی بدین معنی بود که تمام این تلاش‌ها محکوم به شکست بودند.

در سال ۲۰۰۳، پس از حادثه‌ی شاتل کلمبیا و همچنین در سال ۲۰۱۱، پس از بازنشستگی شاتل‌های فضایی ناسا، زمزمه‌هایی مبنی بر زنده شدن پروژه‌ی انرگیا-بوران، به‌عنوان جایگزینی برای شاتل به‌گوش می‌رسید؛ اما حقیقت این بود که بوران و شاتل شباهت بسیار زیادی به هم داشتند. آن‌ها فضاپیماهایی پیچیده بودند، که برخلاف تصورات اولیه، هزینه‌های زیادی را بر کاربران خود تحمیل می‌کردند. با این اوصاف، حتی در سطح بین‌المللی نیز هیچ‌کس علاقه‌ای نداشت تا شاتل را با فضاپیمایی مشابه جایگزین کند.

یکی از پیش‌نمونه‌های بوران در پارک گورکی مسکو

در سال ۲۰۱۳، دمیتری روگوزین، معاون نخست‌وزیر وقت روسیه، که اکنون سکان هدایت سازمان فضایی روسیه را در اختیار دارد، از بوران با عنوان پرنده‌ای برای قرن بیستم یاد کرد و اظهار داشت:

چه بخواهیم و چه نخواهیم، باید استفاده از آن (بوران) را از سر بگیریم.

بااین‌حال، با نگاهی به وضعیت و برنامه‌های کنونی سازمان فضایی روسیه، می‌توان به‌خوبی دریافت که آینده‌ی فضاپیماهای چندبارمصرف، در دستان شرکت‌هایی همچون اسپیس‌ایکس است. این شرکت‌ها، در تلاش هستند تا با آموختن از گذشته، فضاپیماهایی به‌واقع چندبار مصرف تولید کنند که بتوانند در کمترین مدت و با کمترین هزینه برای پرواز دوباره آماده شوند.