پرتاب فالکون هوی و آغاز ماموریت ماهواره‌‌ای جدید با سوخت سبز

امروز در ساعت ۱۱ صبح چهارم تیر (۲۵ ژوئن)، راکت فالکون هوی اسپیس ایکس (SpaceX) به‌همراه محموله‌ای متشکل‌از ۲۴ ماهواره به فضا پرتاب شد. این پرتاب که به‌عنوان بخشی از برنامه‌های آزمایشی فضایی نیروی هوایی ایالات متحده محسوب می‌شد، حامل محموله‌هایی برای ناسا، دانشگاه‌ها، اداره‌ی ملی اقیانوس و جوی (NOAA) و یک سازمان غیرانتفاعی با نام The Planetary Society بود. اما در میان همه‌ی ماهواره‌های ارسال‌شده به فضا، ماهواره‌ای جدید به‌ چشم می‌خورد که تفاوت آن با سایر هم‌قطارانش در سوختی است که برای آن درنظر گرفته‌‌ شده؛ ماهواره‌‌ای با سوخت سبز.

این ماهواره از سوختی با نام AF-M315E استفاده می‌‌کند که اولین‌‌بار نیروی هوایی ایالات متحده حدود ۲۰ سال پیش آن را به‌‌عنوان جایگزینی برای سوخت فعلی این تجهیزات یعنی هیدرازین معرفی کرد. اگر این آزمایش موفقیت‌‌آمیز باشد، سوخت جدید خواهد توانست بازدهی ماهواره‌‌ها را به‌‌شکل قابل‌‌توجهی بالا ببرد، زمان قرارگیری ماهواره را در مدار از چند هفته به چند روز کاهش دهد و مهم‌‌تر از همه، مستلزمات ایمنی برای ذخیره‌‌سازی و کار با سوخت‌های چنین مأموریت‌هایی را تسهیل کند. از دیدگاه آینده‌‌ی اکتشافات فضایی نیز دانشمندان بر این باور هستند که چنین سوختی می‌‌تواند نقشی مهم در توسعه‌‌ی صنعت فضایی داشته باشد.

هیدرازین یک سوخت به‌‌شدت فرار است که تماس مستقیم با آن، عوارض ناخوشایندی برای انسان به‌‌همراه دارد. برای سوخت‌‌گیری یک ماهواره با هیدرازین، شما به تجهیزات ایمنی فراوانی نیاز خواهید داشت که پوشیدن یک لباس فضایی کامل و تحت‌‌فشار تنها بخشی از آن است. ازسوی دیگر، AF-M315E حتی از ماده‌‌ای مانند کافئین هم بی‌‌خطرتر است. تمام چیزی که برای انجام سوخت‌گیری توسط آن نیاز دارید، یک روپوش آزمایشگاه ساده و یک پمپ تزریق خواهد بود. کریس مک‌‌لین، مهندس شرکت Ball Aerospace و مدیر پروژه‌‌ی مأموریت تزریق سوخت سبز ناسا می‌‌گوید: «هنگام سوختگیری ماهواره، ما عملا در یک اتاق کنار یک محفظه‌‌ی پلاستیکی حاوی این سوخت می‌‌نشینیم.»

برخلاف هیدرازین که مایعی به‌‌روانی آب است، AF-M315E ویسکوزیته‌‌ی بالایی دارد. اما همین ویسکوزیته‌‌ی بیشتر باعث می‌شود میزان مسافت طی‌‌شده توسط ماهواره در ازای مصرف هر لیتر از این سوخت به‌‌میزان ۵۰ درصد نسبت‌‌به هیدرازین افزایش یابد.

مک‌‌لین می‌‌گوید که یکی دیگر از مزایای AF-M315E درکنار ایمنی، آن است که این سوخت هرگز یخ نمی‌‌زند. این سوخت درحقیقت نوعی نمک مایع است؛ بدین‌‌ترتیب در دماهای بسیار پایین، به‌‌جای یخ‌‌زدن، وارد یک فاز شیشه‌‌ای می‌‌شود. این بدان معنا است که سوخت تبدیل‌‌به یک جامد شیشه‌‌مانند و شکننده شود و دیگر مانند آب یا هیدرازین حین انجماد دچار انبساط نخواهد شد. این ویژگی مانع از ترک‌‌خوردن لوله‌‌ها و مخزن حاوی سوخت در اثر فشار می‌‌شود. به‌‌علاوه، دمایی که سوخت در آن وارد گذار شیشه‌‌ای می‌‌شود، بسیار پایین است و دیگر نیازی نیست سوخت منجمد را پیش‌‌ از استفاده گرم کرد؛ موضوعی که تا پیش‌‌ازاین، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌‌های مأموریت های فضایی بود. مک‌‌لین بر این باور است این قضیه می‌‌تواند میزان انرژی دردسترس برای سایر بخش‌‌های ماهواره را به‌‌صورت قابل‌‌توجهی افزایش دهد و قابلیت‌‌های تازه‌‌ای را طی مأموریت‌‌های آینده‌‌ در سایر سیارات در اختیارمان بگذارد.

اما درکنار تمامی این برتری‌‌ها باید درنظر داشت AF-M315E تاکنون مسیر بلندی را برای رسیدن به سکوهای پرتاب طی کرده است. مک‌‌لین‌‌می‌‌گوید زمانی‌که برای اولین‌‌بار، آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی ایلات متحده در سال ۱۹۹۸، ماده‌ی AF-M315E را به‌‌عنوان یک سوخت جایگزین معرفی کرد، پژوهشگران هنوز با مشکلاتی بزرگی نظیر دمای احتراق بسیار بالای آن مواجه بودند؛ دمایی که به بیش‌‌از دو برابر دمای احتراق هیدرازین می‌‌رسید. کار در چنین دمایی خود مستلزم آن بود که از مواد گران‌‌قیمت و نامتعارفی برای جلوگیری از آسیب‌‌رسیدن به ماهواره استفاده شود. در اواخر دهه‌‌ی گذشته، هزینه‌‌ی ساخت سیستم پیشرانه‌‌ی مناسب برای احتراق AF-M315E به‌‌اندازه‌‌ای کاهش یافت که استفاده از آن اقتصادی به‌‌نظر می‌‌رسید. اما هنوز یک مشکل وجود داشت: هیچ شرکتی حاضر به قبول ریسک استفاده‌‌از یک سوخت آزمایشی در ماهواره‌‌ی خود نبود. مک‌‌لین می‌‌گوید اگر قرار بود که AF-M315E واقعا به‌‌طور گسترده‌‌‌ای در صنعت ماهواره‌‌ای موردپذیرش قرار گیرد، در وهله‌‌ی اول نیاز بود که کارایی خود را در مدار اثبات کند. ازاین‌رو، مأموریت تزریق سوخت سبز ناسا آغاز به‌‌کار کرد.

شرکت Ball Aerospace مأموریت ساخت اولین ماهواره با سوخت سبز را به‌‌عهده داشته است. این شرکت ماهواره‌‌ی یادشده را به چهار دستگاه پیشرانه‌‌ی یک نیوتنی و یک پیشرانه‌‌ی ۲۲ نیوتنی برای تست سوخت AF-M315E مجهز کرده است. طی مأموریت ۱۳ ماهه‌‌ی این ماهواره، قرار است از این پیشرانه‌‌ها برای انجام مانور مداری استفاده شود. در این مانور، ماهواره با عملیاتی نظیر کاهش مدار، افزایش ارتفاع و جهت‌‌گیری، عملکرد سوخت جدید خود را موردآزمایش قرار خواهد داد.

مک‌‌لین‌‌می‌‌گوید چنانچه این پرواز آزمایشی با موفقیت انجام گیرد، مشتریان زیادی برای سوخت سبز وجود خواهد داشت. درواقع ماهواره‌‌ها تنها ۱۸ ماه پس از انجام این پرواز قادر به انجام پروازهای عملیاتی با سوخت جدید خواهند بود. مک‌‌لین با نگاهی به آینده اظهار می‌‌کند که AF-M315E می‌‌تواند برای انجام مأموریت‌‌های اکتشافی به‌‌خصوص در مناطق سردتر از منظومه‌‌ی شمسی (نظیر قطب‌‌های مریخ) مفید واقع شود. با شنیدن چنین خبری، احتمالا با خود فکر می‌کنید شاید قرار است مأموریت‌‌ سیاره‌‌ی سرخ، سبزتر از آن‌ باشد که پیش‌‌تر تصور می‌‌شد.