از مهار بوستر تا فرود قمری؛ استارشیپ برای رساندن انسان به ماه چه مسیری در پیش دارد؟

عملیات حیرت‌انگیز و خیره‌کننده‌ی مهار مرحله‌ی اول موشک غول‌پیکر استارشیپ در اواخر ماه گذشته توسط دو بازوی مکانیکی، گام مهمی رو به جلو در تلاش‌های اسپیس ایکس برای تغییر همیشگی رابطه‌ی بشر با آسمان‌ها بود.

اما مهار استارشیپ هرچند اتفاقی به‌شدت چشمگیر بود، صرفا نمایانگر گامی در مسیری طولانی بود. اسپیس ایکس به‌دنبال پرتاب ارزان، مکرر و مطمئن استارشیپ است و تلاش می‌کند تا روزی بیاید که موشک‌ها به‌طور منظم به‌وسیله‌ی برج پرتاب گرفته شوند و روی پایه‌ی پرتاب قرار بگیرند، سوخت‌گیری کنند و درعرض چند ساعت دوباره به پرواز درآیند. به‌گفته‌ی اسپیس ایکس، این تلاش‌ها روزی با فرود استارشیپ‌ها روی ماه و مریخ به اوج خود می‌رسد.

منتقدان می‌گوید از آنجایی که استارشیپ برای سفر به هر نقطه‌ای از منظومه شمسی، به سوخت‌گیری انبوه در مدار نزدیک زمین نیاز دارد، موشکی ناکارآمد است. به‌عنوان مثال، برای پرکردن کامل مخزن سوخت استارشیپ در ماموریتی قمری که شامل رساندن انسان‌ها به سطح ماه و بازگرداندن آن‌ها به مدار ماه است، احتمالاً باید بیش از ۱۰ استارشیپ تانکر یا سوخت‌رسان به پرواز درآیند.

درمقابل، طرفداران استارشیپ باور دارند که چشم‌انداز پرواز موشک‌های متعدد در بازه‌ی زمانی کوتاه، در پارادایم فضایی سنتی که در آن پرتاب‌ها پرهزینه، اندک و غیرمطمئن هستند، غیرعملی به‌نظر می‌آید. اگر تصور کنیم اسپیس ایکس درطول چند سال آینده به نقطه‌ای برسد که بتواند ده‌ها استارشیپ را در مدت چند هفته یا بیشتر پرتاب کند، چنین انتقادی کمتر برجسته به‌نظر خواهد رسید.

اکنون گام بعدی چیست؟ اریک برگر، سردبیر ارشد فضا در وب‌سایت ارزتکنیکا در یادداشت تازه‌ی خود چشم‌اندازی احتمالی از نقاط عطف و اهداف اصلی برنامه‌ی ساخت استارشیپ در چند سال آینده را شرح داده است. این اهداف شامل تمام مراحل مورد انتظار در پیشرفت استارشیپ تا پیش از آزمودن توانایی فرود انسان روی ماه در برنامه آرتمیس و آغاز ماموریت‌های آزمایشی پرواز به مریخ است. تاریخ‌های تخمینی ارائه‌شده برای هر هدف صرفا بهترین حدس ممکن هستند و به احتمال زیاد اشتباه خواهند بود.

تا به امروز، استارشیپ به‌عنوان مرحله‌ی فوقانی سوپرهوی هنوز در مسیر مداری پرواز نکرده است. مرحله‌ی دوم در طول سه پرواز اول آزمایشی، از دست رفت و در پروازهای چهارم و پنجم موفق شد برفراز اقیانوس هند بازگشت کنترل‌شده به جو زمین انجام دهد.

دلیل اصلی اینکه استارشیپ درطول پروازهای آزمایشی قبلی وارد مدار نشد و پروازهای متعدد به‌دور زمین انجام نداد، این است که اسپیس ایکس و اداره هوانوردی فدرال آمریکا (FAA) می‌خواهند مطمئن شوند که موشک به‌طور ایمن به زمین بازگردانده می‌شود و در منطقه‌ای دورافتاده از اقیانوس فرود می‌آید. استارشیپ بسیار بزرگ است و سقوط تکه‌های آن روی زمین، به‌خصوص در نواحی پرجمعیت، می‌تواند فاجعه‌بار باشد. اسپیس ایکس برای بازگرداندن کنترل‌شده‌ی استارشیپ به جو، باید توانایی روشن‌کردن دوباره‌ی موتورهای رپتور موشک در فضا را برای انجام مانور دقیق خروج از مدار نشان دهد.

درطول سومین پرواز آزمایشی استارشیپ در مارس ۲۰۲۴، اسپیس ایکس قصد داشت یک یا چند موتور رپتور را درحین پرواز روشن کند؛ اما این تلاش با خارج‌شدن موشک از کنترل متوقف شد. اسپیس ایکس در دو پرواز آزمایشی اخیر، آزمایش مورد نظر را انجام نداد؛ زیرا تیم‌های مهندسی روی بهبود توانایی‌های مرحله‌ی دوم برای ورود دوباره به جو متمرکز بوده‌اند.

مهدیه یوسفی

جادوی انتگرال؛ وقتی ریاضی مهار بوستر سوپرهوی اسپیس‌ایکس را ممکن کرد

مطالعه '12

بااین‌حال، اسپیس ایکس ممکن است درطول ششمین پرواز آزمایشی یا مدت کوتاهی پس از آن، یک یا چند موتور را دوباره روشن کند. انجام موفقیت‌آمیز این کار، به اسپیس ایکس امکان می‌دهد تا پروازهای مداری استارشیپ و احتمالا پرتاب ماهواره‌های استارلینک با این موشک را در نیمه‌ی اول سال ۲۰۲۵ آغاز کند.

اسپیس ایکس اکنون استارشیپ و سوپرهوی مخصوص پرواز ششم را به سکوی پرتاب منتقل کرده و آماده‌ی پرتاب آن‌ها است. به‌لطف دراختیار داشتن مجوز FAA، این شرکت هفته‌ی گذشته اعلام کرد که انتظار دارد پرواز بعدی استارشیپ را ۱۸ نوامبر (۲۸ آبان) انجام دهد.

اسپیس ایکس در پرواز آزمایشی پنجم، توانایی فرود استارشیپ در منطقه‌ی هدف‌گرفته‌شده در اقیانوس هند را نشان داد. ما می‌دانیم که این شرکت یک دوربین را روی گویی شناور قرار داده بود تا بازگشت موشک به زمین را ردیابی کند و بعدا فیلم این رویداد را منتشر کرد.

توانایی فرود دقیق استارشیپ، بازیابی این موشک پس از پرتاب را امکان‌پذیر می‌کند. ایلان ماسک قبلاً به مهار استارشیپ در اوایل سال ۲۰۲۵، احتمالا با برج پرتاب جنوب تگزاس، اشاره کرده بود. (استارشیپ هنوز هیچ برج پرتاب و مهاری در نقاط دیگر جهان ندارد.) بااین‌حال، اسپیس ایکس احتمالا برای گرفتن استارشیپ در تاسیسات استاربیس، با موانع قانونی مواجه خواهد شد.

برخلاف بوستر سوپرهوی که برفراز خلیج مکزیک پرواز می‌کند و فقط چند ثانیه قبل از تلاش برای فرود، چراغ سبز برای بازگشت به سکوی پرتاب ساحلی را دریافت می‌کند، استارشیپ در مسیر رسیدن به استاربیس، ناگزیر برفراز مکزیک (احتمالا از نزدیکی شهر جمعیت مونتری) و تگزاس پرواز می‌کند؛ درنتیجه اسپیس ایکس باید اطمینان حاصل کند که قطعات بزرگ موشکش هنگام بازگشت به زمین برفراز خشکی، سقوط نمی‌کند.

به‌‌همین دلیل، اسپیس ایکس ممکن است تلاش کند ابتدا استارشیپ را به صورت عمودی در مکانی دیگر فرود بیاورد. شایعاتی درمورد همکاری با استرالیا وجود دارد و به‌نقل از یکی از منابع آشنا، اسپیس ایکس اوایل سال جاری درحال گشت‌زنی و جستجو در آب‌سنگ جانستون در اقیانوس آرام بوده است. این جزیره‌ی مرجانی و سایر مکان‌های مشابه که کسی در آن‌ها زندگی نمی‌کند، امکان بازگشت امن‌تر استارشیپ به زمین را فراهم می‌کنند. بااین‌حال، چنین رویکردی نیازمند استفاده از پایه‌های فرود است.

در آینده، اسپیس ایکس بدون شک چندین نسخه از استارشیپ خواهد ساخت. استارشیپ‌های «تانکر» که برای رساندن سوخت به انباری بزرگ در مدار نزدیک زمین به‌کار خواهند رفت، فاقد پایه‌های فرود هستند و با بازگشت به تگزاس یا فلوریدا، به‌وسیله‌ی برج‌های پرتاب گرفته خواهند شد. اما اسپیس ایکس برای فرود روی ماه یا مریخ، درنهایت باید پایه‌‌ها را به موشک اضافه کند.

میلاد میرکانی

ایلان ماسک و بازگویی رویای مریخ؛ چشم‌انداز استعمار سیاره سرخ از همیشه نزدیک‌تر است

مطالعه '6

پرسش این است که آیا اسپیس ایکس اکنون درحال پیشبرد پروژه‌ی «پایه‌های استارشیپ» است تا آزمایش‌های فرود را انجام دهد یا قصد دارد فعلاً به‌دنبال دریافت مجوز برای مهار استارشیپ در جنوب تگزاس باشد. احتمال می‌رود تصمیم نهایی دراین‌باره هنوز گرفته نشده باشد.

دستیابی به توانایی انتقال سوخت از یک استارشیپ به استارشیپی دیگر در مدار، نقطه‌ی عطف بزرگ بعدی برای ناسا محسوب می‌شود. سازمان فضایی آمریکا مشتاق است که به‌منظور هموارشدن پیشرفت برنامه آرتمیس، شاهد ساخت نسخه‌ی ماه‌نشین استارشیپ (HLS) باشد. ناسا به‌طور علنی فرود اولین خدمه روی ماه را تا سپتامبر ۲۰۲۶ به تاخیر انداخته و پیش‌تر اعلام کرده که برای دستیابی به این تاریخ، اسپیس ایکس باید آزمایش انتقال سوخت را در سه‌ماهه‌ی اول سال ۲۰۲۵ انجام دهد.

اسپیس ایکس برای آزمودن انتقال سوخت در فضا، باید یک استارشیپ «هدف» را به مدار نزدیک زمین پرتاب کند و یک استارشیپ «شکارچی» را به دنبال آن بفرستد. دو موشک سپس پهلو می‌گیرند، به یکدیگر متصل می‌شوند و در اتفاقی بی‌سابقه، استارشیپ شکارچی مقادیر چشمگیری سوخت فوق‌سرد را به استارشیپ هدف منتقل خواهد کرد. درنهایت، موشک‌ها از هم جدا می‌شوند و هرکدام مانور خروج از مدار انجام می‌دهند.

انجام ماموریت انتقال سوخت مداری، احتمالاً مستلزم تکمیل برج پرتاب دوم در جنوب تگزاس برای پرتاب استارشیپ شکارچی خواهد بود. علاوه‌براین، اسپیس ایکس باید ساخت و آزمایش مکانیزم‌های اتصال، قطع سریع، حسگرهای ناوبری و پیشرانه‌های گاز داغ را به پایان برساند.

اسپیس ایکس به‌سرعت کار می‌کند و بدون شک در بسیاری از جنبه‌های پروژه استارشیپ درحال پیشرفت است. بااین‌حال، این شرکت هنوز تاریخ مشخصی را برای آزمایش انتقال سوخت مداری تعیین نکرده است. به‌گفته‌ی دو منبع آشنا، اسپیس ایکس «سال آینده» را برای آزمایش هدف قرار داده؛ درنتیجه در حالت خوش‌بینانه دست‌کم یک سال تا آن رویداد شگفت‌انگیز فاصله داریم. صرف‌نظر از نتیجه‌ی آزمایش، احتمال دارد اسپیس ایکس چندین نسخه از آزمایش را برای بهینه‌سازی مراحل سوخت‌رسانی انجام دهد.

اسپیس ایکس اکنون بوستر مرحله‌ی اول استارشیپ را بازیابی کرده است و مهندسان شرکت درحال بازیابی اطلاعات فوق‌العاده ارزشمند درباره‌ی عملکرد موشک و فرسودگی سخت‌افزار هستند. این بوستر دیگر پرواز نخواهد کرد؛ اما یکی از مراحل اولی که در ماه‌های پیش‌رو مهار خواهد شد، ممکن است برای بار دوم به پرواز درآید.

ایلان ماسک پس از مهار سوپرهوی، در شبکه‌ی اجتماعی ایکس اعلام کرد که به احتمال زیاد استارشیپ در سال ۲۰۲۵ به توانایی چندبارمصرفی هردو مراحل موشک که پیشرفت حیاتی مورد نیاز برای تبدیل حیات به گونه‌ی چند‌سیاره‌ای است، دست خواهد یافت. این اظهارنظر نشان می‌دهد که اسپیس ایکس می‌خواهد سوپرهوی و مرحله‌ی فوقانی را سال آینده دوباره به پرواز درآورد؛ اما جدول زمانی ارائه‌شده، به‌ویژه‌ برای مرحله‌ی فوقانی، خوش‌بینانه به‌نظر می‌آید.

با نگاه به تاریخ، می‌توانیم برخی سرنخ‌ها را درباره‌ی زمان مورد انتظار برای پرتاب دوباره‌ی یک بوستر سوپرهوی به‌دست آوریم. وقتی اسپیس ایکس در دسامبر ۲۰۱۵، اولین موشک فالکون ۹ را فرود آورد، کمی بیش از ۱۵ ماه طول کشید تا درنهایت در مارس ۲۰۱۷، از یک مرحله‌ی اول این موشک دوباره استفاده کند. پیشرفت استارشیپ فوریت بیشتری دارد و اسپیس ایکس اکنون منابع بسیار بیشتری دراختیار دارد؛ اما درعین‌حال سوپرهوی موشکی بسیار بزرگ‌تر و پیچیده‌تر از فالکون ۹ است. می‌توان انتظار داشت که اسپیس ایکس پیش از بازگرداندن یک بوستر مرحله‌ی اول به سکوی پرتاب، زمان بیشتری را برای آزمایش آن بگذارد تا خطر آسیب به زیرساخت‌های زمینی خود را محدود کند.

اسپیس ایکس همچنین به‌سرعت درحال بهبود طراحی بوسترهای خود است؛ درنتیجه موشک‌هایی که امروز فرود می‌آیند، ممکن است همان‌هایی نباشند که دوباره پرواز می‌کنند و جای خود را به نسخه‌های بهبودیافته‌تر بدهند. به این دلایل، تا پرواز دوباره‌ی سوپرهوی احتمالا دست‌کم یک سال دیگر زمان باقی مانده است.

برای تکمیل زیرساخت‌های مورد نیاز برای پشتیبانی از پرتاب‌های مکرر استارشیپ، نمی‌توان تاریخ خاصی تعیین کرد؛ زیرا این اتفاق به‌مرور زمان رخ خواهد داد. بااین‌حال، دستیابی به این هدف قطعا راحت نخواهد بود.

به‌گفته‌ی ایلان ماسک، اسپیس ایکس قصد دارد دو برج پرتاب در جنوب تگزاس و دو برج پرتاب در فلوریدا بسازد. این چهار برج احتمالا زیرساخت‌های زمینی مورد نیاز برای پشتیبانی از برنامه آرتمیس و پرواز سوخت‌رسان‌های متعدد برای انجام فرودهای قمری خواهند بود. ساخت این برج‌ها به تشریفات اداری زمان‌بر در قالب همکاری با نیروی فضایی ایالات متحده در فلوریدا و تکمیل بازبینی‌های محیط‌زیستی اداره هوانوردی فدرال، نیاز دارد.

به‌عبارت دیگر، پرتاب چهار موشک استارشیپ در یک روز تمام ظرفیت تولید اکسیژن مایع آمریکا در آن روز را مصرف می‌کند. درنتیجه، اسپیس ایکس باید راهی برای افزایش تولید اکسیژن مایع پیدا کند و از انتقال حجم عظیمی از این ماده به تگزاس جنوبی و تاسیسات پرتاب آتی استارشیپ در فلوریدا اطمینان حاصل کند.

ناسا از زمان انتشار اولین نسخه‌های جدول زمانی برنامه آرتمیس در اوت ۲۰۲۱، همواره به آزمایش پرواز طولانی‌مدت استارشیپ اشاره کرده است. در آن زمان، آزمایش انتقال سوخت مداری قرار بود در سه‌ماهه‌ی چهارم سال ۲۰۲۲ و آزمایش پرواز طولانی‌مدت تقریبا ۶ ماه بعد، انجام شود. درنتیجه ما اکنون نزدیک به سه سال از برنامه‌ی اصلی عقب هستیم.

هرچند ناسا جزئیات کمی درباره‌ی آزمایش پرواز طولانی‌مدت ارائه داده، این آزمون احتمالاً برای نشان‌دادن توانایی پرواز موشک استارشیپ در نزدیکی ماه، طراحی شده است. برخورداری استارشیپ از توانایی تزریق خود به مدار ماه، امری ضروری است؛ زیرا فضانوردان ناسا در ماموریت‌های اولیه‌ی آرتمیس درون فضاپیمای اوراین پرتاب خواهند شد و چند روز بعد در مدار ماه با استارشیپ پهلو خواهند گرفت.

با توجه به تاخیرهای احتمالی ناشی از وضعیت نامساعد جوی و مشکلات فنی مربوط به موشک اسپیس لانچ سیستم (SLS)، استارشیپ باید بتواند حداکثر تا صد روز در مدار ماه پرسه بزند و در انتظار رسیدن خدمه بماند. درطول این مدت، استارشیپ باید به‌طور خودران در وضعیت سکونت‌پذیر باقی بماند و از جوشش چشمگیر سوخت اکسیژن مایع و متان خود جلوگیری کند.

ناسا و اسپیس ایکس احتمالاً پس از تکمیل آزمایش پرواز طولانی‌مدت، طراحی نسخه‌ی قمری استارشیپ را نهایی خواهند کرد.

مهم‌ترین آزمایش استارشیپ پیش از بازگرداندن انسان‌ها به سطح ماه، فرود قمری بدون سرنشین است. درطول این سفر، استارشیپ با سوخت کامل از مدار نزدیک زمین خارج می‌شود و به ماه سفر می‌کند. موشک درآنجا پس از گذشت مدتی مشخص، تلاش خواهد کرد تا به‌صورت عمودی در نزدیکی قطب جنوب ماه فرود بیاید.

چالش‌های متعددی در رابطه با چنین فرودی وجود دارد؛ اما یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها، احتمال واژگونی موشک است. برای اجتناب از چنین حادثه‌ای، استارشیپ باید سطح نسبتاً صافی را برای فرود پیدا کند. در این ماموریت احتمالاً محموله‌ای برای آزمایش آسانسور مخصوص انتقال فضانوردان به سطح ماه، حمل و از فضاپیما تخلیه خواهد شد.

برخاست از روی سطح ماه، آزمونی تعیین‌کننده برای اثبات عملکرد استارشیپ ماه‌نشین است. بسته به میزان موفقیت این پرواز آزمایشی، اسپیس ایکس و ناسا ممکن است احساس کنند که پیش از انجام ماموریت آرتمیس ۳، باید فرود بدون سرنشین را تکرار کنند.

اگر همه‌چیز به خوبی پیش برود، ناسا باید وعده‌ی اصلی برنامه آرتمیس را تحقق بخشد و در سال ۲۰۲۸، دو فضانورد را به سطح ماه اعزام کند. این تاریخ، دو سال دیرتر از هدف کنونی ناسا در سپتامبر ۲۰۲۶ است و همچنان خوش‌بینانه به‌نظر می‌آید. دستیابی موفقیت‌آمیز به این هدف، وظیفه‌ای به‌شدت دشوار برای اسپیس ایکس و آژانس فضایی آمریکا است. اگر شکست‌های چشمگیر مثل تخریب برج‌های پرتاب یا حوادث ناگوار در هنگام سوخت‌رسانی فضایی رخ دهد، فرود روی ماه قطعا با تاخیرهای بیشتر مواجه خواهد شد.

به‌طور طبیعی، برخی از افراد ممکن است از خود بپرسند که چرا اسپیس ایکس و ناسا مشغول سرمایه‌گذاری روی ماه‌نشینی بسیار پیچیده هستند؛ درحالی‌که ماژول قمری به‌کاررفته در دهه‌‌ی ۱۹۶۰ بسیار ساده‌تر ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت. پاسخ ساده برای این پرسش منصفانه است این که آن ماه‌نشین‌های اولیه مانند سایر سخت‌افزارهای به‌کاررفته در برنامه آپولو، همچون موشک قدرتمند ساترن ۵ و کپسول آپولو، وسایل نقلیه‌ای یک‌بار مصرف بودند. همین مسئله موجب شد که هزینه‌ی برنامه آپولو پس از گذشت مدتی کوتاه سر به فلک بکشد.

یکی از اهداف کنونی ناسا، بازگشت پایدار به ماه است و استفاده‌ی دوباره از سخت‌افزارهای لازم، شرط ضروری برای تحقق این هدف محسوب می‌شود. علاوه‌براین، برنامه آپولو فاقد ظرفیت ارسال قطعات بزرگ سخت‌افزاری به ماه بود. حتی اگر ماژول ماه‌نشین آپولو صرفا برای حمل بار تغییر کاربری پیدا می‌کرد، حداکثر قادر به حمل تقریبا ۵ تن محموله بود؛ درحالی‌که یک استارشیپ چندبارمصرف می‌تواند ۲۰۰ تن محموله را از روی زمین به سطح ماه برساند.

اگر ناسا از ظرفیت استارشیپ به بهترین نحو ممکن بهره بگیرد، برنامه آرتمیس می‌تواند انقلابی در سفرهای فضایی رقم بزند. اما رسیدن به آن نقطه، به صرف تلاش بسیار زیاد نیاز دارد. خوشبختانه، ایلان ماسک تمام منابع اسپیس ایکس را به پروژه‌ی استارشیپ اختصاص داده و به‌لطف پشتیبانی ناسا، دیگر نگرانی از کمبود بودجه وجود نخواهد داشت. برای بهره‌برداری از ظرفیت کامل استارشیپ هنوز مسیری طولانی در پیش است؛ اما مهندسان اسپیس ایکس تا به امروز ثابت کرده‌اند که از پس هر چالشی برمی‌آیند.