تقرير: صواريخ فضائية قديمة جيدة

في 30 أغسطس ، أعلنت شركة سبيس إكس أنه سيتم إطلاق القمر الصناعي SES-2016 إلى الفضاء في نهاية 9 سنوات باستخدام مرحلة صاروخ فالكون 10 المستخدم والمجدد. وبعد يومين ، في 1 سبتمبر ، انفجر صاروخ آخر من سبيس إكس ، فالكون 9 في كيب كانافيرال. لذا فإن المزاج يتغير - من الحماس إلى الشك.

وقال مارتن هاليويل من SES للصحفيين: "نعتقد أن الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام ستدخل حقبة جديدة من الطيران خارج كوكب الأرض وتسهل الوصول إلى الفضاء من حيث التكلفة وإدارة موعد الإطلاق". هنا يمتلك قمرًا صناعيًا يتم إطلاقه باستخدام صاروخ مستعمل. ونظرًا لأن SES ستكون أول من يستخدم خدمة "الصواريخ المخردة" ، فسيتم منحها خصمًا خاصًا ...

ثوران فالكون 9 في كيب كانافيرال

على Twitter ، أعلنت SpaceX ذلك SES-10 سيتم إطلاقه من قبل بعثة CRS-8 في 8 أبريل 2016. هبطت المرحلة الأولى على متن السفينة المستقلة OCISLY في المحيط الهادئ. تم بناء القمر الصناعي SES-5,3 الذي يزن 10 أطنان بواسطة Airbus Defense and Space على أساس منصة Eurostar E3000. لديها نظام دفع هجين: مادة كيميائية للرفع المداري الأولي وبعض المناورات المدارية ، وكهربائية (أيونية) للمناورات المدارية فقط. هذا هو أول قمر SES مخصص بالكامل للمهام في أمريكا اللاتينية.

ومع ذلك ، فمن المرجح الآن أن تكون هذه الخطط ، مثل كل أشكال التعاون الواعد ، موضع تساؤل. انفجار صاروخ فالكون 9 على المنصة أثناء التزود بالوقود (على الرغم من عدم توضيح أسبابه بعد ، وهناك نظريات غريبة حول اللقطات في موقع التحطم ، وحتى شيء يقول شيئًا عن الوجود المزعوم لجسم جسم غامض قريب) بالتأكيد أصبحت صورة لشركة Elon Musk. عادة مثل هذه الأحداث تؤجل الخطط الأقرب.

تزامنت الكارثة مع إعلان آخر - إطلاق صاروخ سبيس إكس العملاق في الفضاء ، الصقر الثقيلالذي كان من المقرر عقده في خريف عام 2016 أو على أبعد تقدير في ربيع عام 2017. كانت مركبة الإطلاق الثقيلة هذه قيد التصميم لعدة سنوات. يعتمد تصميمه على المرحلة الأولى من صاروخ Falcon 9 v.1.1 FT ، والذي سيكون أيضًا المرحلة الأولى من Falcon Heavy ، مع استكماله بمحركين إضافيين ، وهما تعديل لهذه المرحلة. بفضل هذا الحل ، ستزداد خصائص الصاروخ بشكل كبير ، مما سيجعل من الممكن توصيل حمولة تصل إلى طن 53 (يوفر فالكون 9 في أقوى حالاته ما يصل إلى 22,8 ر). إذا حدث هذا الإطلاق بالفعل ، فسيتم استخدام أثقل مركبة إطلاق (فقط Saturn-XNUMX من برنامج Apollo القمري وصاروخ Energia السوفيتي في التاريخ) - فقط واحدة من صنع NASA سيكون لها قدرات أكبر. ومع ذلك ، حتى في هذه الحالة كانت هناك شكوك بعد وقوع الحادث في فلوريدا.

الانفجار يعني علاقات عامة كبيرة وخسائر مالية لشركة SpaceX. من المرجح أن يتم تعليق عمليات إطلاق صواريخ فالكون 9 لبعض الوقت ، على الأقل حتى معرفة سبب التحطم. من ناحية أخرى ، كان من المفترض أن تتم رحلة مأهولة لكبسولة Dragon 2 مع صاروخ Falcon 9R العام المقبل. ربما لن ترغب ناسا في الانتظار. إنه يريد الابتعاد عن الاعتماد على الروسية سويوز في برنامجه الفضائي في أسرع وقت ممكن. من الناحية العملية ، تتنافس سبيس إكس مع الروس ، مما يجعل الترويج لصاروخ ماسك قضية سياسية.

فالكون 9 على بارجة بعد الهبوط

بعد محاولات فاشلة - ارتياح كبير

قبل انفجار سبتمبر ، لا بد أنها كانت أخبار العام الماضي واختراق تكنولوجي كبير. عمليات الإنزال الناجحة للأقسام الرئيسية لصواريخ سبيس إكس. لقد عاش هذا "الانتعاش" في عالم تكنولوجيا الفضاء في الأشهر الماضية. "في النهاية!" - يمكن أن يقول إيلون ماسك أنه عندما تمكن هذا الشتاء من إحضار الجزء الرئيسي من صاروخه إلى الأرض ، أولاً إلى كيب كانافيرال ، ثم إلى منصة عائمة في المحيط (3). جعل هذا العمل الفذ الأخير عالم علوم الفضاء على وشك الجنون بالنسبة لـ SpaceX. لأن الهبوط على الأرض ، ما هو موجود للاختباء ، كرر بطريقة ما إنجاز الصاروخ. شيبرد الجديدة المصنعة من قبل جيف بيزوس ، رئيس أمازون ، منذ نوفمبر من العام الماضي. بمعنى ما ، لأن Falcon 9 هو صاروخ فضائي كامل ، ومنتج Bezos هو مركبة أكثر إحكاما للرحلات دون المدارية. وفي حالة المهمات غير المأهولة ، فإن الصواريخ هي العنصر الأغلى تكلفة في المشروع.

حتى ماسك نفسه لم يطلق على الهبوط في كيب كانافيرال شيئًا مميزًا. كان هدفها الرئيسي هو هبوط صاروخ سبيس إكس العائد على منصة عائمة. لقد تمت تجربة هذا لعدة أشهر. نهجان منذ عام 2015 قد فشلت. في المرة الأولى ، انفجر الصاروخ ، وفي المرة الثانية كان من الممكن وضع الصاروخ على البارجة ، لكنه انقلب على الفور.

إحدى عمليات هبوط Falcon 9 الفاشلة على منصة بحرية

حتى الآن ، أكملت سبيس إكس بالفعل العديد من عمليات الإطلاق والهبوط الناجحة لصواريخها. الشركة تخطط حاليا الصعود المتزامن لما يصل إلى ثلاثة مشاركين في نفس الوقت، سواء على متن السفن المستقلة أو على الأرض. في الحالة الأخيرة ، لرفع الأجزاء الثلاثة من صاروخ فالكون هيفي الكبير ، تحتاج إلى ثلاثة مواقع هبوط في القاعدة الجوية العسكرية في سبيس إكس كيب كانافيرال. لهذا السبب ، تود الشركة أن تسمح الحكومة الأمريكية ببناء مبنيين آخرين بالإضافة إلى المبنى الحالي. أوضح Elon Musk على موقع Twitter أن المحركات المساعدة للصاروخ ستهبط في وقت واحد تقريبًا ، وستهبط المرحلة الأولى مع تأخير بسيط.

يفكر بيزوس في السياحة

تمت محاولة الهبوط الناجحة المذكورة أعلاه من قبل معجزة أخرى في مجال الأعمال الإلكترونية ، جيف بيزوس ، في 23 نوفمبر 2015. اختبرت شركته Blue Origin مركبة الفضاء شبه المدارية New Shepard. تم إطلاق الصاروخ من مركز أبحاث في فان هورن ، تكساس. أثناء الرحلة التجريبية ، وصل إلى ارتفاع 100,5 كم ، مما يعني تجاوز الحد الوهمي للفضاء. في المستقبل ، سيسمح هذا للأشخاص بتجربة حوالي 4 دقائق. حالة انعدام الوزن.

بعد رحلة قصيرة ، هبطت كبسولة الركاب New Shepard باستخدام المظلات في الصحراء. بعد ذلك ، عاد الصاروخ إلى الأرض ، مما أدى إلى إبطاء سقوطه بمحركات الصواريخ ، حتى وصلت سرعته إلى حوالي 7 كم / ساعة على السطح مباشرة. بحلول يونيو 2016 ، قامت شركة Blue Origin بأربع عمليات هبوط ناجحة لصاروخها.

شركة Bezos ، على عكس SpaceX ، لا تصدر الكثير من الضوضاء ، لكن هذا لا يعني أنها ليست ناجحة جدًا. تخطط Blue Origin حاليًا لبناء ستة صواريخ New Shepard. سيتمكن كل منهم من رفع ستة ركاب على ارتفاع 100 كيلومتر فوق سطح الأرض ، حيث سيتمكنون لبضع دقائق من تجربة حالة انعدام الوزن وإطلالات جميلة كانت مخصصة لرواد الفضاء في السابق. سيجري الاختبار مع الطيارين في العام المقبل ، وإذا سارت الأمور على ما يرام ، فسيتمكن العملاء الأوائل من الذهاب في رحلة فضائية في وقت مبكر من عام 2018. سعر التذكرة غير معروف حتى الآن ، ولكن يمكن افتراض أنه سيتقلب في الداخل 250 ألف دولار - هذه هي الطريقة التي ترغب بها شركة أخرى معروفة تخطط لرحلات فضائية مدنية ، وهي Virgin Galactic ، السفر على SpaceShip Two.

خبراء: تفاؤل مفرط

يمكن أن تقدم شركة سبيس إكس رحلات فالكون 9 قابلة لإعادة الاستخدام مقابل 37 مليون دولار ، وفقًا لمجلة وبوابة سبيس نيوز. يعتقد الخبراء أن السعر سيصل بالفعل إلى 48 مليون عند الإطلاق ، مما يعني أرباحًا أعلى لـ SpaceX. تتضمن الحسابات استخدام نفس صاروخ Falcon 9 خمس عشرة مرة على الأقل ، وهو ما يبدو رائعًا ، لكن يقول الناس في Musk إن المرحلة الأولى تم تصنيفها لمئات استخدام.

هذا التفاؤل يخفف إلى حد ما من تذكير تجربة ناسا معها. ракета SRB. على الرغم من سنوات عديدة من الاختبار والعديد من الرحلات الجوية ، لم يكن من الممكن إعادة الاستخدام الكامل. نشأت مشكلة مماثلة مع محركات SMME (). على الرغم من أنها صممت في الأصل لـ 55 عملية إطلاق ، إلا أنهم وجدوا بعد كل رحلة عيوبًا تتطلب إصلاحات مكلفة. في النهاية ، اتضح أن طرازي SSME و SRB القابل للاستهلاك سيكونان حلاً أرخص لمهمات مكوك الفضاء منخفض التردد.

وفقًا لمؤلفي SpaceNews ، يمكن أن تؤدي إعادة استخدام الصواريخ إلى زيادة تكاليف SpaceX بشكل متناقض. التكلفة الحالية المنخفضة نسبيًا للصاروخ مرتبطة بتجميع محركات Merlin. ومع ذلك ، إذا انخفض الطلب عليها ، سيرتفع سعر وحدتها (تشكل التكاليف الثابتة جزءًا كبيرًا جدًا من سعر كل محرك) ، وقد تكون المدخرات أقل بكثير مما نتوقع.

يمكن حل هذه المشكلة عن طريق زيادة وتيرة الرحلات الجوية - من أجل الحفاظ على المعدل الحالي لإنتاج الصواريخ ، وفي نفس الوقت كسب المال من الرحلات الجوية على الصواريخ المستعملة (التي ستسقط ، وتتآكل ، وما إلى ذلك من وقت لآخر. ). ومع ذلك ، من أجل القيام بذلك ، سيتعين عليك خفض الأسعار من أجل استبعاد غالبية الرحلات الجوية من منافسيك. من المقدر أنه من أجل الحفاظ على أداء SpaceX الحالي ، ولكن لا يزال بإمكانه الاستفادة الكاملة من Falcons 9 ، يجب أن يصل تواتر الرحلات إلى 35-40 في السنة. صحيح أن هناك سوقًا دوليًا للعديد من الرحلات الجوية ، لكنها مقسمة بين عدد قليل من الشركات التي لن تنتظر سبيس إكس للتحرك.

بالإضافة إلى المرحلة الأولى من الصاروخ ، تخطط SpaceX لاستعادة أيضًا أغطية البضائع. على الرغم من أنها ليست باهظة الثمن بشكل خاص ، إلا أنها تستغرق وقتًا طويلاً في الإنتاج وتتطلب الكثير من الجهد لتسريعها. لذلك ، من الناحية الاقتصادية ، فإن استعادة دروع الشحن أمر منطقي. يقولون إن SpaceX ستحاول صنع نوع من الطائرات الشراعية من دروع الشحن التي ستهبط برفق في المحيط ، حيث تم القبض عليهم بعد ذلك (لدى SpaceX بالفعل سفينة منفصلة لهذا - GO الباحث).

ينثني المسك… العضلات. البعض الآخر ، كما ذكرنا سابقًا ، لا يغفو على الإطلاق. في أبريل من هذا العام ، ابتكر مبتكرو الصاروخ الجديد Ariane 6 أعلنت أن تصميمها سيتجاوز السعر الذي تقدمه شركة SpaceX لكل كيلوغرام من الحمولة التي يتم وضعها في المدار. يجب أن تكون آريان الجديدة جاهزة للطيران في عام 2020. أعلن ممثلو شركة Airbus Safran Launchers (ASL) ، المساهم الرئيسي في الكونسورتيوم الأوروبي Arianespace ، عن نسختين من هذا الصاروخ. من المتوقع أن يكون آريان 62 قادرًا على وضع قمر صناعي يبلغ وزنه خمسة أطنان في مدار ثابت بالنسبة للأرض ، بينما سينقل آريان 64 ، المزود بأربعة محركات مساعدة ، 10,50 طنًا إلى مدار نموذجي لأقمار الاتصالات التجارية.

من المتوقع أن يكون سعر كيلو الأقمار الصناعية أقل بنسبة 40-50٪ من سعر آريان 5. المستخدم حاليًا يجب أن يتمتع الطراز الجديد بضعف قوة فالكون 9 وأقل من ضعف السعر. بالطبع ، يبدو أن حسابات الكونسورتيوم تأخذ في الاعتبار الأجهزة التي تستخدم لمرة واحدة ، وليس التخلص من الصواريخ.

صغير ... واعد

كما أن تطوير تكنولوجيا الصواريخ يسير على مسار أقل إثارة للإعجاب من صواريخ ناسا أو سبيس إكس الضخمة. هذا لا يعني أنه أقل إثارة للاهتمام. في مؤتمر حلول الفضاء الأوروبية في لاهاي في يونيو ، تم الإعلان عن مفهوم تطوير تقنية لصاروخ صغير الحجم قادر على إيصال 50 كجم إلى مدار أرضي منخفض.

تم تسمية المشروع المنفذ في إطار برنامج Horizon 2020 ابتسامة (). داخل ابتسامة (6) ، سيتم تطوير صاروخ جديد صغير الإطلاق ، من المحتمل أن يكون هجينًا ، ويمكن استعادته إلى حد كبير ، مع إنتاج تلقائي للعديد من المكونات. يجب تصميم كل شيء ليكون منخفض التكلفة وسهل الاستخدام. من المخطط استخدام الإلكترونيات المتوفرة بالفعل في السوق واستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

تكلفة المشروع 4 مليون يورو. سيتم الانتهاء منه في عام 2018. يتم تنفيذه من قبل أربعة عشر شريكًا من ثماني دول: بلجيكا والدنمارك واليونان وإسبانيا وهولندا وألمانيا والنرويج ورومانيا. قد تدخل SMILE السوق لأن أنظمة الصواريخ الأكبر لن تكون قادرة على توصيل حمولات صغيرة بتكلفة منخفضة. إذا نجح المشروع ، فهناك فرصة لبناء مركبة إطلاق أوروبية جديدة يمكنها تلبية العديد من الاحتياجات ليس فقط لبلدان قارتنا.

الصين لا تترك نفسها في طي النسيان

أول إطلاق لصاروخ لونج مارش 7 الصيني

مشاريع الصواريخ الجديدة لا تقتصر على الغرب. قبل بضعة أشهر ، تم إطلاق الصاروخ بنجاح 7 مسيرة عظيمة (تشانغ تشنغ 7). يجب أن يصبح أساس برنامج استكشاف الفضاء الصيني بأكمله. من الناحية الرسمية ، كان الغرض من الإطلاق ، الذي تم من أحدث قاعدة فلكية صينية Wenchang في جزيرة هاينان في جنوب الصين ، هو إطلاق نموذج أولي لكبسولة مأهولة جديدة في المدار - كما تم تسليم العديد من الأقمار الصناعية الصغيرة هناك.

يبلغ طول لونج مارش 7 53 مترا ويزن 658 طنا. إنها قادرة على نقل 13,5 طن من البضائع إلى مدار أرضي منخفض. سيكون لديها في النهاية سفن مأهولة وغير مأهولة ، مما يسمح للتمرد محطة الفضاء الصينيةم ، المقرر الانتهاء منه في عام 2022.

لا يتم إخفاء ميناء Wenchang الفضائي الصيني الجديد ، باعتباره الأول من نوعه ، في زوايا يصعب الوصول إليها من البلاد ، ولكنه يقع على جزيرة استوائية شهيرة ليست بعيدة عن ساحل البحر. بفضل هذا ، يمكن للمشاهدين ، الذين تم تركيب ثماني منصات للمراقبة لهم ، مشاهدة الإطلاق الأول لـ Long March 7 Live. وفقًا للخبراء ، هذا دليل على أن برنامج الفضاء الصيني قد وصل بالفعل إلى مستوى عالٍ جدًا من الجهوزية وأن السلطات لديها توقف عن القلق بشأن الحاجة إلى إخفاء أي حوادث.

سلسلة من النبضات والمتاعب

سلسلة خسائر في عمليات توريد المخزون محطة الفضاء الدولية ISS، التي كانت تدور حول الأرض منذ عام 1998 ، بدأت في نهاية أكتوبر 2014. بعد لحظات قليلة من بدء مهمة CRS-3 / OrB-3 بسفينة خاصة كوكبة الدجاجة ثم انفجرت محركات المرحلة الأولى من الصاروخ قلب العقرب. في صيف عام 2015 ، انفجر صاروخ فالكون يحمل إمدادات إلى محطة الفضاء الدولية بعد وقت قصير من إقلاعه. لدينا انفجار آخر في سبتمبر 2016.

سيكون من الأفضل لـ SpaceX وبرنامج الفضاء الأمريكي بأكمله إذا تم العثور على أسباب الحوادث المتكررة في أسرع وقت ممكن. الشركات الخاصة مهمة للغاية في خطط ناسا. بحلول عام 2017 ، يجب أن يتم نقل الأشخاص إلى محطة الفضاء الدولية بواسطة شركات خاصة - SpaceX و Boeing. تم تصميم ما يقرب من 7 مليارات دولار من عقود وكالة ناسا لتحل محل المكوكات الفضائية التي تم إيقاف تشغيلها في عام 2011 لتصبح مستقلة عن الروس وسويوز ، والتي كانت في ذلك الوقت تحتكر إرسال الأشخاص إلى محطة الفضاء الدولية.

لم يكن اختيار Elon Musk لـ SpaceX ، الذي كان ينقل الصواريخ والسفن إلى المحطة منذ عام 2012 ، مفاجئًا. تصميم كبسولة الطاقم معروف جيدًا. دراجون اكس V2، من قبل هذه الشركة ، والتي ينبغي أن تصل إلى سبعة أشخاص. كان من المقرر إجراء الاختبارات وأول رحلة مأهولة حتى عام 2017. معظم الـ 6,8 مليار دولار (يجب أن تحصل سبيس إكس على 2,6 مليار دولار "فقط") ، ومع ذلك ، ستذهب إلى شركة بوينج ، التي تعمل مع جيف بيزوس بلو أوريجين. كبسولة تطوير بوينج - (KST) -100 - يقبل أيضًا ما يصل إلى سبعة أشخاص. يمكن لشركة Boeing استخدام صواريخ Blue Origin BE-3 أو SpaceX's Falcons.

نظام الإطلاق الفضائي - الرسوم البيانية لوكالة ناسا

بالطبع ، يرغب الروس في الاستمرار في القيام بذلك ليس لأسباب مالية فقط. ومع ذلك ، فقد سجلوا بأنفسهم الكثير من إخفاقات الفضاء في السنوات الأخيرة. في الصيف الماضي ، بعد وقت قصير من إقلاعه من قاعدة بايكونور الفضائية ، تحطم صاروخهم على ارتفاع حوالي 150 كم فوق سطح الأرض. بروتون M، الذي كانت مهمته إطلاق ساتل الاتصالات Express-AM4R في المدار. نشأت المشكلة بعد تسع دقائق من الإقلاع ، عندما تم إطلاق المرحلة الثالثة من الصاروخ. انهار نظام الارتفاع ، وسقطت شظاياها في سيبيريا والشرق الأقصى والمحيط الهادئ. فشل صاروخ "Proton-M" مرة أخرى. في وقت سابق ، في يوليو 2013 ، تحطم هذا النموذج أيضًا ، ونتيجة لذلك فقد الروس ثلاثة أقمار صناعية للملاحة تبلغ قيمتها حوالي 200 مليون دولار أمريكي. ثم فرضت كازاخستان حظراً مؤقتاً على Proton-M من أراضيها. حتى قبل ذلك ، في عام 2011 ، تحولت المهمة الروسية إلى فشل ذريع. مسبار فوبوس-جرونت على أحد أقمار المريخ.

صاروخ بين الكواكب

المناوشات والمشاكل الموصوفة تتعلق برفع الشحنات والأشخاص إلى مدارات أقرب أو أبعد حول الأرض. أي أفكار بخلاف الصواريخ لمثل هذه الأنشطة - مثل الطائرات الهجينة وأنواع المكوك والمصاعد الفضائية وما إلى ذلك. - لا تعمل ولا تبقى في الميدان. أما بالنسبة لمغامرات أخرى ، فلا يزال لدينا شيء أفضل بين أيدينا. أفضل مثال على ذلك هو المشروع أعلاه ، SLS.

لعدة أشهر ، تم إطلاق أقوى محرك صاروخي في التاريخ من وقت لآخر في صحراء ولاية يوتا الأمريكية. سيتم استخدامه في صواريخ SLS المصممة لرحلات الفضاء السحيقة. مركبة فضائية مأهولة أوريون وحتى المزيد من المركبات التي سيتم بناؤها. تم وضع علامة على المحرك كـ QM 1، هي نسخة موسعة من المحركات المستخدمة في برنامج مكوك الفضاء. ومع ذلك ، فهو يتكون من خمسة أقسام بدلاً من أربعة مثل التصميمات القديمة. يبلغ طول النسخة التي تم اختبارها في ولاية يوتا حوالي 47 مترًا وقطرها 3,66 مترًا ووزنها 801 طنًا. سيتم تجهيز صاروخ SLS بمحركين من هذا القبيل وأربعة محركات RS-25 ، سيكون إجمالي قوة الدفع منها حوالي 4 أطنان. نغمة، رنه.

يجب أن يتم الإطلاق الأول لصاروخ SLS في عام 2018. ستكون هذه نسخة الحمولة. نعم. 70 طن. في النهاية ، يجب أن يسمح النظام الموسع بذلك طن 130 شحنة في مدار الأرض وما بعده ، إلى القمر وربما المريخ.

يتضمن SLS ، بالإضافة إلى صاروخ قوي ، مركبة الفضاء المأهولة أوريون المذكورة بالفعل والعديد من التقنيات الأخرى المتعلقة بالحلول المعروفة. باختصار ، تريد ناسا العودة إلى جذورها وسنوات مجدها من خلال بناء صاروخ يشبه Saturn XNUMX من برنامج Apollo.

لم تعد الصواريخ مصنوعة من المعدن

يسير تطوير تكنولوجيا الصواريخ بطرق مختلفة. أحد مجالات التنمية هو مواد جديدة وأفضل وأخف وزنًا نبنيها. أكملت ناسا السلسلة الأولى من الاختبارات المواد المركبةوالتي سيتم استخدامها في المستقبل لإنشاء مركبات الإطلاق. صنعت منه أسطوانة طولها ثلاثة أمتار. تعرض الهيكل لقوة ضغط تقابل وزن جسم يزن أكثر من 400 طن لاختبار مقدار ما يمكن أن يتحمله. للحصول على بيانات دقيقة أثناء الاختبار ، تم تجهيز الأسطوانة بآلاف المستشعرات ، وتمت مراقبة العملية برمتها بواسطة كاميرات تسجل بسرعات مختلفة. بفضلهم يمكننا أن نرى كيف بدا صدعًا ضخمًا ظهر على سطح المادة تحت تأثير الوزن.

الهدف النهائي لناسا هو تطوير مادة مركبة تسمح ببناء الصواريخ بشكل أخف وأقوى بكثير من تلك المصنوعة من المعدن. ستسمح هذه المركبات بنقل المزيد من البضائع إلى الفضاء ، بما في ذلك الماء والغذاء والإمدادات الأخرى. هذا من شأنه أن يسهل تنفيذ خطط رحلة مأهولة إلى المريخ.

الروس ، بدورهم ، طوروا نوعًا جديدًا مادة السيراميكوالتي يمكن أن تكون مفيدة لبناء الصواريخ. يقاوم درجات الحرارة في المنطقة التي تبلغ 3 درجة مئوية ، وهو أكثر بكثير من أفضل السبائك المعدنية المستخدمة اليوم. نجح مهندسو جامعة تومسك في إنشاء مادة متعددة الطبقات تعتمد على كربيد الهافنيوم وثنائي بوريد الزركونيوم وأكسيد الزركونيوم.

يمكن أن تكون قوة المادة ذات أهمية رئيسية بالنسبة للصواريخ الفضائية ، لأنها ستسمح بدروع حرارية أفضل بكثير من ذي قبل لحماية رواد الفضاء والمركبات نفسها من درجات الحرارة المرتفعة التي تحدث أثناء العودة إلى الغلاف الجوي. أعلن مطورو المواد الجديدة بالفعل أنهم سيجرون اختبارات مشتركة مع وكالة Roskosmos ، والتي ستظهر ما إذا كانت مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة حقًا كما هو متوقع.

ما هي الخطوة التالية؟

أسرع الآن هو جسم أطلقه رجل في الفضاء سبر فوييجروالتي بفضل استخدام قاذفات الجاذبية لكوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون ، تمكنت من الإسراع إلى 17 كم / ساعة. هذا ، بالطبع ، لا يزال أبطأ بآلاف المرات من الضوء ، والذي ، على سبيل المثال ، يستغرق أربع سنوات للوصول إلى محيط أقرب نجم إلينا ، دون حساب الشمس ، التي حولها ، كما تعلمنا مؤخرًا ، هناك كوكب. على غرار دوران الأرض. ستستغرق هذه الرحلة وقتًا مع Voyager. عشرات الآلاف من السنين. هذا بالتأكيد ليس ما نتحدث عنه.

لذلك عندما يتعلق الأمر بتكنولوجيا الدفع ، لا يزال لدينا الكثير من العمل للقيام به إذا أردنا الذهاب إلى مكان ما أبعد من أقرب الأجسام في النظام الشمسي. وهذه الرحلات التي تبدو قريبة لا تزال طويلة جدًا. للطيران إلى المريخ والعودة ، مع محاذاة كوكبية مواتية ، نحتاج إلى ما يقرب من 1500 يوم. لا يبدو مشجع جدا ...

نحن نستخدمه حاليًا على نطاق واسع. محرك كيميائي، أي صواريخ الهيدروجين والأكسجين السائل. السرعة القصوى التي يمكن الوصول إليها تقريبية. 10 كم / ساعة. إذا كان بإمكان المرء الاستفادة الكاملة من تأثيرات الجاذبية في النظام الشمسي ، بما في ذلك الشمس نفسها ، فيمكن للسفينة ذات المحرك الصاروخي الكيميائي الوصول إلى أكثر من 100 كم / ثانية. ترجع سرعة Voyager البطيئة نسبيًا إلى حقيقة أن هدفها لم يكن أبدًا هو تحقيق أقصى سرعة. كما أنه لم يستخدم "الحارق اللاحق" مع المحركات أثناء مساعدي الجاذبية الكوكبية. ولكن حتى لو جربنا هذه الـ 100 كم / ثانية ، فإن رحلتنا ستكون أطول عدة آلاف من السنين.

إنها أكثر كفاءة بحوالي عشر مرات من محركات الصواريخ الكيميائية. محرك أيون، بمعنى آخر. محركات الصواريخ ، التي تسارعت فيها الأيونات نتيجة للتفاعل الكهرومغناطيسي هي العامل الحامل. بدأ العمل على هذا الحل في منتصف القرن الماضي. في الإصدارات الأولى ، تم استخدام بخار الزئبق لمحرك الأقراص. حاليا ، زينون الغاز النبيل يستخدم على نطاق واسع.

تأتي الطاقة التي ينبعث منها الغاز من المحرك من مصدر خارجي (الألواح الشمسية ، مفاعل يولد الكهرباء). يتم تحويل ذرات الغاز إلى أيونات موجبة ، ثم يتم تسريعها تحت تأثير مجال كهربائي أو مغناطيسي ، لتصل إلى سرعات تصل إلى 36 كم / ساعة. تؤدي السرعة العالية للعامل المقذوف إلى قوة دفع عالية لكل وحدة كتلة من المادة المقذوفة. ومع ذلك ، نظرًا لانخفاض الطاقة في نظام الإمداد ، فإن كتلة الناقل المقذوف صغيرة ، مما يقلل من قوة دفع الصاروخ. تتحرك السفينة المزودة بمثل هذا المحرك بتسارع طفيف.

لذلك ، يجري العمل على تصميمات لزيادة قوة الدفع الأيوني. وكالة الفضاء الأوروبية ESA تعمل على HDLT - دافع الأيونات الكهرومغناطيسية. يستخدم العملية الطبيعية للظهور بين مناطق البلازما ذات الخصائص المختلفة لطبقتين متفاعلتين كهربائيًا - وهي ظاهرة معروفة ، على سبيل المثال ، من الأضواء الشمالية. الأمريكيون يعملون على جهاز دفع البلازما المتغير النبض ، VASIMR. تُستخدم طاقة الميكروويف والمجال المغناطيسي فيه لتسخين مائع العمل وتسريع وتوجيهه ، وبالتالي لإنشاء قوة دفع.

محرك أيون كهرباء تم استخدامه لتشغيل مسبار Deep Space 1998 الذي تم إطلاقه في 1 إلى Comet Borrely. استمرت القيادة المصممة لمائتي ساعة من التشغيل أكثر من خمسين مرة في الممارسة العملية. محرك القاعة بدوره (أحد أنواع المحركات الأيونية التي يتم فيها تسريع أيونات الغاز بواسطة مجال كهربائي) تم استخدامه في مسبار SMART-1 التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. تعمل الدوافع الأيونية الآن كمحركات رئيسية لمركبة الفضاء اليابانية هايابوسا والمركبة الفضائية الأمريكية دون التي تدور حول سيريس.

Dawn Ion Probe - التقديم

إلين ستوفاناعترف رئيس فريق أبحاث ناسا في مقابلة مع NewScientist أن رحلة إلى المريخ ستصبح ممكنة في الثلاثينيات. مفتاح نجاح مثل هذا التعهد سيكون مشروعًا آخر تابعًا لوكالة ناسا - والذي لا يمتلك كل شخص ارتباطًا واضحًا ببعثة مأهولة إلى الكوكب الأحمر. ومع ذلك ، يكرر الأمريكيون بجدية أنه من الصعب تخيل رحلة مأهولة إلى المريخ دون اعتراض كويكب وإطلاقه في مدار حول القمر.

من خلال اعتراض صخرة الفضاء ، سيتم اختبار التكنولوجيا الدفع الكهربائي بالطاقة الشمسية (SEP). يتم استخدام الطاقة التي يتم الحصول عليها من الألواح الشمسية لإنشاء مجالات كهرومغناطيسية قوية في المحرك الأيوني. يتيح هذا الحل تحقيق وفورات كبيرة ، لأنه في حالة المحركات الصاروخية التقليدية الأكثر صلابة ، سيتعين على السفينة أخذ كمية كبيرة منها معها. الطريقة الجديدة أبطأ من تلك المرتبطة بالصواريخ القوية ، لكنها أكثر كفاءة. ومع ذلك ، يجب اختبار هذا على حمولة ثقيلة حقًا ، والتي يمكن أن تكون كويكبًا صغيرًا. يقترح مطورو مهمة المريخ أن يرسلوا الإمدادات أولاً إلى هناك ، ثم رواد الفضاء في أسرع وقت ممكن. يجب أن تكون رحلتهم قصيرة قدر الإمكان بسبب الإشعاع الخطير في الفضاء بين الكواكب.

تمرين الضغط بالليزر

يتحدث الأمريكيون عن صواريخ أيون. من الطرق المختلفة إلى حد ما في عملهم المفاهيمي العلماء الروس الذين يقترحون استخدامها لتسريع الصواريخ والمركبات الفضائية. شعاع البلازما عالية الطاقة. سيتم إنتاج البلازما في عملية تسمى الاستئصال بالليزر ، أي تبخر المادة من سطح المادة الصلبة إلى الحالة الغازية أو البلازما ، متجاوزًا الحالة السائلة.

الفكرة هي استخدام ليزر أرضي للإشارة إلى النقطة الصحيحة في هيكل صاروخ أو سفينة (11). هناك ، بفضل الطاقة الهائلة ، سيتم استئصال المادة المحضرة ، وستوفر البلازما الناتجة عالية الطاقة الدفع في الاتجاه الصحيح. يدعي المخترعون أن هذا سيسمح للأقمار الصناعية الصغيرة بالتسارع إلى عشرة أضعاف سرعة الصوت.

تكمن مشكلة التطبيق العملي لهذه التقنية في الحاجة إلى استخدام أشعة ليزر شديدة القوة على سطح الأرض. ولا يتعلق الأمر بالتكاليف فحسب ، بل يتعلق أيضًا باعتبارات الأمان. وذلك لأن مثل هذه الليزرات يمكنها تدمير كل شيء في طريقها في الغلاف الجوي وفي المدار بنفس فعالية قيادتها.

أحلام نووية

استخدام أفكار لدفع المركبات الفضائية الطاقة النووية أو حتى النووية الحرارية هم قدموا قدم الفضاء. لم يتم تطبيقها أبدًا في الممارسة العملية ، مما يدل بوضوح على مستوى واقعهم. ومع ذلك ، فإن الباحثين والمصممين لا يفقدون الأمل. تعمل وكالة روساتوم الروسية على مشروع لمحرك صاروخي نووي يمكنه إطلاق مركبة فضائية إلى الفضاء. وفقًا لصحيفة Izvestia ، طورت Rosatom بالفعل تصميم وعاء المفاعل وخلقت عنصر وقود خاصًا يسمح للمحرك بالعمل في نطاق درجات حرارة واسع.

هذا نوع من المحركات الصاروخية يكون فيه مصدر الحرارة عبارة عن مفاعل نووي. يتمدد الغاز المسخن في المفاعل في الفوهة ويعطي الزخم للصاروخ. تدعي وكالة روسكوزموس أن استخدام هذه التكنولوجيا سيساعد روسيا على غزو الفضاء مرة أخرى. ستبدأ الرحلات التجريبية باستخدام المحرك الجديد في وقت مبكر من عام 2025.

تعمل وكالة ناسا الأمريكية أيضًا على مشروع محرك نووي كجزء من البرنامج الأشجار (). ستقلع المركبة الفضائية هنا بوقود الصواريخ التقليدي ، ولكن بعد الإطلاق المداري الناجح ، ستواصل المركبة الفضائية رحلتها باستخدام الطاقة النووية. تقول ناسا إن استخدام هذه التكنولوجيا يمكن أن يقلل بشكل كبير من الوقت الذي يستغرقه إطلاق مهمة مأهولة إلى المريخ. ستتحرك السفينة التي تعمل بالطاقة النووية بشكل أسرع ، وستسمح الكمية الأصغر من وقود الصواريخ على متنها بحمل المزيد من رواد الفضاء.

هناك ، كما هو الحال دائمًا ، أفكار لإحداث ثورة في الدفع الفضائي. لكن في الوقت الحالي ، كما في العقود القليلة الماضية من عصر الفضاء ، لا يزال لدينا في الغالب صواريخ تعمل بالوقود الكيميائي تحت تصرفنا. في الظروف الحقيقية وعند التخطيط لبعثات لاحقة ، يجب أن تؤخذ الصواريخ التي تحتوي على وقود ومؤكسد بالداخل في الاعتبار في المقام الأول.