شاهکارهای صنعت فضایی در سالی که گذشت / گزارش تصویری

محمود حاج‌زمان: سالی که گذشت، سال پرباری برای علم بود. در مجموعه گزارش‌های تصویری با عنوان پرونده 2010، برترین نمونه‌ها را در هر شاخه به انتخاب پاپ‌ساینس معرفی کردیم و امروز نگاهی به برترین فناوری‌های مربوط به هوانوردی و فضا سال 2010 می‌اندازیم.

هواپیمای خورشیدی Solar Impulse HB-SIA، نقطه عطفی در هوانوردی پاک
نخستین پرواز بدون آلایندگی در ماه جولای / تیرماه به حقیقت پیوست. خلبان سوییسی آندره بورشبرگ، هواپیمای خود به نام سولار ایمپالس (به معنی تکانه خورشیدی) را که از خورشید و باتری نیرو می‌گرفت، به مدت 26 ساعت و 9 دقیقه و 10 ثانیه به پرواز درآورد. این هواپیما قبل از سر خوردن به سمت پایین توانست به ارتفاع 8700 متری برسد و نخستین هواپیمایی بود که با استفاده از انرژی جمع شده در طول روز، توانست تمام مدت شب را پرواز کند.

سولار ایمپالس که بخش اعظم آن از فیبر کربن ساخته شده، 1600 کیلوگرم وزن دارد که در حدود وزن یک خوردو سایز متوسط صندوق‌دار است. فاصله دو سر بال‌های آن 70 متر است و متعادل کننده‌های افقی دم آن با 11628 سلول خورشیدی پوشانده شده است. این سلول‌های خورشیدی الکتریسیته لازم را برای لوازم الکتریکی نصب شده بر روی هواپیما، 4 موتور الکتریکی 10 اسب‌بخار، و باتری‌های پلیمر-لیتیوم آن فراهم می‌کند. باتری‌ها حدود دو ساعت قبل از تاریک شدن هوا، زمانی‌که پرتوهای خورشید برای استفاده بیش از حد ضعیف هستند، جانشین سلول‌های خورشیدی می‌شوند.

برتراند پیسکارد، رکوردار پرواز با بالون در دنیا که دیگر سرمایه‌گذار این پروژه به همراه بورشبرگ بود، اعلام کرده که قصد دارد جانشین HB-SIA را بسازد. وی قصد دارد با این هواپیما که فعلا به نام HB-SIB خوانده می‌شود، رکورد نخستین هواپیمای خورشیدی را که دور دنیا پرواز کرده است به دست آورد. کاری که به گفته وی در حدود سال 2013 / 1392 انجام خواهد شد.

فضاپیمای آزمایشی Xombie، آسان‌ترین راه رفتن به فضا
فضاپیماهای پرواز قائم/فرود قائم (VTVL) به یک پیشرفت مهم در ماه می / اردیبهشت‌ماه دست یافتند. در این ماه یک فضاپیمای آزمایشی به نام Xombie که توسط شرکت سیستم‌های فضایی ماستن ساخته شده است، نخستین پرواز خود را انجام داد. این فضاپیما اولین نمونه از نوع خود است که می‌تواند موتور خود را در میانه پرواز خاموش کند، مجددا موتور را روشن کند، و سپس فرود بیاید. هدف نهایی راکت‌های VTVL بدون سرنشین این است که بتوانند چندین بار در روز به فضا رفت و آمد کنند و در هر بار، با جاذبه صفر روبه‌رو شوند. چالشی که در این راه وجود دارد این است که سوخت باید به طور دقیق در تمام مدت سفر مصرف شود، تا راکت‌ها سوخت کافی برای فرود داشته باشند؛ نکته‌ای که اهمیت موفقیت Xombie را نشان می‌دهد.

ماهواره برودتی Cryosat-2 آژانس فضایی اروپا، واضح‌ترین تصویر تغییرات آب و هوایی
آژانس فضایی اروپا در ماه آوریل / فروردین‌ماه ماهواره‌ای را به فضا فرستاد که توانست داده‌های بی‌نظیری را درباره کلاهک‌های یخی قطبی و تغییرات ضخامت یخ زیر آنها تا حد 1 سانتی‌متر در اختیار دانشمندان قرار دهد. اطلاعاتی که برای نظارت بر روند تغییرات آب و هوایی بسیار حیاتی است. ماهواره Cryosat-1 در اثر نقص موشک حامل آن در سال 2005 / 1384 منفجر شد، اما آژانس فضایی اروپا جانشین پیشرفته‌تر آن یعنی Cryosat-2 را ساخت. با به روزرسانی نرم‌افزارها و ظرفیت بیشتر باتری که نیروی رادار تداخل‌سنج آن را فراهم می‌کند، این ماهواره با استفاده از یک آنتن دوقلو اختلاف ارتفاع بین یخ‌های شناور و آب‌های آزاد را اندازه می‌گیرد.

آرایه میلیمتری بزرگ آتاکاما، تلسکوپ آلفا
آرایه میلیمتری بزرگ آتاکاما (ALAM) در کوه‌های آند شیلی که قدرتمندترین آرایه رادیو تلسکوپ دنیا است، سه آنتن نخست خود را در اوایل امسال راه‌اندازی کرد. تا سال 2013 / 1392، مهندسان نصب حداقل 60 آنتن دیگر این مجموعه را که هر یک 13 متر قطر و 100 تن وزن دارند، به همراه 4 آنتن کوچک‌تر به پایان خواهند رساند. این مجموعه طیف باریکی در محدوده زیر میلیمتر تشعشعی را که از میان غبار بین‌ستاره‌ای می‌گذرد ضبط می‌کند. در نتیجه دانشمندان قادر خواهند بود تا از میان چیزهای دیگر، به تماشای فروپاشی گرانشی که آغازگر تولد ستارگان است بنشینند. همچنین می‌توانند پرتوهای ستارگان و کهکشان باستانی را که 10 میلیارد سال قبل از دورترین نقاط عالم منتشر شده، مشاهده کنند.

هواپیمای نظامی A400M ایرباس، منعطف‌ترین بارکش دنیا
ایرباس A400M که نخستین پرواز خود را در اواخر سال 2009 / پاییز 1388 انجام داد، برای انعطاف‌پذیری ساخته شده است: این هواپیما می‌تواند دو بالگرد تهاجمی یا 116 سرباز را حمل کند و در عین حال، از قابلیت مانور کافی برای ورود و خروج سریع به خط مقدم برخوردار باشد. این وسیله به جای موتورهای جت از موتورهای توربینی (Turboprop) استفاده می‌کند که قادرند هوای پر از گرد و غبار میدان جنگ را به داخل خود بکشند. بال‌های کامپوزیت کربنی نسبتا سبک آن، وزن هواپیما را به اندازه کافی پایین نگه می‌دارد (وزن دقیق هواپیما جزو اسرار نظامی است). به لطف این بال‌ها حتی هنگامی‌که هواپیما با بدنه تقویت شده، تایرهای ناهموار و موتورهای توربینی مقاوم در برابر گرد و خاک تجهیز می‌شود، A400M قادر است به راحتی روی باندهای شن و ماسه‌ای فرود بیاید و پرواز کند. در این حالت A400M کماکان می‌تواند 40 تن بار حمل کند که دو برابر بیشتر از رقیب خود، هواپیمای سوپر هرکولس C-130 شرکت لاکهید مارتین است.

فالکون-9 SpaceX، اولین موشک خصوصی در مدار
زمانی‌که ناسا در سال آینده شاتل را بازنشسته کند، تنها گزینه آمریکایی دولت آمریکا برای ارسال محموله‌های خود به ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده از شرکت‌های فضایی خصوصی است. این برنامه‌ریزی در ماه ژوئن آینده / خردادماه قابل دستیابی خواهد بود، زمانی‌که فالکون 9 شرکت SpaceX -موشکی 60 متری، با سوخت کروسین-اکسیژن مایع که قادر است 6 تن بار یا 7 فضانورد را به مدار بفرستد- نخستین سفر خود را به فضا انجام می‌دهد.

مهندسان اسپیس‌ایکس تقریبا تمام قطعات موشک را از صفر طراحی کرده‌اند و فالکون-9 از نظر اقتصادی به اندازه کافی مقرون به صرفه است. شرکت هر محموله را با هزینه 133 میلیون دلار طی هر سفر به فضا می‌فرستد که در مقایسه با هزینه 450 میلیون دلاری شاتل برای هر سفر، بسیار کمتر است. اسپیس‌ایکس قادر است تا سفرهای عادی خود را به ایستگاه بین‌المللی در سال آینده آغاز کند.

ماهواره Tandem-X، نقشه‌بردار سه‌بعدی جهان
نقشه‌های ماهواره‌ای موجود از سطح زمین از اتصال تعداد زیادی عکس به دست آمده که توسط منابع مختلف و گاه ناهمسان تهیه شده است. در نتیجه شکاف‌هایی در هنگام هم‌پوشانی آنها ایجاد می‌شود و حجم زیادی از اطلاعات حذف می‌شود. ماهواره Tandem-X با همکاری یک ماهواره دیگر، نخستین نقشه ارتفاعی دیجیتال همسان از تمام سطح زمین را به حالت سه‌بعدی تهیه خواهد کرد. این ماهواره که توسط یکی از پیمانکاران موسسه فضایی و دفاع هوایی اروپا (EADS) برای برنامه فضایی آلمان ساخته شده است، در ماه ژوئن / خردادماه به مدار فرستاده شد و به ماهواره TerraSAR-X ملحق شد که از سال 2007 / 1386 در فضا قرار دارد. این شرکت تابعه EADS، نقشه خود را در سال 2012 / 1391 عرضه خواهد کرد.

بوئینگ X-51A Waverider، سریع‌ترین موتور جت
هواپیمای X-51A مشهور به موج‌سوار، پس از اینکه از یک بمب‌افکن بی-52 در ماه می / اردیبهشت بر فراز اقیانوس آرام به پایین انداخته شد، تمام رکوردهای استقامت موتورهای اسکرام‌جت را شکست. این هواپیما توانست برای بیش از سه دقیقه با سرعتی پنج برابر سرعت صوت پرواز کند. علی‌رغم پنج دهه تحقیق، مهندسان قبل از آن نتوانسته بودند موتورهای اسکرام‌جت (موتوری که با متراکم کردن فوق العاده هوا سرعتی معادل یک موشک تولید می‌کند) را برای بیشتر از 12 ثانیه به پرواز درآورند. مشکل این بود که هوایی که سوخت یک موتور اسکرام‌جت را تامین می‌کند، درون موتور با سرعت مافوق‌صوت حرکت می‌کند و نگه داشتن هوا داخل موتور یک چالش اساسی به شمار می‌رفت. استفاده از یک ساختار هندسی جدید و تزریق دقیق سوخت، دستیابی به این رکورد را امکان‌پذیر کرد.

بالگرد خودکار کارنگی‌ملون/پیاسکی، هوشمندترین بالگرد خودکار
بالگردهای خودکار قبلی مانند بوئینگ A160 تنها می‌توانستند در محیط‌های بدون مانع، و محیط‌هایی که از قبل نقشه آن را داشتند پرواز کنند. در ماه ژوئن / خردادماه، مهندسان شرکت هوانوردی پیاسکی و انستیتو رباتیک دانشگاه کارنگی‌ملون موانع موجود را با مجهز کردن یک بالگرد A/MH-6 به یک سیستم راهنمای خودکار از بین بردند. آنها بالگرد خود را در یک ناحیه ناآشنا در فلوریدای آمریکا امتحان کردند. بالگرد قادر بود تا بدون کمک انسانی، نقشه محیط اطرافش را در حین حرکت تهیه کند، موانعی مانند خطوط انتقال برق و افراد را شناسایی کند، یک نقطه فرود را در میان زمین‌های ناهموار انتخاب کند و به سلامتی فرود آید. سیستم جی.پی.اس، حسگرهای داخلی و اسکنرهای لیزری اطلاعات لازم را در خصوص محیط تهیه می‌کند، در حالی که یک نرم‌افزار نقشه‌کش داخلی نقشه سه‌بعدی عوارض اطراف را تهیه می‌کند.

بوئینگ X-37B، فضاپیمای مرموز
نخستین فضاپیمای بدون سرنشین چندبار مصرف آمریکا، سفر افتتاحیه خود را به مدار در ماه آوریل / فروردین‌ماه انجام داد و توانست بیش از یک دهه همکاری ناسا و وزارت دفاع آمریکا را به سرانجام برساند. شکل و عملکرد بوئینگ X-37B شبیه یک شاتل کوچک است، پس از اتمام ماموریت به سمت زمین سر می‌خورد و روی یک باند فرود در کالیفرنیا به زمین می‌نشیند. ماموریت این فضاپیما محرمانه است، اما به دلیل اندازه کوچک‌تر و بدون سرنشین بودن آن، به فضا فرستادن آن آسان‌تر و ارزان‌تر است. این فضاپیما می‌تواند بارها برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدار استفاده شود.

50