از اعمال طراحی «مرحله‌بعدی داغ» تا بهبود ورودی موتورهای رپتور، موشک غول‌پیکر استارشیپ شاهد بیش از هزار تغییر در پرواز آزمایشی بعدی خود خواهد بود.
اسپیس ایکس در دومین پرتاب موشک غول‌پیکر استارشیپ خود، به‌روزرسانی‌های متعددی را رونمایی خواهد کرد. ازجمله‌ی این بهبودها می‌توان به تغییر اساسی در نحوه‌ی جداسازی دو مرحله‌ی موشک، ارتقاء سامانه‌ی پیش‌رانش و سکوی پرتاب تقویت‌شده با مقاومت بهتر دربرابر روشن‌سازی ۳۳ موتور اصلی موشک اشاره کرد.
به‌گزارش ارز تکنیکا، ایلان ماسک، بنیان‌گذار و مدیرعامل اسپیس ایکس به‌تازگی گفت: «درواقع تعداد زیادی تغییر، بیش از هزار مورد بین آخرین پرواز استارشیپ و پرواز بعدی وجود دارد. درنتیجه فکر می‌کنم احتمال موفقیت پرواز پیش‌رو و رسیدن به مدار بسیار بیشتر از پرواز قبلی است. شاید ۶۰ درصد باشد. بستگی به این دارد که در مرحله‌ی جدایی [مراحل موشک] تا چه حد خوب عمل کنیم.»
ماسک برخی از تغییرات موشک استارشیپ را در گفتگوی هفته‌ی گذشته‌ی خود با اشلی ونس، روزنامه‌نگار آمریکایی در اسپیس توییتر تشریح کرد. او گفت موشک استارشیپ بعدی و سکوی پرتاب ارتقایافته‌ی آن در تاسیسات استاربیس در جنوب تگزاس، باید ظرف مدت ۶ هفته‌ی آینده برای پرواز آزمایشی بعدی آماده باشند. این بهترین برآورد ما درحال‌حاضر است.»
موشک استارشیپ به‌گونه‌ای طراحی شده است که به‌طور کامل چندبارمصرف باشد و اسپیس ایکس قصد دارد از آن برای حمل ماهواره‌ها به مدار، ساخت تانکرهای سوخت‌رسان و انبارهای سوخت فضایی و درنهایت حمل محموله و خدمه به ماه و مریخ استفاده کند. هدف بلندمدت اسپیس ایکس، جایگزینی موشک فالکون ۹ و کپسول مسافربری دراگون با استارشیپ است.
مقام‌های اسپیس ایکس از نتیجه‌ی اولین پرواز آزمایشی کامل استارشیپ در ۲۰ آوریل (۳۱ فروردین) خرسند بودند. در آن پرواز، استارشیپ به ارتفاع تقریبا ۳۸ کیلومتری رسید و پس از خرابی چند موتور و ازدست‌رفتن سامانه‌ی هدایت موشک، از کنترل خارج شد. در آن پرتاب آزمایشی، با برخاستن موشکی ۱۲۰ متری از روی زمین و تولید تقریبا ۱۵ میلیون پوند نیروی رانش از موتورهای رپتور، رکورد بزرگ‌ترین و قدرتمندترین وسیله‌ی پرتابی که تاکنون پرواز کرده است، به نام استارشیپ به ثبت رسید.
استارشیپ به دو بخش تقسیم می‌شود. مرحله‌ی بوستر به نام سوپرهوی با ۳۳ موتور رپتور که برای به‌پیش‌راندن موشک درون جو زمین طراحی شده است و مرحله‌ی فوقانی با ۶ موتور یا همان استارشیپ که پس از جداشدن از سوپرهوی، وظیفه‌ی رسیدن به سرعت مداری را برعهده می‌گیرد. در ماموریت‌های عملیاتی، مرحله‌ی فوقانی استارشیپ می‌تواند به‌عنوان تانکر سوخت، حامل محموله یا کابین خدمه به‌کار آید.
یکی از مهم‌ترین تغییراتی که اسپیس ایکس در طراحی استارشیپ اعمال می‌کند، روش جداسازی بوستر از مرحله‌ی فوقانی است؛ اتفاقی که تقریبا سه دقیقه پس از برخاست رخ می‌دهد. در پرواز آزمایشی سه ماه قبل، استارشیپ به نقطه‌ی عطف جداسازی نرسید.
به‌گفته‌ی ماسک، اسپیس ایکس درصدد اعمال دیرهنگام تغییری است که واقعاً بر نحوه‌ی جداسازی مراحل اثر می‌گذارد. این تغییر، به‌کارگیری نوعی طراحی به‌نام «مرحله‌بندی داغ» است؛ بدین معنا که وقتی موتورهای مرحله‌ی اول هنوز روشن هستند، اقدام به روشن‌سازی موتورهای مرحله‌ی فوقانی می‌شود.
درحالی‌که موتورهای سوپرهوی هنوز روشن هستند، مرحله فوقانی موتورهایش را روشن می‌کند جداشدن استارشیپ از سوپرهوی در وضعیت مرحله‌بندی داغ.
موشک‌های روسی، ازجمله پرتابگر باسابقه‌ی سایوز چندین دهه است که از تکنیک مرحله‌بندی داغ استفاده می‌کنند؛ اما این نوع طراحی در هیچ‌یک از موشک‌های امروزی آمریکایی استفاده نمی‌شود. به‌طور معمول مراحل اول موشک‌ها پیش از جداشدن و روشن‌شدن موتورهای مرحله‌ی فوقانی، موتورهای خود را برای چند ثانیه خاموش می‌کنند.
ماسک می‌گوید اسپیس ایکس درجریان فرایند جداسازی مراحل، بیشتر موتورهای بوستر سوپرهوی را خاموش و سپس موتورهای مرحله‌ی فوقانی استارشیپ را به‌طور همزمان روشن خواهد کرد. پیامد تغییر جدید، افزایش توانایی باربری استارشیپ است که قبلا صد تن تا مدار نزدیک زمین بود. بااین‌حال اکنون برفراز بوستر سوپرهوی که قرار است پس از هر پرتاب بازیابی و دوباره شود، قطعه‌ای محافظ اضافه خواهد شد.
براساس اظهارات ماسک، بدیهی است که روشن‌سازی موتورهای مرحله فوقانی، درحالی‌که هنوز به مرحله‌ی اول چسبیده است، موجب آسیب‌دیدن بوستر می‌شود؛ درنتیجه اسپیس ایکس باید از قسمت بالایی سوپرهوی محافظت کند. اعمال این تغییر در طراحی، موجب بهبود تقریباً ۱۰ درصدی در ظرفیت حمل استارشیپ خواهد شد.
جداسازی مراحل موشک وقتی موتورهای بوستر از قبل خاموش شده‌اند، موجب ازدست‌دادن نیروی رانش می‌شود. درحالی‌که موشک به‌طور موقت به صعود در آسمان ادامه می‌دهد، کشش گرانشی زمین شروع به کاهش سرعت آن می‌کند. درنتیجه برای جلوگیری از این اتفاق باید پیش از خاموش‌شدن موتورهای بوستر، موتورهای مرحله فوقانی روشن شوند.
قطعه‌ی اضافی نصب‌شده در بالای بوستر سوپر هوی، دارای دریچه‌هایی است که به گاز فوق‌داغ موتورهای مرحله‌ی فوقانی امکان می‌دهند تا با خروج راحت از ساختار موشک موجب انفجار بوستر نشوند. به باور ماسک، آزمایش عملکرد این قطعه خطرناک‌ترین مرحله در پرواز بعدی خواهد بود.
تصویر هنری از محافظ نصب‌شده در بالای سوپرهوی. دریچه‌های این قطعه با هدایت گازهای داغ به بیرون از انفجار بوستر جلوگیری می‌کنند.
در پرتاب اول از بین ۳۳ موتور رپتور بوستر سوپرهوی، برخی روشن نشدند و برخی دیگر درحین پرتاب ازکار افتادند. به‌گفته‌ی ماسک، در این پرواز از موتورهایی استفاده شد که بیش از یک سال از ساخت و آزمایش آن‌ها می‌گذشت.
اما برای پرواز دوم، تیم‌های اسپیس ایکس درحال تغییر ورودی‌هایی هستند که گاز داغ غنی از متان را به‌منظور ترکیب با گاز غنی از اکسیژن به سمت محفظه‌ی احتراق هر موتور هدایت می‌کنند. طراحی قبلی مستعد نشتی بود؛ بدین صورت که گاز داغ می‌توانست به سوراخ‌های پیچ که برای اتصال ورودی به موتور استفاده می‌شوند، نفوذ کند. مهندسان طراحی بهبودیافته‌ای را برای ورودی موتور ارائه و گشتاور بیشتری به پیچ و مهره‌ها اضافه خواهند کرد تا نگرانی در مورد نشت گاز فوق داغ را برطرف کنند.
ماسک در اظهارات قبلی خود به برخی بهبودهای جدید دیگر برای پرواز آزمایشی بعدی استارشیپ اشاره کرده بود؛ از جمله کنترل‌های الکتریکی جهت رانش برای جایگزینی با سامانه‌ی هدایت هیدرولیک به‌کاررفته در پرتاب اول و همچنین محافظ قوی‌تر در اطراف هر یک از ۳۳ موتور رپتور سوپرهوی برای محافظت از آن‌ها در برابر انفجار موتورهای مجاور.
یکی از چشمگیرترین اتفاق‌ها پس از پرواز اول استارشیپ، ریزش تقریباً هزار متر مکعب بتن آرمه در زیر پایه‌ی سکوی پرتاب بود. درجریان آن پرتاب، انفجار قدرتمند موتورهای رپتور، حفره‌ای بزرگ در لایهی بتنی زیر جایگاه پرتاب به‌وجود آورد و تکه‌هایی از مواد را تا صدها متر دورتر پرتاب کرد. اسپیس ایکس اکنون دو صفحه‌ی فولادی ضخیم را برفراز لایهی جدید بتن آرمه نصب خواهد کرد که کانال‌هایی برای عبور آب و خروج آن از بالای خود دارند.
ماسک صفحه فولادی جدید را به سردوش غول‌پیکری وارونه تشبیه می‌کند که وقتی موشک روی سکو قرار دارد، آب را به سمت بالا پرتاب می‌کند تا با گرمای انبوه حاصل از روشن‌شدن بوستر مقابله کند. در پرواز بعدی استارشیپ همچنین قرار است موشک برای مدت کوتاه‌تری روی سکو بماند تا احتمال آسیب کاهش یابد.
وقتی در مورد ترسناک‌ترین چالش فنی باقی‌مانده برای برنامه‌ی استارشیپ پرسیده شد، ماسک با احتیاط پاسخ داد. او گفت هدف از پروازهای آزمایشی استارشیپ، «حل مجهولات» در مورد موشک است. بسیاری از این مسائل نامعلوم تا وقتی مهندسان داده‌های پرتابی واقعی را جمع‌آوری نکنند، حل‌شدنی نیستند.
یکی از موضوعاتی که ماسک در گفتگوی توییتری خود درباره‌اش صحبت نکرد، بررسی سامانه‌ی توقف پرواز موشک استارشیپ بود که پس از انحراف موشک از مسیر برنامه‌ریزی‌شده‌اش در پرتاب فروردین‌ماه، آن را منهدم کرد. اداره هوانوردی فدرال آمریکا به‌عنوان سازمانی که وظیفه دارد از بی‌خطر بودن موشک‌ها برای مردم اطمینان حاصل کند، باید هرگونه تغییر در سامانه‌ی انهدام استارشیپ را بررسی کند.
پرواز آزمایشی اولیه‌ی استارشیپ هیچ خطری برای اموال عمومی ایجاد نکرد؛ اما ماسک در آن زمان گفت ممکن است «تجدید صلاحیت» سامانه توقف پرواز بیش از حل سایر مشکلات موشک زمان ببرد. وی در گفتگوی اخیر خود نیز اذعان کرد که تعیین زمان پرتاب بعدی استارشیپ احتمالاً از عهده‌ی اسپیس ایکس خارج خواهد بود. وی گفت: «در اینجا متغیرهای زیادی وجود دارد که خارج از کنترل ما هستند.»
منبع: زومیت