نجوم وفضا

بروس مک‌اندلس، فضانورد پیشین ناسا، یکی از معروف‌ترین فضانوردان دوره شاتل‌هاست. آزمایش معروف وی با صندلی موتوردار فضایی به تصویری فراموش نشدنی از آزمایش‌های انسان در مدار زمین تبدیل شده است. بروس مک‌اندلس متولد 1937 است. او سال 1984 اولین سفر فضایی‌اش را به همراه شاتل فضایی چلنجر انجام داد و در همین پرواز بود که سامانه مستقل پروازی فضانوردان را به آزمایش گذاشت. او دوباره و در سال 1990 با شاتل فضایی دیسکاوری به مدار زمین رفت؛ ماموریتی که به دلیل انتقال تلسکوپ فضایی هابل به مدار زمین در تاریخ ماندگار شد.

جمعه گذشته شاتل فضایی آتلانتیس برای آخرین بار محوطه پرتاب مرکز فضایی کندی را به لرزه در آورد تا کتاب شاتل های فضایی برای همیشه بسته شود. به‌همین‌مناسبت از بروس مک‌اندلس خواستیم تا برای خوانندگان جام‌جم، یادداشتی درباره پایان دوره شاتل‌ها بنویسد. توجه شما را به این یادداشت جلب می‌کنیم.

هر نوع نگاهی به گذشته شاتل‌ها باید با یادآوری این نکته آغاز شود که این برنامه در اصل با نام «سامانه حمل و نقل فضایی ملی» یا «The National Space Transportation System» آغاز شد. این نام در حقیقت اشاره‌هایی در دل خود دارد. حرف تعریف در این عبارت یا همان The در واقع نشان‌دهنده این بود که این برنامه تنها برنامه از این دست باید باشد و کلمه ملی در آن نشان‌دهنده این واقعیت بود که این برنامه باید به همه پرتاب‌های ایالات متحده توسعه پیدا کند و پاسخگوی نیاز همه مشتریان فضایی آمریکا باشد. در نتیجه این برنامه که NSTS خوانده می‌شد باید تنها راه ورود به فضا برای مشتریان فضایی آمریکایی (یعنی سازمان‌هایی مانند ناسا، سازمان‌های نظامی، NOAA، سازمان‌های تجاری و علمی و همه و همه) باشد و همچنین تا جایی که می‌تواند بازار بین‌المللی این امور را نیز به دست گیرد و مشتریان بین‌المللی پیدا کند. بر مبنای همین دیدگاه بود که برنامه اولیه از 500 پرواز فضایی در این برنامه برای 10 سال نخست آن صحبت می‌کرد که تقریبا معادل یک پرواز در هر هفته بود. من نسبت به این‌که بتوانیم به 50 پرواز در هر سال دست پیدا کنیم بدبین بودم، اما فکر می‌کردم رسیدن به 25 پرواز در سال امری شدنی و ممکن است. این تعداد پرواز برای این‌که بتوانیم هزینه‌های هر پرواز و همچنین نرخ فرستادن تجهیزات به ازای هر کیلوگرم به فضا را کاهش دهیم ضروری بود. برای این‌که هزینه هر پرواز به عدد معقولی کاهش پیدا کند چاره‌ای جز افزایش تعداد پرواز‌ها نبود تا بودجه کل سرشکن شود.

حادثه انفجار شاتل چلنجر (در ماموریتSTS 51-L)‌ تمام این داستان را در دو جهت تغییر داد. کمیسیون تحقیق درباره این حادثه به سرپرستی وزیر امور خارجه سابق ویلیام پ.راجرز، در گزارش نهایی خود توصیه کرد که ناسا نباید جان انسان‌ها (منظور خدمه شاتل‌های فضایی بود ) را برای حمل محموله‌هایی به فضا که می‌توان آنها را با راکت‌های غیرسرنشین‌دار به فضا فرستاد، در خطر قرار دهد و همچنین نباید با اعزام فضانوردان غیرحرفه‌ای نظیر معلمان، روزنامه‌نگاران و سیاستمداران، خدمه و خود آنها را با خطر مواجه کرد (در پرواز چلنجر برای اولین بار یک معلم به همراه تیم فضانوردان عازم مدار زمین بود). از سوی دیگر، وقفه 2سال و نیمه‌ای که بعد از این حادثه و به واسطه تحقیق روی آن و ارتقای مهندسی شاتل، در این برنامه افتاد نیازمند این بود که سیستم‌های پرتابگر جایگزینی معرفی شده و مورد استفاده قرار گیرند. سامانه‌هایی نظیر تایتان (Titan340) تا بتوان این شکاف و خلأ را پر کرد. با این چشم‌انداز بود که دیگر هیچ گاه شاتل‌های فضایی نتواستند به جایی برسند که از نظر مالی مقرون به صرفه باشند.

با وجود این شاتل‌های فضایی از بسیاری جهات یک دستاورد فنی بی‌نظیر به شمار می‌روند که رکوردهای بی‌نظیری به دست آورده‌اند:

1 ـ شاتل‌ها اولین سیستم پرتابه‌های فضایی بودند (و هستند) که بخش عمده‌ای از آنها قابل استفاده مجدد است و توانسته‌اند 135 ماموریت را به انجام برسانند.

2 ـ آنها این قابلیت را دارند که حجم زیادی از محموله‌ها را از مدار زمین به زمین بازگردانند و این چیزی است که هیچ سامانه دیگری حتی به آن نزدیک هم نشده است. شاتل‌ها در پایان ماموریت بر روی باند، فرود می‌آیند.

3 ـ این سامانه از موتورهای دارای قابلیت بالا و قابل استفاده مجدد هیدروژن مایع،‌ اکسیژن مایع استفاده می‌کنند.

4 ـ این سامانه نخستین پیشگام هواپیماهای بزرگی بود که از سیستم‌های ناوبری دیجیتال استفاده می‌کردند و بعد‌ها در نسل هواپیماهای غول‌پیکر مانند بوئینگ 777 و ایرباس A320 مورد استفاده قرار گرفت.

5 ـ این شاتل‌ها قابلیت به همراه بردن تعداد زیادی خدمه پروازی (بیش از 8 نفر) را داشتند و به آنها حریم خصوصی قابل قبولی را ارائه می‌کردند که بویژه در پروازهایی که حضور همزمان زنان و مردان را نیاز داشت، کارآمد بود و همچنین می‌توانستند از 5 راهپیمایی فضایی پشتیبانی کنند. (نظیر آنچه در ماموریت تعمیر هابل مورد استفاده واقع شد.)

6 ـ در این شاتل‌ها برای اولین بار از سامانه سپر حرارتی استفاده شد که در آن کاشی‌هایی مخصوص، دمای زیاد ناشی از برخورد با جو زمین را تابش می‌کردند و این خلاف نمونه‌های قبلی بود که با جذب گرما و سوختن و فدا شدن، از محموله فضایی محافظت می‌کردند.

7 ـ شاتل‌ها قابلیت شکار و بازیابی ماهواره‌های کوچک را از مدارهای پایین داشتند (مانند WESTAR6 یا‌PALAPA B-2 ) و همین‌طور امکان تعمیر و ارتقای ماهواره‌های معیوب در مدار زمین را عرضه می‌کردند (مانند Solar Maximum Observatory، SYNCOM IV-3،INTELSAT VI-F3)‌

اما در کنار این محسنات،‌ شاتل‌ها از نقاط ضعفی هم رنج می‌بردند که مهم‌ترین آنها نبود یک سیستم فرار مطمئن بود. بعد از 4 پرواز آزمایشی اولیه که درآنها سیستم صندلی فرار (مشابه صندلی جت‌های جنگی) برای 2 فضانورد در نظر گرفته شده بود، ناسا اعلام کرد شاتل‌ها به اندازه هواپیماهای مسافربری خطوط تجاری از امنیت برخوردارند. این باور تا زمان حادثه چلنجر باقی ماند. در آن هنگام اما دیگر طراحی یک سیستم فرار کارآمد و موثر هم خیلی دیرهنگام و هم خیلی هزینه‌بر ارزیابی شد. خود من تنها یک‌بار و در سال 1961 (در نیروی هوایی) بود که به سیستم نجات احتیاج پیدا کردم، اما بی‌نهایت خوش‌شانس و خوشحالم که آن سیستم در آن موقع به خوبی عمل کرد.

نکته: آزمایش معروف بروس مک‌اندلس، با صندلی موتوردار فضایی به تصویری فراموش نشدنی از آزمایش‌های انسان در مدار زمین تبدیل شده است

یکی دیگر از نقاط ضعف شاتل‌های فضایی در این بود که نمی‌توانستند مراحل فرود را به طور کاملا اتوماتیک به انجام برسانند. اگرچه در طراحی شاتل‌ها این مورد از ابتدا مد نظر قرار گرفته بود و این سفینه‌ها به سیستم‌های مورد نیاز این کار نظیر سیستم پویش مایکروویوی فرود (MSBLS)‌ و تمام سیستم‌های مورد نیاز محاسباتی کابین مجهز شده بود، اما هیچ‌گاه از این قابلیت استفاده نشد. در تمام فرودهای شاتل‌ها، فرمانده فضاپیما یکی، دو دقیقه از فرود بر باند، کنترل دستی شاتل را به دست می‌گرفت. اگرچه انجام چنین فرودی بسیار جذاب است، اما از نظر مالی هم بسیار گران درمی‌آید. چراکه خلبانان شاتل نیازمند طی کردن دوره‌های تخصصی و حرفه‌ای برای این کار هستند. این نکته مهمی است و در نظر داشته باشید فضانورد آینده‌ای که از ماموریت 5‌/‌2ساله به مقصد مریخ قرار است به زمین بازمی‌گردد دارای توانایی‌ها و دقت فضانوردی که از یک ماموریت 2 هفته‌ای در مدار نزدیک زمین به خانه برمی‌گردد، نیست و توانایی فرود خودکار باید مورد توجه جدی قرار می‌گرفت.

از سوی دیگر، شاتل‌های فضایی هیچ‌گاه بیش از مدارهای ارتفاع پایین (LEO) به عمق فضا نفوذ نکردند. با توجه به وزن فضاپیما، پیچیدگی‌های پرتاب آن که شامل مواردی مثل تانک‌های بیرونی سوخت و امثال آن می‌شد و همین‌طور علی‌رغم سیستم موتورهای قابل مانور در فضا و سامانه بال‌ها و ساختار آیرودینامیک مناسب فرود، این شاتل‌ها در دنیای واقعی برای سفر به مدار ماه و برگشتن از آن بسیار سنگین بودند. ضمن این‌که سرعت بالاتری که سفینه در هنگام بازگشت از ماه و در زمان ورود به جو زمین با آن مواجه می‌شد، در مقایسه با سرعتی که ناشی از بازگشت مرحله به مرحله از مدارهای کم‌ارتفاع (چیزی در حدود 300 تا 500 کیلومتری سطح زمین) بود، عملا باعث تولید حرار‌ت بیشتری می‌شد و سپر‌های حرارتی شاتل می‌بایست قادر به دفع 40 درصد انرژی بیشتر باشند که این کار بدون بازنگری اساسی در طراحی‌ها و نوسازی مجدد جدی شاتل غیرممکن بود. در نتیجه تمایل ایالات متحده به سفر به دوردست و گسترده‌تر کردن مرزهای فضا برای انسان و سفر به سیارک‌ها، اقمار مریخ و در نهایت فرود بر روی مریخ نیازمند ابزار دیگر و سیستم دیگری بود.

بر مبنای فرهنگ رایج در ایالات متحده، دولت تنها باید مسوولیت چیزهایی را بر عهده بگیرد که بخش خصوصی از انجام آن عاجزند و کارآفرینان مستقل نمی‌توانند از عهده آن برآیند. ما اکنون در صنایع فضایی به جایی رسیده‌ایم که بخش خصوصی توانایی ساخت و کنترل پرتابه‌های فضایی، سیستم حمل و نقل بار به ایستگاه فضایی و حتی سفرهای سرنشین‌دار را به دست آورده است. برای مثال یک نمونه بدیع سیستم حمل و نقل فضایی که قابل مقایسه با سامانه‌های پرتاب فضایی آرین اروپایی سیستم H-II ژاپنی است، سامانه‌ای است که از ایده‌های مطرح شده در رقابت ایکس‌پرایز نشات گرفت و بخش خصوصی آن را ساخته است. سیستمی به نام اسپیس – ایکس فالکون 9 (Space-XFalcon 9) ‌به همراه سامانه محموله بار اژدها (Dragon) که انتظار می‌رود ‌ اواخر سال 2011 اولین پرواز خود را انجام دهد. درمورد سفرهای سرنشین‌دار اگرچه پیش از این تلاش‌هایی توسط بخش خصوصی انجام شده است، اما این تلاش‌ها زیر سایه شبح سنگین شاتل‌های فضایی مورد توجه جدی قرار نمی‌گرفت و علاقه سرمایه‌گذاران را جلب نمی‌کرد. حداقل حسن بازنشستگی شاتل‌های فضایی این است که این محدودیت را از پیش پای سرمایه‌گذاران پروازهای فضایی سرنشین‌دار بخش خصوصی برمی‌دارد. با وجود این‌که استرس و فشارهای عصبی ناشی از پرواز و بازگشت مجدد به زمین بر روی خدمه تا حداقل کاهش پیدا کرده تا افراد معمولی توان سفر به فضا را داشته باشند و حتی دجان گلن 76 ساله به عنوان تکنیسین پرواز دوباره با شاتل‌ها به فضا و بدون هیچ مشکلی سفر کرد، اما همه اینها باعث نشد تا درها به روی پروازهای افراد بخش خصوصی یا همان توریسم فضایی باز شود. تاکنون چند نفری به عنوان توریست فضایی چنین سفری را تجربه کرده‌اند؛ افرادی که عملکرد آنها در هنگام این سفر بسیار قابل احترام بوده است.

برنامه کانسلیشن (صورت فلکی) با وجود همه معایبی که داشت، به عنوان سیستم جامع و کاملی معرفی شد که بتواند ما را به ماه برگرداند. عنصر حیاتی این برنامه، بخش اوریون این مجموعه بود که اکنون به بخش چندکاربردی خدمه تغییر نام داده است. این بخش امکان ماموریت‌هایی در مدارهای دورتر از مدارهای نزدیک زمین یا LEO را فراهم می‌کرد، اما می‌توان آن را برای ماموریت به ایستگاه فضایی و برعکس مورد استفاده قرار داد. نخستین آزمون پرواز بدون سرنشین آن برای سال 2013 برنامه‌ریزی شده است، اما می‌توان انتظار داشت و به مصلحت است که با وضعیت فعلی این روند سرعت داده شود. یکی از توصیه‌های دومین کمیسیون آگوستین با عنوان در جستجوی پروازهای سرنشین‌دار فضایی ارزشمند برای آمریکا که ‌ سال 2009 منتشر شد، این بود که ایالات متحده باید ابتدا توانایی‌های خود در حوزه حمل و نقل فضایی را به طور گسترده‌ای گسترش دهد و پس از این توسعه اهداف بعدی سفرهای فضایی خود را مشخص کند. اکنون آمریکا مسیر خود در فضا را در زیر سایه این راهکار ادامه می‌دهد. در میان‌مدت، ما به همراه شرکای بین‌المللی خود ساخت ایستگاه فضایی را به پایان رسانده‌ایم؛ ایستگاهی که با حضور دایم 6 خدمه بر عرشه‌اش به فعالیت ادامه می‌دهد. اکنون زمان آن است که در این ایستگاه به تحقیقات و درو کردن حاصل سرمایه‌گذاری خود بپردازیم و در همان هنگام نسل بعدی سامانه‌های فضایی و اکتشافی را توسعه داده و تکمیل کنیم.

پوریا ناظمی ‌/ جام جم