مقایسه موشک جدید ناسا -SLS- با موشک افسانه‌ای ساترن ۵ که نخستین بار انسان را به ماه برد

موشک جدید ناسا که از مجسمه آزادی بلندتر است و هزینه ساخت آن 23 میلیارد دلار است، اکنون تنها چند هفته با اولین پرتاب خود فاصله دارد.

سیستم پرتاب فضایی عظیم (SLS) قرار است در 29 آگوست پرتاب شده و در یک ماموریت ۶ هفته‌ای فضاپیمای بدون سرنشین اوریون را به مدار ماه ببرد و برگرداند.

این اولین سفر از سه سفر برنامه‌ریزی شده به ماه خواهد بود که قرار است در نهایت برای اولین بار از دهه 1970، انسان ها را به سطح ماه باز می‌گرداند.

در جریان این برنامه ناسا که به عنوان برنامه آرتمیس شناخته می‌شود، اولین زن و اولین فرد رنگین پوست  تا سال 2025 روی ماه فرود خواهند آمد.

این موشک با وزن 2.5 میلیون کیلوگرم قادر به تولید تقریباً 40 مگان نیوتن نیروی رانش، معادل ساترن پنج Saturn V است، یعنی همان موشک بزرگی که در دوران آپولو ساخته شد و نخستین انسان‌ها یعنی نیل آرمسترانگ، باز آلدرین و مایکل کالینز را در سال ۱۹۶۹ به ماه رساند.

این دو موشک ممکن است با فاصله بیش از نیم قرن از هم ساخته شده باشند، اما علیرغم پیشرفت‌های تکنولوژیکی عظیم، SLS لزوماً Saturn V را در هر جنبه‌ای شکست نمی‌دهد و تحت الشعاع قرار نمی‌دهد.

فعلا ما نسخه SLS Block 1 را بررسی می‌کنیم که قرار است طی چند سال آینده تحت یک سری ارتقاء قرار گیرد تا بتواند محموله‌های سنگین تری را به مقصدهایی فراتر از مدار پایین زمین ارسال کند.

ناسا امیدوار است که موشک بزرگش  نه تنها فضانوردان را به ماه ببرد، بلکه در نهایت بتواند انسان‌ها را به مریخ و فراتر از آن ببرد.

Block 1 SLS حدود 98 متر ارتفاع دارد یعنی معادل یک ساختمان 23 طبقه، این در حالی است که ساترن پنج ۱۱۰ متر ارتفاع داست.

همچنین وزن آن کمتر است – ۲٫۵ میلیون کیلوگرم، در مقایسه با ۲٫۸ میلیون کیلوگرم.

ساترن پنج Saturn V یک موشک سه مرحله‌ای بود که توسط ناسا برای فرستادن فضانوردان به ماه در طول برنامه فضایی آپولو استفاده شد.

مرحله اول آن ۴۲ متری بود و می‌توانست بیش از 7.5 میلیون پوند نیروی رانش ایجاد کند.

پنج موتور موشک آن به مدت 2 دقیقه و 41 ثانیه می‌سوختند و فضاپیما را به ارتفاع 68 کیلومتری از سطح زمین می‌فرستادند.

سپس مرحله اول جدا می‌شد و بر زمین می‌افتاد، در حالی که مراحل دوم و بالایی به سفر خود ادامه می‌دهند.

تنها چند تقویت کننده مرحله اول Saturn V امروزه عملا استفاده می‌شوند که از زمان پروازهای آپولو که لغو شده‌اند به یادگار مانده‌اند.

از آن سو چهار موتور RS-25 SLS که در شاتل فضایی نیز مورد استفاده قرار گرفتند، می توانند 8.8 میلیون پوند (39.1 مگان نیوتن) نیروی رانش تولید کنند که 15 درصد بیشتر از 7.6 میلیون پوند (34.5 مگان نیوتن) ساترن پنج است.

SLS از نظر رانش، قدرتمندترین موشکی خواهد بود که تا به حال ساخته شده است. همچنین حداکثر سرعت آن 39500 کیلومتر در ساعت است. در مقایسه ساترن پنج 28000 کیلومتر در ساعت می‌توانست سرعت داشته باشد.

ممکن است این مبلغ شگفت‌انگیز باشد، اما 23 میلیارد دلار صرف توسعه و ساخت SLS شده است، یعنی حتی با در نظر گرفتن تورم این مبلغ، معادل نیمی از هزینه‌ای است که برای Saturn V صرف ش.

هزینه ساخت و توسعه ساترن پنج در دهه 1960 حدود 6.4 میلیارد دلار بود که با پول امروزی حدود 51.8 میلیارد دلار می‌شود.

با این حال، قابل توجه است که ساترن پنج تنها در شش سال از مرجله طراحی روی کاغذ به پرواز رسید× در ژانویه 1961 وارد توسعه رسمی شد و برای اولین بار در نوامبر 1967 به فضا پرتاب شد.

این موشک که زاییده فکر مهندس آلمانی الاصل ورنر فون براون بود، قبل از بازنشستگی 13 بار با موفقیت پرتاب شد.

طرح SLS در سال 2011 رونمایی شد. هشت سال پیش وارد مرحله توسعه رسمی شد. بنابراین، علیرغم پیشرفت‌های تکنولوژیکی متعدد در پنج دهه و نیم گذشته، هنوز بیشتر از زمان فون براون توسعه آن طول کشیده است.

بسیاری از تاخیرها ناشی از مشکلات خود SLS بوده است، در حالی که برنامه آرتمیس Artemis نیز با مشکلاتی در توسعه لباس‌های فضایی و سیستم‌های فرودگر انسانی که خدمه را به سطح ماه می‌برد، دچار مشکل شده است.

برای کاهش هزینه و زمان توسعه، آژانس فضایی ایالات متحده همچنین در ساخت موشک از نسخه ارتقایافته سخت افزار  امتحان پس داده شاتل فضایی و سایر برنامه های اکتشافی هم استفاده کرد. یعنی برخی از بخش‌های موشک جدید هستند و برخی ارتقایی از سخت‌افزارهای قبلی.

اگرچه ساترن پنج ممکن است هزینه بیشتری برای توسعه و ساخت داشته باشد، اما از سوی دیگر پرتاب هر فروند از آن، چندان گران نبود.  هزینه هر پرتاب آن در سال 1969  حدود 185 میلیون دلار بود که معادل 1.49 میلیارد دلار پول امروزی می‌شود در حالی که تخمین زده می شود هزینه پرتاب SLS نزدیک به 4.1 میلیارد دلار باشد.

«مگا موشک» جدید ناسا عمدتا یک مرحله‌ای است و  دو تقویت کننده موشک جامد دارد. البته یک مرحله فوقانی به نام مرحله پیشرانه برودتی موقت هم دارد. پس از این نظر هم با موشک سه مرحله‌ای ساترن پنج تفاوت دارد. ساترن پنج از تقویت کننده‌ها استفاده نمی‌کرد.

فناوری سوخت جامد دهه 60 هنوز خیلی خوب نبود، بنابراین ساترن پنج از مخلوطی از نفت سفید، اکسیژن مایع و هیدروژن مایع نیرو می‌گرفت.

موشک‌های بوستر سوخت جامد شاتل SLS حاوی پیشرانه پلی بوتادین آکریلونیتریل هستند و بیش از 75 درصد نیروی رانش  را در دو دقیقه اول پرواز صرف می‌کنند.

مرحله اصلی آن، 730000 گالن هیدروژن مایع فوق خنک و اکسیژن مایع دارد که سوخت موتورهای RS-25 را تامین می کند.

نسل جدید ماژول خدمه SLS که با نام اوریون Orion شناخته می‌شود، به جای سه فضانورد در بالای ساترن پنج، از چهار فضانورد پشتیبانی می‌کند.

گرچه پایان این ماه اولین پرتاب SLS انجام خواهد شد، اما این دومین باری است که پرتاب کپسول اوریون صورت خواهد گرفت، چرا که در دسامبر 2014 در یک پرواز آزمایشی، این فضاپیما با یک موشک دلتا هوی چهار ULA Delta IV Heavy به فضا رفت.

در نخستین پرتاب اوریون با SLS به جای سرنشین، آدمک‌هایی در درون آن قرار داده می‌شوند.

این آدمک‌ها برای شبیه‌سازی وزن انسان در درون اوریون قرار داده می‌شوند و به دانشمندان و مهندسان، بینشی در مورد عملکرد پرواز می دهند، بدون اینکه انسانی را در معرض خطر قرار دهد.

کپسول آپولو یک کامپیوتر داشت، اما اوریون مجهز به دو کامپیوتر پرواز اضافی است که به طور همزمان کار می کنند. در ضمن دو کامپیوتر اضافی هم پیشبینی شده است.

این کامپیوترها حافظه و سرعت بیشتری نسبت به رایانه های دوران آپولو دارند.  ناسا می گوید که آنها 20000 برابر سریعتر عمل می کنند و ظرفیت حافظه 128000 برابر بیشتر است.

SLS قرار است بتواند حدود ۲۵۴ تن بار را به مدار پایین زمین ببرد. در مقایسه، ساترن پنج می توانست ۱۱۸ تن بار را به مدار پایین زمین ببرد.

در عین حال مقدار باری که این دو می‌توانند به مدار ماه ببرند به ترتیب ۲۷ تن و ۴۱ تن است.

پس در اینجا ساترن پنج برنده است. اما انتظار می‌رود که قابلیت بارگیری SLS ارتقا پیدا کند.

با این حال، آنچه مهم‌تر است، لزوماً حداکثر باری که یک وسیله  می‌تواند ببرد نیست، بلکه هزینه‌ای است که برای انجام این کار لازم است.

اگر ماموریت آرتمیس اول موفقیت آمیز باشد، ناسا آرتمیس دوم را در اوایل سال 2024 به سفری دور ماه می فرستد، این بار با خدمه انسانی.

ماموریت Artemis II قصد دارد چهار فضانورد را به مدت حداکثر ۲۱ روز به نزدیکی ماه بفرستد.

هر دو ماموریت پروازهای آزمایشی برای نشان دادن فناوری و توانایی‌های Orion و SLS هستند.

از یاد نبریم که هنگام آزمایش ساترن پنج، قبل از شروع مجموع ماموریت‌های آپولو، ناسا با یک تراژدی بزرگ در ژانویه 1967 روبرو شد. زمانی که ۳ فضانورد به نام‌های گاس گریسوم، اد وایت و راجر شافی در حال انجام شبیه سازی بر روی سکوی پرتاب در فلوریدا بودند، یک آتش سوزی ناگهانی در کپسول آنها رخ داد و هر سه را کشت.

این فاجعه باعث شد که ناسا تمام جنبه‌های برنامه را دوباره بررسی کند و بسیاری از سیستم‌های فضاپیما را دوباره طراحی کند، به این معنی که نخستین ماموریت آپولو تا اکتبر 1968 به تاخیر افتاد.

آیا SLS و ساترن پنج رقبایی دارند؟

بله وجود دارد. ایلان ماسک با استارشیپ تبلیغ زیادی کرده به خصوص که موشک او قابل استفاده مجدد است.

استارشیپ ترکیبی از موشک و فضاپیما است که ۱۲۰ متر ارتفاع دارد.

از آنجایی که موشک قابل استفاده مجدد خواهد بود، پس از پرتاب به زمین می‌تواند بازگردد و پس از پر شدن مجدد با سوخت پیشران، مدت کوتاهی بعد دوباره پرتاب شود.

این یک پیشرفت بزرگ است زیرا هزینه پرتاب موشک را کاهش می‌دهد و از پرتاب شدن قطعات در دریا یا سوختن در جو زمین مانند سایر سیستم‌های پرتاب جلوگیری می‌کند.

فضاپیمای استارشیپ بر فراز موشکی به نام Super Heavy قرار خواهد گرفت.  این موتور  حدود 32 موتور رپتور دارد و  بیش از 16 میلیون پوند نیروی رانش ایجاد می‌کند.

ماسک امیدوار است از استارشیپ برای سفرهای طولانی مدت به مریخ و بازگشت از آن استفاده شود که ممکن است در هر مسیر رفت و برگشت آن تا 9 ماه طول بکشد.

اولین پرواز آزمایشی مداری استارشیپ اسپیس ایکس در اوایل ماه آینده برنامه‌ریزی شده است.

با این حال، این فقط ایالات متحده نیست که به دنبال ساخت موشک های بزرگ است.

چین همچنین در حال برنامه ریزی برای توسعه جدیدترین، بزرگ‌ترین و جسورانه ترین نسخه از سری موشک های Long March خود است.

لانگ مارس 9 نسخه چینی  از SLS خواهد بود: یک موشک فوق سنگین با هدف قرار دادن قطعات بزرگ در  مدار و  کمک به ساخت ایستگاه تحقیقاتی بین‌المللی در مدار ماه مشترک چین و روسیه.

این موشک از همان سوخت (اکسیژن مایع متان یا متالوکس) استارشیپ اسپیس ایکس استفاده می کند.

گزارش ها حاکی از آن است که لانگ مارس 9 می‌تواند ۱۴۰ تا ۱۵۰ تن بار را به مدار پایین زمین ببرد.

همچنین صحبت‌هایی مبنی بر اینکه روسیه در حال ساخت موشک بزرگ خود است نیز وجود دارد.