سفر به ماه... از دروغ تا واقعیت

انسان از دیرباز آرزوی رفتن به فضای بیکران را در سر خود می‌پروراند. با پیشرفت علم و توسعه فضاپیماها در قرن بیستم، انقلابی در صنعت هوافضا به وجود آمد و مسابقه رفتن به فضا با هدف فرستادن نخستین انسان به ماه بین ایالات متحده آمریکا و شوروی سابق شروع شد.

کد خبر: ۵۲۷۷۵

تاریخ: ۲۶ مرداد ۱۳۹۴ - ۲۱:۰۲

محمد سرداری‌نژاد

شوروی در 12 آوریل سال 1961 میلادی با فرستادن یوری گاگارین به فضا این مسابقه را به نفع خود برد اما رئیس‌جمهور وقت آمریکا برای عقب نماندن از این قافله با کمال حیرت اقدام به ایراد سخنرانی درباره قدم زدن اولین انسان بر روی کره ماه کرد!! که ایراد این سخنرانی چیزی جز دروغی بزرگ نبود.
به گفته سازمان فضایی آمریکا سه فضانورد در 20 جولای 1969 میلادی در فضاپیمای آپولو11 به فرماندهی نیل آرمسترانگ به عنوان اولین انسان‌ها پا بر روی کره ماه نهادند که این ادعا موجب حیرت جامعه جهانی شد چرا که نه تنها در آن برهه از زمان بلکه در عصر جدید نیز انجام این کار عملی به نظر نمی‌رسید.
در این مطلب نحوه پرتاب فضاپیما، امکانات لازم برای پرتاب و همچنین مشکلاتی از قبیل گرانش، سوخت و... که بر سر راه فضاپیماهاست را بررسی و در آخر چند سوال بی‌پاسخ را طرح می‌کنیم و نتیجه‌گیری را برعهده خوانندگان می‌گذاریم.
1- ورود به فضا
نیروی شدید گرانش بزرگ‌ترین مشکل برای ماموریت‌های فضایی است. یک فضاپیما در شرایط خاصی از سرعت و جهت به فضا فرستاده می‌شود که به حداقل شتاب لازم برای غلبه بر گرانش، شتاب‌مداری می‌گویند. این شتاب 3g یعنی سه برابر شتاب گرانش زمین است. یک راکت قدرتمند به نام پرتابگر به فضاپیما کمک می‌کند تا بر نیروی گرانش غلبه کند. همه پرتابگرها دارای حداقل دو واحد راکت هستند. بخش اول باید فشار لازم برای جدا شدن از سطح زمین را تامین کند. برای این کار فشار این پایه باید متجاوز از وزن کل پرتابگر و فضاپیما باشد. پرتابگر این فشار را با سوزاندن سوخت و خارج کردن گاز ناشی از آن به دست می‌آورد. سوخت موتور این راکت‌ها ترکیب مخصوصی است به نام پروپلنت (Propellant). این سوخت ترکیبی از سوخت جامد، مایع و اکسیژنه، ماده‌ای که اکسیژن لازم برای سوخت را در فضا تامین می‌کند، است. معمولا از اکسیژن مایع به عنوان اکسیژنه استفاده می‌شود.
2- پیش‌رانش فضایی
هر روشی که برای شتاب دادن فضاپیماها و ماهواره‌ها استفاده می‌شود، یکی از روش‌های پیش‌رانش فضایی است.
روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند و به طور کلی پیش‌رانش فضایی حوزه بسیاری از تحقیقات حال حاضر در مرکز مهم فضایی دنیا است که نتیجه این تحقیقات بهبود روش‌های موجود و توسعه روش‌های جدید پیش‌رانش‌ فضایی است. مبنای تولید تراست در بسیاری از این روش‌ها شتاب دادن ذرات و اعمال عکس‌العمل آن در جهت مخالف به خود وسیله طبق قانون سوم نیوتن است؛ ولی در برخی روش‌های عمدتا در حال توسعه نیز از انرژی‌های موجود در طبیعت مانند انرژی ذرات بادهای خورشیدی یا انرژی مغناطیسی سیارات برای تولید تراست استفاده می‌شود که مزایای بسیار زیادی نسبت به روش‌های معمول دارد. همه فضاپیماها و ماهواره‌های کنونی از راکت‌های شیمیایی (سوخت جامد و سوخت مایع دوپایه Bipropellant یا ندرتا سوخت مایع دو پایه Monopropellant) برای پرتاب به مدار استفاده می‌کنند، اگرچه برخی پرتابگرها مانند
Pegasus Rocket ، Spaceship از موتورهای هواتنفسی در مرحله اول خود بهره می‌گیرند.
3- نحوه پرتاب فضاپیماها
برای پرتاب فضاپیماها، موشک‌های فضاپیمابر نیاز به برنامه‌ریزی بسیار دقیق دارند تا بتوانند این کار مهم را به دقت انجام دهند. اگر موشک فضاپیمابر کار خود را به درستی انجام ندهد، تمام هزینه‌هایی که برای صرف طراحی و ساخت ماهواره شده است به هدر می‌رود.
با توجه به نوع پرتابگرها، نحوه پرتاب فضاپیماها به فضا متفاوت است ولی بیشتر پرتابگرها به صورت چند مرحله‌ای عمل می‌کنند و همچنین تعداد مراحل در پرتابگرهای گوناگون متفاوت است. برای پرتاب فضاپیماها به پایگاه پرتاب نیاز است. پایگاه پرتاب مکانی است که تجهیزات لازم برای نصب، آماده‌سازی، سوختگیری، آزمایش‌های پیش از پرتاب موشک در آنجا تعبیه شده است. از آنجایی که برای هر موشک یا فضاپیمابرها تجهیزات آماده‌سازی و پرتاب به صورت ویژه و خاص طراحی و ساخته می‌شود، هر موشکی را نمی‌توان از هر پایگاهی پرتاب کرد. از این‌رو پایگاه‌های پرتاب را به سه دسته تقسیم می‌کنند: 1- پایگاه پرتاب نظامی 2- پایگاه پرتاب زیرمداری ۴- پایگاه پرتاب فضایی
یک پایگاه پرتاب فضایی نیازمند سالن مونتاژ، تجهیزات متنوع نصب، آزمایشگاه‌ها، سامانه حمل و نقل ویژه، مخازن سوخت و اکسیدکننده، مرکز کنترل پرواز و... هستند. پس نتیجه می‌گیریم برای پرتاب هر فضاپیما به فضا به چه امکاناتی نیاز است.
در لحظه پرتاب موتورهای راکت روشن می‌شود تا زمانی که نیروی فشارها ترکیب شده موتورها از وزن راکت بیشتر باشد. این نیرو منجر به تیکاف (Take off) فضاپیماها از پرتابگر می‌شود. در این هنگام یک راکت دیگر شروع به کار می‌کند و چند دقیقه بعد سوخت آن نیز به اتمام رسیده و جدا می‌شود. در صورت لزوم یک واحد کوچک راکت نیز روشن می‌شود تا شتاب‌مداری بدست آید. در پروسه پرتاب شاتل‌های فضایی (که از فضاپیمای آپولو11 به مراتب مجهزتر بودند) علاوه بر موتورهای اصلی راکت، موتورهای شتاب‌دهنده دیگری به نام بوستر با پروپلنت جامد وجود دارد که باعث سوختن پروپلنت مایع می‌شود. اما شاتل فضایی چیست؟‌ شاتل به سفینه‌هایی گفته می‌شود که برای ماموریت‌های فضایی ساخته می‌شوند. شاتل‌ها را در اصطلاح Space Transportation System به معنی سیستم حمل و نقل فضایی می‌گویند. طراحی و ساخت به گونه‌ای انجام می‌گیرد که حداقل انجام 100 ماموریت را بتواند انجام دهد. شاتل مثل یک راکت (موشک) پرتاب شده و مانند هواپیما فرود می‌آید. تاکنون هفت شاتل به وسیله NASA (سازمان فضایی آمریکا) تولید شده است که عبارت است از:
1- اینترپرایز 2- راه‌یاب 3- چلنجر 4- کلمبیا 5- دیسکاوری 6- آتلانتیس 7- اندیور
از این شاتل‌ها دو شاتل اولی فقط برای آزمایش ساخته شده بودند و اصلا به فضا نرفتند. در سال 1986 به خاطر ایجاد شعله در مخزن سوخت بیرونی شاتل چلنجر منفجر شد و تمام خدمه آن از بین رفتند. برنامه سفر با شاتل‌ها برای رفع اشکالات فنی چند سال به تعویق افتاد. بعد از این حادثه شاتل‌های فضایی باز هم به کار خود ادامه دادند تا اینکه در روز شنبه 12 بهمن 1381 در حدود ساعت 14 به وقت جهانی هفت فضانورد شاتل کلمبیا در پایان یک ماموریت 16 روزه علمی آماده می‌شدند که به زمین بازگردند، اما در کمال حیرت مردم، این فضاپیما به دلیل مشکلی در قسمت مخزن سوخت منفجر شد و از بین رفت. در واقع این دو شاتل به فضا رفته‌اند ولی در تمام ماموریت‌هایشان دچار سانحه شدند.
فقط سه شاتل دیسکاوری، آتلانتیس و اندیور به موفقیت رسیده‌اند و هم‌اکنون، همان‌طور که می‌دانید آخرین شاتل هم که اندیور است که به پارکینگ رفته و در بازنشستگی است.
اجزای حرکتی شاتل عمدتا عبارتند از:
1- دو موشک جامد تقویت‌کننده
2- مخزن سوخت بیرونی
3- سه موتور اصلی نصب شده روی مدارپیما
4- سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدارپیما
موشک‌های جامد تقویت‌کننده فراهم‌کننده بیشترین نیرو (حدود 71 درصد) برای بلند کردن شاتل فضایی از سکوی پرتاب هستند.
موشک‌های جامد آخرین بخشی هستند که پس از اجازه پرتاب روشن می‌شوند. چون پس از آتش گرفتن دیگر قابل خاموش کردن نیستند. ارتفاع هر یک از این موشک‌ها 46 متر و وزن آنها همراه سوخت جامد به 600 تن می‌رسد.
داخل هر یک از این موشک‌ها سوخت جامد- موتور احتراق- سیستم کنترلی رها شدن (جدا شدن از شاتل) و چتر فرود (برای فرود سالم در اقیانوس و استفاده مجدد از موشک‌ها) تعبیه شده است.
همان‌طور که ملاحظه کردیم شاتل‌های فضایی از لحاظ قدرت موتور، قدرت لانچر، میزان حمل سوخت و... بسیار پیشرفته‌تر از فضاپیماهایی بودند که تا به حال ساخته شده‌اند.
به طور کاملا خلاصه می‌توان گفت که تمام محدودیت‌هایی که در سیاره زمین برای پرتاب یک فضاپیما به فضا از قبیل غلبه بر نیروی گرانش (که مهم‌ترین جزء است و امکانات بسیار زیادی برای این کار لازم است)، سوخت کافی و...  وجود دارد در هر سیاره دیگری از جمله ماه نیز وجود دارد. به همین دلیل تمامی امکانات پرتاب فضاپیما (لانچر) نیز باید برای برگشت به زمین وجود داشته باشد که...
اما سوالات بی‌پاسخ
1- چگونه فضاپیمای آپولو 11 که در مقایسه با شاتل‌های فضایی دارای موتورهایی به نسبت ضعیف‌تر و مخزن سوخت کمتر بود توانست بعد از پرتاب به راحتی به سرعت فرار از زمین برسد و بر روی کره ماه فرود بیاید و دوباره از گرانش ماه فرار کند و دوباره وارد جو زمین بشود و با موفقیت کامل بر روی زمین فرود بیاید؟!!! اما 17 سال بعد شاتل چلنجر در موقع پرتاب منفجر شد؟! همچنین دومین شاتل (کلمبیا) نیز با وجود قریب به 30 سال بعد از آپولو 11 که حامل محموله انسانی بود در کمال ناباوری دچار سانحه شد و به فضا نرسید.
2- از زمان ماموریت آپولو 11 تا زمان حاضر 43 سال گذشته است. پس چرا بعد از آن ماموریت، دیگر هیچ انسانی پا بر روی کره ماه نگذاشته و تمامی فضانوردان به پیاده‌روی در مدارها بسنده می‌کنند؟
3- چند سال بعد از انجام ماموریت آپولو 11 خیلی از دانشمندان به انجام این ماموریت مشکوک شدند و از یک پدر روحانی درخواست کردند با کتاب مقدس مسیحیان (انجیل) به نزد آرمسترانگ برود و او قسم بخورد که این ماموریت را انجام داده است ولی هنگامی از او درخواست می‌شود که به انجیل قسم بخورد؛ این کار را
نمی‌کند.