تکامل راکت‌های اسپیس ایکس به روایت تصویر

اسپیس‌اکس در سال ۲۰۰۲ متولد شد؛ زمانی که بنیان‌گذارش، ایلان ماسک اولین قدم‌ها را در راستای بلندپروازی‌اش برای سفر به ماه برداشت. امروز، این کمپانی بسیار فراتر از یک استارتاپ فضایی است.

این کمپانی در هاوتورن کالیفرنیا به طور منظم از راکت‌های خود به طور مجدد استفاده می‌کند، با استفاده از فضاپیمای دراگون (Dragon) محموله به ایستگاه فضایی می‌فرستد و فضانوردان ناسا و دیگر آزانس‌های فضایی را نیز راهی فضا می‌کند. همچنین اسپیس‌اکس راکت عظیم فالکون هوی (Falcon Heavy) را پرتاب کرده و برنامه دارد تا راکت‌هایی بزرگتر از این را به ماه، فضا و مقاصد دیگر بفرستد: استارشیپ و تقویت‌کننده سوپر هوی (Super Heavy booster) آن.

در ادامه به بررسی تاریخ راکت‌های اسپیس‌اکس و توسعه فضاپیماهای آن می‌پردازیم.

فالکون ۱

فالکون ۱ (Falcon 1) اولین راکتی بود که اسپیس‌اکس ساخت. این راکت ظرفیت حمل ۶۷۰ کیلوگرم بار به مدارهای پایین زمین داشت و از سال ۲۰۰۶ تا ۲۰۰۹ مورد استفاده قرار گرفت.

بعد از سه پرتاب ناموفق، فالکون ۱ در تاریخ ۲۹ سپتامبر ۲۰۰۸ (۸ مهر ۱۳۸۷) یک محوله تستی را به فضا فرستاد. این راکت در پنجمین و آخرین پرتاب خود در تاریخ ۱۴ جولای ۲۰۰۹ (۲۳ تیر ۱۳۸۸) ماهواره RazakSAT، یک ماهواره دیدبانی زمین را به مدار زمین فرستاد.

راکت‌های فالکون ۱ از جزیره اوملک (Omelek)، بخشی از آب‌سنگ حلقوی کواجالین (Kwajalein Atoll) در اقیانوس آرام، به فضا پرتاب می‌شدند. این راکت ۲۱ متری تنها یک موتور داشت (به خاطر همین نامش فالکون «۱» بود) و با سوخت اکسیژن مایع و نفت سفید مخصوص راکت کار می‌کرد.

و در صورتی که این پرسش برای شما به وجود آمده باشد، ایلان ماسک راکت‌های خود را با الهام از کشتی فضایی «میلینیوم فالکون» در سری فیلم‌های جنگ‌های ستاره‌ای نام‌گذاری کرده است.

توسعه فالکون ۹

اسپیس‌اکس توجه چندین کمپانی که به دنبال راکت‌هایی با ظرفیت بیشتر بودند را جلب کرد. کمپانی ایلان ماسک ابتدا قصد داشت تا یک راکت متوسط به نام فالکون ۵ بسازد، اما در عوض مستقیم سراغ کار روی فالکون ۹ (چون اولین مرحله آن از ۹ موتور بهره می‌گرفت) رفت.

این راکت می‌تواند محموله‌ای به وزن ۱۳۱۵۰ کیلوگرم را به مدار پایین زمین بفرستد. فالکون ۹ یک راکت دو مرحله‌ای با ۷۰ متر ارتفاع و ۳/۷ متر عرض است. اسپیس‌اکس برای اولین بار در سال ۲۰۰۵ آغاز به تبلیغ برنامه اش برای فالکون ۹ کرد و اولین فالکون ۹ را در ۷ ژوئن ۲۰۱۰ (۱۷ خرداد ۱۳۸۹) از پایگاه نیروی هوایی دماغه کاناورال (Canaveral) در فلوریدا به پرواز در آورد.

اولین مشتریان این راکت شامل بیگلو اروسپیس (Bigelow Aerospace)، آوانتی کامیونیکیشنز (Avanti Communications) و مک‌دونالد دتوایلر و شرکاء (MacDonald, Dettwiler and Associates) بودند.

استفاده مجدد از راکت‌ها

از همان آغاز کار روی فالکون ۹، اسپیس‌اکس به استفاده مجدد از طبقه اول راکت‌ها علاقمند بود تا از این راه هزینه‌ها را کاهش دهد.

با این وجود، اولین تست‌های فرود ناموفق بودند. اسپیس‌اکس در اولین، دومین و ششمین پرواز فالکون ۹ تلاش کرد تا فرود تقویت‌کننده را کنترل کند، اما در همه موارد، این طبقه در اقیانوس سقوط کرد.

اسپیس‌اکس سرانجام در تاریخ ۱۸ آوریل ۲۰۱۴ (۲۹ فروردین ۱۳۹۳) در نهمین پرواز فالکون ۹ (و چهارمین تلاش برای فرود کنترل شده) موفق شد تا به فرود کنترل شده روی اقیانوس دست یابد. این یک قدم بنیادی در مسیر دستیابی به قابلیت استفاده مجدد بود.

اولین فرود موفق راکت فالکون ۹ در تاریخ ۲۱ دسامبر ۲۰۱۵ (۳۰ آذر ۱۳۹۴) روی پد اسپیس‌اکس در ناحیه فرود ۱ در پایگاه نیروی هوایی دماغه کاناورال در فلوریدا محقق شد.

رویای اژدها

اسپیس‌اکس ۱۸ ماه آغازین توسعه فضاپیمای دراگون را پشت پرده نگه داشت. سپس در ماه مارس ۲۰۰۶، این کمپانی رسما و زمانی که پروپوزالی را برای برنامه نمایشی خدمات حمل و نقل فضایی تجاری (COTS) ناسا ثبت کرد، دراگون را به طور عمومی رونمایی نمود. هدف نهایی توسعه یک فضاپیمای خصوصی بود که محموله‌ها را به ایستگاه فضایی بین‌المللی حمل کند.

پس از این که اسپیس‌اکس توانایی خود در پیش‌روی طبق برنامه زمانی را نشان داد، ناسا در ماه دسامبر ۲۰۰۸ دراگون اسپیس‌اکس را به عنوان یکی از عرضه‌کنندگان تجاری خدمات حمل و نقل محموله به ایستگاه فضایی برگزید. (کمپانی دیگر اوربیتال ساینسس (Orbital Sciences) بود که بعدها به اوربیتال ATK تغییر نام داد و در حال حاضر با نام نورت‌روپ گرامن (Northrop Grumman) فعالیت می‌کند.)

ارزش قرارداد اسپیس‌اکس در آن سال حداقل ۱/۶ میلیارد دلار بود، با گزینه‌هایی که آن را تا ۳/۱ میلیارد افزایش می‌داد؛ این کمپانی از آن زمان یک قرارداد جدید نیز برای خدمات انتقال محموله ثبت کرده است.

ماسک تایید کرده که نام دراگون را با الهام از ترانه Puff the Magic Dragon انتخاب کرده است.

پروازهای اولیه دراگون

دراگون در ۸ دسامبر ۲۰۱۰ (۱۷ آذر ۱۳۸۹) در اولین تلاش خود با موفقیت پرواز کرد. سپس در تاریخ ۲۲ می ۲۰۱۲ (۲ خرداد ۱۳۹۱)، برای یک تست مهم به فضا پرتاب شد: اتصال به ایستگاه بین‌المللی فضایی.

دراگون سه روز بعد، علی‌رغم مشکلی در سیستم لیزری که فاصله فضاپیما تا ایستگاه را اندازه‌گیری می‌کرد، با موفقیت ایستگاه فضایی متصل شد. این رویداد مهم توجهات جهانی را به خود جلب کرد، چون برای اولین بار یک فضاپیمای خصوصی به ایستگاه فضایی متصل می‌شد.

اسپیس‌اکس از آن زمان سفینه‌های بدون سرنشین دراگون را ارتقا داده تا حداقل برای دو پرواز قابل استفاده باشند.

گرس‌هاپر

گرس‌هاپر (Grasshopper) یک راکت آزمایشی ۳۰ متری بود که در سایت مک‌گرگور در تگزاس به پرواز در آمد و تجربه بیشری را برای اسپیس‌اکس در فرود عمودی تقویت‌کننده‌ها فراهم کرد.

با این که گرس‌هاپر به اندازه دیگر برنامه‌های اسپیس‌اکس توجه رسانه‌ها را جلب نکرد، کلیدی بود برای توسعه قابلیت استفاده مجدد طبقه اول فالکون ۹.

راکت گرس‌هاپر هشت پرواز آزمایشی در سال‌های ۲۰۱۲ و ۲۰۱۳ داشت، که آخرین پرواز تا ارتفاع ۷۴۴ متری بالا رفت.

بعد از آن برنامه گرس‌هاپر متوقف شد تا اسپیس‌اکس بتواند منابع بیشتری را روی توسعه فالکون ۹ متمرکز کند.

سیستم توسعه استفاده مجدد فالکون ۹

اسپیس‌اکس سیستم توسعه استفاده مجدد فالکون ۹ را در سال ۲۰۱۲ و بر پایه طبقه اول فالکون ۹ معرفی کرد.

اسپیس‌اکس بین آوریل و آگوست ۲۰۱۴ (فروردین و مرداد ۱۳۹۳) پنج بار از این سیستم استفاده کرد؛ با ارتفاع بیشینه بیش از ۱۰۰۰ متر در برخی از پروازها.

آخرین تقویت‌کننده در ۲۲ آگوست (۳۱ مرداد) به علت مسدود شدت یکی از سنسورها منفجر شد.

اولین پد فرود راکت اسپیس‌اکس

این تصویر ناحیه فرود ۱ را نشان می‌دهد؛ زمینی برای فرود طبقه اول فالکون ۹ در پایگاه دماغه کاناورال. اینجا جایی است که اسپیس‌اکس برای اولین بار در تاریخ ۲۱ دسامبر ۲۰۱۵ (۳۰ آذر ۱۳۹۴) یک فرود زمینی کنترل شده داشت.

اسپیس‌اکس این پد را در زمینی که از نیروی هوایی آمریکا در پایگاه دماغه کاناورال اجاره کرده بود ساخت. (ناحیه فرود ۱ روی زمینی ساخته شده که پیش‌تر میزبان سیستم پرواز ۱۳ (Launch Complex 13) بود). این فرود شیرینی ویژه‌ای داشت، چون پرواز قیلی فالکون ۶ در ماه ژوئن ۲۰۱۵ با یک انفجار فاجعه‌آمیز به پایان رسیده بود.

فرودهای زمینی

اولین فرود موفق فالکون ۹ در ناحیه فرود ۱، نقطه عطفی در استفاده مجدد راکت‌ها به شمار می‌رفت. با این حال، این کمپانی همچنان روی ارتقاء این دستاورد تلاش می‌کرد.

در سال‌های ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵ اسپیس‌اکس مخلوطی از فرودهای موفق و ناموفق روی اقیانوس را تجربه کرد.

همچنین در سال ۲۰۱۵ اسپیس‌اکس تلاش داشت تا روی کشتی‌های بدون سرنشین در اقیانوس فرود آید. با این که این فرودها مدام شکست می‌خوردند، ایلان ماسک به پست کردن تصاویر و فیلم های این شکست‌ها ادامه در توییتر می‌پرداخت تا اسپیس‌اکس ضمن تصدیق اشتباه‌ها، روی ارتقا پروازهای بعدی کار کند.

اولین فرود روی کشتی

سماجت‌های ماسک و کارمندانش سرانجام در تاریخ ۸ آوریل ۲۰۱۶ (۲۰ فروردین ۱۳۹۵) نتیجه داد و فالکون ۹ برای اولین بار به نرمی روی کشتی بدون سرنشین «البته که هنوز عاشق هستم» در اقیانوس اطلس فرود آمد. فضاپیمای دراگون که این فالکون ۹ با خود به فضا برده بود نیز یک پرواز تاریخ‌ساز داشت و یک ماژول بادی ــ ماژول فعالیت قابل تورم بیگلو (BEAM) ــ را به ایستگاه فضایی بین‌المللی برد.

نرخ موفقیت اسپیس‌اکس در فرود روی کشتی‌ها بعد از این پرواز به شدت افزایش یافت؛ علی‌رغم این که برخی از تقویت‌کننده‌ها همچنان گاه به گاه هدف خود را گم می‌کردند. نرخ پرواز فالکون ۹ نیز بسیار بالا است؛ آخرین شکست آن در سال ۲۰۱۶، زمانی بود که یک راکت پیش از بلند شدن روی پد پرواز منفجر شد.

اسپیس‌اکس یک کشتی بدون سرنشین دیگر به نام «فقط دستورالعمل‌ها را بخوان» دارد که برای فرودهای اقیانوس آرام انجام می‌شود (پس از پروازها از پایگاه نیروی هوایی وندن‌برگ (Vandenberg) در کالیفرنیا. نام هر دو کشتی از سفینه‌های تخیلی در رمان‌های ایان ام. بنکس (Iain M. Banks) گرفته شده‌اند.

اولین پرواز فالکون هوی

راکت فالکون هوی (Falcon Heavy) اسپیس‌اکس، یک نسخه سنگین وزن از مجموعه فالکون‌ها، برای اولین بار با موفقیت در تاریخ ۶ فوریه ۲۰۱۸ (۱۷ بهمن ۱۳۹۶) از پد 39A ناسا در مرکز فضایی کندی در فلوریدا پرواز کرد.

فالکون هوی در حال حاضر قدرتمندترین راکت در حال بهره‌برداری است. این راکت از سه هسته تقویت‌کننده طبقه اول بر اساس راکت فالکون ۹ و یک طبقه بالایی قدرتمند تشکیل شده است.

این راکت در پرواز اول خود با موفقیت یک خودروی تسلا و یک آدمک در لباس فضایی با نام استارمن را به فضا برد. (ماسک مدیر اجرایی تسلا موتورز نیز است.) فالکون هوی ۷۰ متر ارتفاع دارد و می‌تواند ۶۴ تن بار را به مدار پایین زمین ببرد.

این دو برابر چیزی است که راکت دلتا IV هوی متعلق به کمپانی ائتلاف پرتاب و راه‌اندازی (United Launch Alliance)، نزدیک‌ترین رقیت فالکون هوی، می‌تواند به مدار زمین حمل کند.

رقص فرود راکت فالکون هوی

این تصویر دو تقویت کننده کناری فالکون هوی را نشان می‌دهد که پس از اولین پرواز راکت با موفقیت فرود آمدند.

در حالی که طبقه‌های تقویت کننده در ایمنی کامل روی نواحی فرود ۱ و ۲ در پایگاه دماغه کاناورال در نزدیکی مرکز فضایی کندی فرود آمدند، طبقه مرکزی راکت با سرعت بالا به سطح اقیانوس برخورد کرد.

طبقه بالایی راکت که خودروی تسلا را حمل می‌کرد، با باقی‌مانده سوخت خود به سمت مدار مریخ حرکت کرد. با این حال، طبق گزارش سایت Live Science، تعشعات می‌توانند این خودرو را در عرض یک سال نابود می‌کنند.

سواری در کرو دراگون

در کنار پروازهای تجاری، اسپیس‌اکس کار روی نسخه انسانی فضاپیمای دراگون را نیز آغاز کرد تا فضانوردان را به ایستگاه فضایی بین‌المللی منتقل کند.

این کمپلانی در سال ۲۰۱۴ قرارداری با ارزش بیشینه ۲/۶ میلیارد دلاری برای این خدمات پرواز دریافت کرد. در سپتامبر ۲۰۱۵، اسپیس‌اکس داخل اتاق خدمه را به طور عمومی به نمایش گذاشت. طراحی مینیمالیستی این اتاق شامل دیوارهای سفید، صندلی‌های تکنفره سیاه، چند نمایشگر مسطح و چهار پنجره برای تماشای منظره بیرون است.

اولین پرواز بدون سرنشین کرو دراگون (Crew Dragon) در ماه مارچ ۲۰۱۹ و با موفقیت به ایستگاه فضایی بین‌المللی و برگشت از آن انجام شد.

کرو دراگون و کارگو دراگون

اسپیس‌اکس قصد داشت تا نسخه‌های کرو و کارگو (محموله) دراگون تا جای ممکن به هم شبیه باشند تا سرعت توسعه سفینه سرنشین‌دار بالا برود.

طبق اعلامیه اسپیس‌اکس «این اشتراک فرایند انسانی‌سازی را ساده می‌کند و این امکان را می‌دهد که سیستم‌های حیاتی برای سرنشینان و ایستگاه فضایی به طور کامل در پروازهای بدون سرنشین محموله‌ای تست شوند.»

تست‌های پرواز کرو دراگون

اسپیس‌اکس به سختی روی توسعه کرو دراگون برای دو پرواز آزمایشی تجاری کار می‌کرد، اما تا قبل از بهار ۲۰۲۰ پروازی در کار نبود.

ناسا در تلاش است تا وابستگی خود به سایوز روسی را، که در حال حاضر تمام فضانوردان را به ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌فرستد، از بین ببرد. به ازای هر فضانوردی که سوار بر سایوز می‌شود، ناسا مجبور است میلیون‌ها دلار هزینه کند.

همچنین این سازمان در تلاش است تا در صورت امکان از سرویس‌های پرواز آمریکایی استفاده کند. آخرین باری که خدمه‌ای از خاک آمریکا زمین را ترک کرد سال ۲۰۱۱ و در آخرین پرواز برنامه شاتل فضایی بود.

پروازهای بیشتر با فالکون هوی

پروازهای فالکون هوی هر کدام ۹۰ میلیون دلار فروخته می‌شوند ــ در مقایسه با پروازهای ۶۲ میلیون دلاری فالکون ۹.

اسپیس‌اکس دو ماموریت فالکون هوی را در سال ۲۰۱۹ راهی فضا کرد: یکی ارسال ماهواره ارتباطی عرب‌ست 6A در ماه آوریل و دیگری در مدار قرار دادن برنامه آزمایشی فضایی ۲ برای نیروی هوایی آمریکا (به همراه لایت‌سیل ۲ (LightSail 2) متعلق به انجمن سیاره‌ای) در ماه ژوئن همان سال.

فالکون ۹ بلاک ۵

در می ۲۰۱۸ اسپیس‌اکس پنجمین و آخرین نسخه راکت فالکون ۹ خود را رونمایی کرد: تقویت‌کننده بلاک ۵ (Block 5 booster). این تقویت‌کننده که برای حداکثر استفاده طراحی شده (هدف حداقل ۱۰ پرواز است)، فضانوردان ناسا را در کپسول‌های دراگون به فضا می‌فرستد.

اولین فالکون ۹ بلاک ۵ برای فرستادن بنگابندهو ۱ (Bangabandhu-1) به فضا ساخته شد؛ اولین ماهواره ارتباطی کشور بنگلادش. این ماموریت در می ۲۰۱۸ عازم فضا شد و چند ماه بعد در ماه آگوست، از همان تقویت‌کننده بلاک ۵ برای ارسال یک ماهواره اندونزیایی استفاده گردید.

استارشیپ و سوپر هوی

در سپتامبر ۲۰۱۹، بنیان‌گذار اسپیس‌اکس، ایلان ماسک، خبر از یک حامل کاملا جدید برای کمپانی خود داد: یک راکت عظیم و کاملا قابل استفاده مجدد و یک تقویت‌کننده به منظور فرستادن انسان به مریخ. به این ترتیب بود که استارشیپ (Starship ) و سوپر هوی (Super Heavy) متولد شدند.

این سیستم آینده‌نگرانه که ابتدا سیستم انتقال بین سیاره‌ای و سپس راکت بیگ فالکون نامیده می‌شد، برای کاوش مریخ طراحی شد؛ اما می‌توان از آن برای ماه، دیگر مقاصد دوردست در فضا، یا سفرهای نقطه به نقطه در مدار زمین استفاده کرد.

ماسک طراحی این سیستم را در سال‌های گذشته چندین بار تغییز داد و در سال‌های ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸ ویژگی‌های جدیدی را به آن اضافه کرد، تا این که نهایتا در سال ۲۰۱۹ به طراحی نهایی رسید.

استارشیپ و تقویت‌کننده سوپر هوی آن در پیکربندی فعلی ۱۱۰ متر ارتفاع دارد (با احتساب فضاپیما) و می‌تواند ۱۰۰ تن بار را به مدار پایین زمین حمل کند.

هر راکت حدود ۱۰۰ نفر را حمل خواهد کرد و کاملا قابل استفاده مجدد خواهد بود. ماسک می‌گوید قصد دارد تا از این راکت به صورت ناوگانی استفاده کند و صدها یا هزاران مسافر را راهی مریخ کند. در دهه ۲۰۲۰، او برنامه دار تا تمام خطوط فالکون را به غیر از سوپر هوی، که انواع ماموریت‌ها را انجام خواهد داد، متوقف کند. مقصدها از مریخ تا ایستگاه فضایی بین‌المللی و مدارهای ماهواره‌های نزدیک به زمین متغیر خواهند بود.

استارهاپر اسپیس‌اکس

در سال ۲۰۱۹، اسپیس‌اکس استارهاپر (Starhopper) را به پرواز در آورد؛ یک نمونه اولیه برای استارشیپ در تعدادی پرواز آزمایشی در سایت پرواز این کمپانی در بوکا چیکای تگزاس.

استارهاپر برای استارشیپ، مشابه گرس‌هاپر است که اسپیس‌اکس از آن برای توسعه تکنولوژی‌های راکت‌های فالکون ۹ بهره برد. این راکت سه‌پایه و کوتاه که از فولاد ضد زنگ ساخته شده، به یک موتور راکت رپتور (Raptor rocket engine) مجهز است که در تاریخ ۲۷ آگوست ۲۰۱۹ (۵ شهریور ۱۳۹۸) به بیشترین ارتفاع خود رسید.

در طول این پرتاب بزرگ، استارشیپ از روی یک پد اسپیس‌اکس پرواز کرد، به ارتفاع ۱۵۰ متری رسید و سپس به طور افقی جابجا شد تا بر روی یک پد فرود در همان نزدیکی فرود بیاید. کل پرواز چیزی در حدود یک دقیقه به طول انجامید.

بعد از این تست، که چهارمین و بزرگ‌ترین تست استارهاپر بود، اسپیس‌اکس آن را بازنشسته کرد و به سراغ پروژه استارشیپ رفت.

استارشیپ Mk1

در تاریخ ۲۸ سپتامبر ۲۰۱۹ (۶ مهر ۱۳۹۸) و پس از ماه‌ها انتظار، اسپیس‌اکس از اولین نمونه آزمایشی استارشیپ، استارشیپ نمره ۱ (Starship Mark 1 یا Starship Mk1) رونمایی کرد.

استارشیپ Mk1 نیز همانند استارهاپر در سایت بوکا چیکا در تگزاس و با فولاد ضد زنگ ساخته شده بود. این وسیله از لحاظ طراحی تفاوت‌های زیادی با استارشیپ دارد، با دو باله (در مقایسه با سه تای استارهاپر)، و تنها برای پروازهای بدون سرنشین ساخته شده است.

هدف اسپیس‌اکس این بود که در سال ۲۰۱۹ استارشیپ را در یک پرواز آزمایشی به ارتفاع ۲۰ کیلومتری برساند، و سپس در سال ۲۰۲۰ به مدار زمین برسد. از آن زمان اسپیس‌اکس چندین نسخه دیگر از استارشیپ ساخته است.

اولین کرو دراگون با فضانورد

اولین کرو دراگون اسپیس‌اکس که قرار است حامل فضانورد باشد، در می ۲۰۲۰ به پرواز در آمد. این پرواز باب بنکن (Bob Behnken) و داگ هارلی (Doug Hurley) را برای یک ماموریت چهار ماهه به ایستگاه فضایی برد.

این پرواز، با نام دمو ۲، با تست‌های دیگر دنبال خواهد شد. پیش از آن نیز اسپیس‌اکس در مارچ ۲۰۱۹ در ماموریت آزمایشی بدون خدمه دمو ۱، کرو دراگون را به ایستگاه فضایی فرستاده بود. در ژانویه ۲۰۲۰ نیز، این کمپانی یک تست لغو در حال پرواز اجرا کرد که سیستم فرار اضطراری کرو دراگون را برای موارد اضطراری پرواز به نمایش در آورد. اسپیس‌اکس همچنین سیستم چترهای نجات و دیگر سیستم‌های حیاتی کرو دراگون را نیز تست کرده بود.