سرگذشت یک شاتل

          سرگذشت شاتل فضایی

در سوم ژانویه ی 1972 ریچا رد نیکسون رئیس جمهور وقت ایالات متحده ، طراحی و توسعه فضاپیمایی با قابلیت رفت و   برگشت به زمین (چند با ر مصرف) را به طور رسمی تصویب نمود تا جایگزین تمامی فضاپیماهای  یکبار مصرف پیشین گردد و بدین ترتیب مقدار زیادی از هزینه ی فرستادن ماهواره ها به مدار زمین کاسته شود،این هدف هرگز صورت تحقق به خود نگرفت ولی کاری که ناسا انجام داد ساخت نخستین وسیله ی نقلیه ی هوا-فضایی بود.  در طرحهای که از  « ورنر فون براون » نابغه ی موشکی آلمانی از   سالهای جنگ دوم جهانی بر جای مانده حکایت از فضاپیمای بالداری با طول 5/23 متر و دهنه ی بال 5/47 متر و بار مفید36 تن دارد که فون براون در آلمان روی آن کار می کرد و منجر به پرتاب «A-9» نخستین موشک بالدار اقتباس شده از«V-2» گردید.پس از اتمام جنگ جهانی دوم و مهاجرت فون براون به ایالات متحده، شرکت هواپیما سازی «بل»(  (Bell بر طبق طرحهای فون براون ، طرح ساخت بمب افکن موشکی را به نیروی هوایی ارایه داد.این بمب افکن به نام «بامی»(Bomi) سرعتی در حدود 4 برابر صوت(4ماخ)و توانایی حمل یک بمب هسته ای را داشت و به همراه یک خلبان به بردی در حدود24000 کیلومتر دست می یافت.سپس با  تغییراتی تبدیل به طرح «روبو»(Robo)شد،اما در بر نامه ی بعدی به نام mفضاپیمای«داینا-سور»(Dynamic-Soaring)حل شد و چند سال بعد این طرح گسترده و تبدیل به طرح فضاپیمای رفت و برگشتی گردید و تمامی تحقیقات و اطلاعات در طرحهای بامی و روبو و داینا-سور به طرح جدید تزریق شد.کل طرح جدید از دو قسمت تشکیل شده بود:یکی مدارپیما که باید توانایی پرواز در فضا و جو را داشته باشد و بخش دوم شامل هواپیمایی غول پیکر بود به نام «سفینه ی مادر»که پس از اینکه مدارپیما را به سرعت و ارتفاع مناسب رساند،جدا شده ، به جو برمی گردد و در فرودگاه می نشیند.   طرحی بسیار جاه طلبانه که در پی آن تعدادی فضاپیمای تک نفره با بدنه ی برازا ساخته شد که می باید پرواز در شرایط مختلف هنگام ورود به جو و تحمل تنشها و حرارت را در سرعتهای نزدیک 2ماخ شبیه سازی کند که جزو برنامه ای موسوم به START به معنی آزمایشات پیشرفته در زمینه ی ورود دوباره به جو و فناوری فضاپیما بود؛خود برنامه ی استارت از سه برنامه ASSET (آزمایشهای محیطی سیستمهای سازه ای آلاستیک و ترمودینامیک هوایی)PRIME,(بازیابی دقیق فضاپیما هنگام ورود دوباره همراه با مانور به جو)،PILOT(آزمایشهای پروازی سرنشیندار در سرعتهای پایین) تشکیل شده بود که از سال1968 تا 1975 بطول انجامید.

           در حین انجام آزمایشاتو به دنبال آزمایشات فوق،شرکتهای مختلف هواپیما سازی طرحهایی را برای ساخت فضاپیمای چند بارمصرف و سفینه ی مادر به سازمان ناسا ارایه دادند که به دو دسته ی کلی تقسیم می گردید: دسته ی اول به صورت عمود پرتاب و فرود افقی بود،یعنی مدارپیما در پشت فضاپیمای مادر قرار گرفته به صورت عمودی از سکو پرتاب می شوند و در پایان مأموریت مانند یک هواپیما پس از ورود به جو در باند فرودگاه می نشیند ولی دسته ی دوم دارای پرتاب و فرود افقی بودند،بدین صورت که فضاپیمای مادر با مدارپیما از باند فرودگاه برخاسته و پس از رسیدن به ارتفاع و سرعت لازم،از هم جدا می شدند؛البته برای ساختن این طرح(فضاپیمای مادر)نیاز به نوعی موتور جت بود که اکسیژن هوا(اوزون)را جدا کرده و با هیدروژن موجود در مخازن خود ترکیب و ایجاد رانش نماید.در پایان ناسا با توجه به هزینه های دو دسته بین زیاد و زیادتر ، زیاد را برگزید و کار روی طرحهای دسته ی اول آغاز شد( با برآورد بودجه ای معادل 7 میلیارد دلار). در این زمان بود که ناسا کار مطالعات مربوط به عملی ساختن فضاپیمای IRLV(فضاپیمای پرتاب یکپارچه و برگشتی) را به شرکتهای مشهور « نورث آمریکن راکول اینترنشنال » ، « جنرال داینامیکس » و « لاکهید مارتین » واگذار نمود و از آنها خواست روی ترکیبهای مختلف کار کنند.پس از حدود15 ماه طرحهای پیشنهادی عموماً شامل دو سفینه بود که پشت به پشت یکدیگر چسبیده و برای پرواز در جو دارای موتورهای جت بودند،در طرح شرکت جنرال داینامیکس دو فضاپیما بالهای بازشونده هنگام فرود داشتند، در طرح شرکت لاکهید دو فضاپیما دارای بال دلتا و در طرح نورث آمریکن  دو فضاپیما دارای بالهای مستقیم بودند.در نهایت ناسا طرح بال دلتا را بدلیل سادگی و نسبت برا به پسای زیاد پذیرفت.در مرحله ی دوم شرکتهای مک دانل داگلاس ، جنرال داینامیکس ، نورث آمریکن و گرومن ،طرحهای پیشنهادی خود را ارایه کردند، ناسا از شرکتها خواسته بود مطالعات توصیفی در زمینه ی طرحی متشکل از مدارپیما و فضاپیمای مادر چندبار مصرف انجام دهند،مدارپیمایی که بتواند 6800کیلوگرم بارمفید را در محفظه ی باری به ابعاد 4*18 متر با خود حمل کند،زمان توقف میان پروازها از 14 روز تجاوز نکند و بتواند یکصدبار در طول عمرش پرواز نماید.پیشنهادهای ارایه شده عمدتاً از یک هواپیمای مادر با موتورهای موشکی و جت بزرگ و یک مدارپیمای کوچکتر با مخازن سوخت(هیدروژن و اکسیژن مایع) در درون بدنه تشکیل شده بود.در اقدامی دیگر موتورهای جت مدارپیما برای افزایش بارمفید حذف شدند.سپس با پیشنهاد شرکت گرومن برای استفاده از مخازن سوخت خارجی بجای هواپیمای مادر،برنامه ی ساخت آن لغو شد و بجای فضاپیمای مادر پیچیده و حجیم،دستور طراحی یک مخزن سوخت بیرونی و دو راکت محرک کمکی در دو طرف مخزن سوخت به شرکتهای «‌ مکدانلداگلاس » و« نورث آمریکن راکول » داده شد.با این طرح بحث دیگری پیش آمد(ساده اما مهم)راکتهای کمکی سوخت مایع بشوند یا جامد؟ناسا نیز به علت تعداد دفعات استفاده از شاتل،سوخت جامد را برای راکتها برگزید و بدین شکل بود که طرح کنونی شاتل بوجود آمد.

         اما طرح نهایی تازه تثبیت و تصویب شده بود و وقت شروع کار بود.بدین ترتیب ناسا قرار داد ساخت پنج فروند مدارپیما را با شرکت « نورث آمریکن راکول اینترنشنال »و برای ساخت مخزن سوخت خارجی با شرکت « مارتین مارییتا » و برای ساخت راکتهای تقویتی سوخت جامد با شرکت « مورتون تایوکول » امضا نمود.همچنین با خرید یک فروند هواپیمای بوئینگ747 از خطوط هوایی آمریکن ارلاینز و تبدیل آن به هواپیمای مادر( نه فضاپیمای مادر ) آنرا برای نقل و انتقالات و آزمایشات اولیه ی شاتلها اماده ساخت و یک هواپیمای کوچک تجاری را هم با انجام تغییراتی برای آموزش مقدماتی خلبانان شاتل به خدمت گرفت و …

  و بالاخره نخستین شاتل فضایی به نام « اینترپرایز »0V-101(ORBITAL VEHICLE) در سال1976 از خط تولید خارج شد که برای آموزش فضانوردان و چگونگی پرواز استفاده می شد و فاقد برخی تجهیزات پرواز فضایی بود.ناسا تاریخ اولین پروازفضایی شاتل را اوایل سال1979 تعیین کرد. در تاریخ 12 اوت1977 شاتل اینترپرایز نخستین پرواز آزاد خود را بر فراز صحرای موهاوی در ارتفاع 7345 متری با جدا شدن از پشت بوئینگ747 انجام داد و خلبانان توانستند ظرف 5دقیقه و21 ثانیه آنرا بدون نیروی محرکه فرود آورند.پس از ساخت اینترپرایز دومین شاتل به نام « کلمبیا OV-102 » ساخته شد ، همچنین شاتل آزمایشی STC-099 به OV-99  تبدیل و نام چلنجر بر آن نهاده شد ، چهارمین شاتل  به نام « دیسکاوری OV-103 » وپنجمین آنها به نام « آتلانتیس OV-104 » ساخته شد.

           نخستین پرواز انسان با یک مدارپیمای واقعی با تأخیری دو ساله در 12 آوریل 1981 انجام گرفت و آن هنگامی بود که مدارپیمای کلمبیا به فضا پرتاب شد.همچنین چلنجر در4 آوریل 1983 ، دیسکاوری در 30 اوت 1984 و آتلانتیس در3 اکتبر 1985 نخستین پروازهای خود را انجام دادند.اما متأسفانه جمع بسیار گرم این 4 فضاپیما زیاد طولانی نبود ، زیرا در 28 آوریل 1986 ، بست اتصال مخزن سوخت اصلی و یکی از راکتهای کمکی چند ثانیه پس از پرتاب شاتل چلنجر جدا شد( به عبارتی از زیر شاتل در رفت ) و مدارپیما به همراه مخزن اصلی سوخت به کره ای آتشین تبدیل شد و 7 سرنشین خوشحال خود را به کام مرگ فرستاد. پس از آن پروازهای شاتلها حدود 20 ماه به تعویق افتاد و هیأتی برای یافتن دلیل این سانحه ی دلخراش تشکیل شدند.  

         درست است که عامل سانحه یک عدد واشر( معلوم الحال ) به قطر انگشت شصت انسان بود ، ولی نفس سانحه ی چلنجر از بطن هدف و ماهیت ساخت چنین وسیله ای بوجود آمد ، ناسا ابتدا خود و سپس دنیا را متقاعد ساخت که شاتل فضایی یک فضاپیمای عادی و جاافتاده است و قصد داشت در سال هشتم پرتاب ، شمار پرتابها را به 55 پرتاب در سال برساند،اما در عمل پروازهای سالانه ی شاتل از 10 پرواز فراتر نرفت و هم اکنون نیز حمل محموله های تجاری و ماهواره ها با شاتل فضایی ممنوع اعلام شده( هر چند تلاش برای لغو آن ادامه دارد )و بازار داغ پرتاب ماهواره ها را راکتهای یکبار مصرف و مظلوم « آریان » به خود اختصاص داده است.و بعد … در سال 1987 ناسا سفارش ساخت شاتلی جدید را به نام « اندور »(ENDEAVER) OV-105 داد ، این عضو جدید در سال 1991 از خط تولید خارج شد و نخستین پرواز خود را در سال 1992 انجام داد و بجای چلنجر مرحوم وارد خدمت گردید ، ناسا امیدوار است تا 25 سال دیگر پروازهای سالانه ی شاتلها را به 25 پرواز در سال افزایش دهد.     شاتل فضایی نه فضاپیمای بالدار ورنر فون براون است ، نه بامی یا روبو و نه حتی سفینه ی رفت و برگشتی ، بلکه پروژه ی شاتل فضایی طلوع یک رویاست ، نخستین وسیله ی نقلیه ی فضایی است ، تجلی تفکر ورنر فون براون و صدها دانشمند فضایی دنیاست که اکنون برای ما تحقق یافته است.