در دنیای فضاپیماها| بخش دوم

شکست‌های تاریخی پرتاب ماهواره‌ها / ناکامی‌هایی که به موفقیت تبدیل شد

پرتاب موشک به فضا یک تجارت پرمحتوا و نابخشودنی بوده، به این معنا که مرز موفقیت و شکست آن بسیار باریک است.

کد خبر: ۸۲۸۰۵۸

دوشنبه - ۲۸ بهمن ۱۳۹۸ / February 17, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، فاطمه صائبی صفت- آمریکا به دلیل داشتن سازمان بزرگی همانند ناسا که علم را در صنعت هوا-فضا گام به گام به جلو می‌برد، حرف اول را می‌زند. بعد از آمریکا کشور‌هایی مانند ژاپن، کشور‌های اروپایی، روسیه، چین و هند نیز در این زمینه به خوبی تلاش می‌کنند و هم‌اکنون پروژه‌های اصلی جهان را در بخش فضایی انجام می‌دهند.

با این حال نکته‌ای که در این زمینه وجود دارد، میزان هزینه و منابع انسانی مورد نیاز در این صنعت است و حتی اقتصاد‌های اروپایی نیز برای اینکه بتوانند در مقیاس جهانی رقابت کنند، مجبور به همکاری‌های مشترک هستند تا بتوانند از نظر مالی ماموریت‌های فضایی خود را تعریف کنند و پیش ببرند. با این وجود تمام کشور‌هایی که هم‌اکنون موفق به پرتاب موشک به فضا شده‌اند، حتما چندین شکست را متحمل شده‌اند و هزینه گزافی پرداخته‌اند و از نیروی انسانی زیادی بهره برده‌اند و هر شکست آن‌ها درسی برای پرتاب‌های بعدی‌شان بوده است.

در ادامه چند نمونه از بدترین پرتاب‌های موشک در تاریخ را معرفی می‌کنیم که به ما یادآوری می‌کند این تجارت چقدر سخت است و چگونه می‌توان در این مسیر از اشتباهات خود درس گرفت.

دمای پایین هوا
آمریکا
آلن مک‌دونالد، مدیر پروژه موتور راکت جامد موشک فضایی در ۲۷ ژانویه ۱۹۸۶ برای دفاع از پیمانکاران شرکت مورتون تیوکول، مجوزی را صادر کرد. در این مجوز عنوان شده بود که موشک چلنجر با ایمنی کامل می‌تواند صبح فردا پرتاب شود اما مک‌دونالد از امضای آن خودداری کرد. دلیل این عدم موافقت هم درجه هوا بود. شرکت مورتون تیوکول به ناسا عنوان کرده بود تا زمانی که دمای هوا پایین‌تر از ۱۱ درجه سانتی‌گراد باشد، هیچ موشکی را پرتاب نخواهد کرد.

گزارش‌های هواشناسی در آن زمان، دمای هوا را منفی سه درجه سانتی‌گراد نشان می‌داد که در حالت عادی کم‌تر از ۱۰ درجه بود. دلیل این نگرانی، درزبند مکانیکی «اورینگ» بود که موقع پرتاب موشک احتمال داشت اطراف بوستر را گرفته و مانع خروج گاز‌ها شود. مک‌دونالد پیش‌بینی کرده بود که اگر در چنین شرایط دمایی موشک را پرتاب کنند، این احتباس گاز مانع از پرتاب موشک و باعث انفجار موشک در محل پرتاب خواهد شد.

با همه این اوصاف، چلنجر پرتاب شد و موقع پرتاب هم منفجر نشد. دما هنگام پرتاب دو درجه بالای صفر بود اما عملکرد اورینگ دچار نقص شد و به دلیل شکستگی ایجاد شده در مهره، شعله‌ آتش از آن به بیرون زبانه می‌کشید. البته متخصصان پیش از انتشار شعله موفق شدند حفره و شکستگی ایجاد شده را مهار کنند. اگزوز راکت جامد موشک دی‌اکسید آلومینیوم تولید می‌کرد و گاز در این حفره جمع می‌شد و خلاء را پر می‌کرد. در واقع، متخصصان توانستند در یک لحظه از بروز یک فاجعه جلوگیری کنند. وزش باد شدید هنگام برخاستن چلنجر به آن ضربه می‌زد و بعد از حدود یک دقیقه از پرواز، شدت باد به حدی رسید که حفره را شکافت و شعله آتش از بوستر جامد راکت زبانه کشید. این آسیب وارده به موشک به سرعت پخش شد. نیرو‌های آئرودینامیک مخزن را شکافتند و فضاپیما از هم گسست و تمام تجهیزات نصب ‌شده روی موشک نابود شد. تجربه‌ای که از فاجعه چلنجر به دست آمد بسیار تاثیرگذار بود و بعد از آن محققان دستگاه‌هایی را ساختند که در محیط‌ها و شرایط مختلف آب و هوایی قادر به فعالیت باشند.

بی‌توجهی به نسخه جدید
روسیه
روس‌ها در دسامبر ۲۰۱۰ تصمیم گرفتند جدیدترین نسل از ماهواره‌ها را به فضا پرتاب و در مدار نصب کنند. این برنامه شامل سه ماهواره GLONASS بود که طبق برنامه‌ریزی قرار بود در موشک پروتون-M پرتاب شوند. این موشک نسخه به‌روز‌شده بود. زنجیره‌‌ای از اتفاقات از زمانی آغاز شد که متخصصان هنگام پر کردن موشک از این موضوع بی‌اطلاع بودند که مخزن آن بزرگ‌تر از مدل پروتون قبلی است و به همین دلیل طبق روش قبلی برای پر کردن مخزن استفاده کردند به طوری که رانشگر بالایی را با ۵/۱ تن اکسیژن مایع پر کردند. این اشتباهی مهلک بود و برای قرار دادن ماهواره‌ها در مدار وزن بسیار سنگینی پیدا کرده بود. این رانشگر و محموله‌ای که به فضا می‌برد، در اقیانوس آرام منفجر شد. تجربه ناشی از این پرتاب ناموفق باعث شد متخصصان توجه بیشتری به بخش سوخت موشک داشته باشند که نقش بسیار موثری در معادله پرتاب آن دارد، اما این تنها مساله موجود نبود.

بهبود سخت‌افزار‌های موجود ایده خوبی بود که نوآوری در بخش مهندسی را نشان می‌داد، اما باید به تفاوت نسخه‌های جدید و قدیمی و اختلاف‌های موجود بین آن‌ها هم توجه می‌کردند. گاهی یک مشکل فیزیکی در ماده‌ای قدیمی ممکن است در نسخه جدید مشکل بیشتری را ایجاد کند و این موضوع، سهل‌انگاری متخصصان را به دنبال داشت.

به‌روز رسانی نرم‌افزار
روسیه
پایگاه فضایی وستوچنی روسیه یکی از پایگاه‌های جدید این کشور بود که تصور می‌شد بسیار بدرخشد، اما پس از مدت کوتاهی، خبر‌هایی از رسوایی‌های مالی آن منتشر شد و مسئولان آن را به دلیل فساد مالی دستگیر کردند. روسیه در آن زمان به موفقیت بزرگی نیاز داشت تا بتواند این سرافکندگی را پشت سر بگذارد.

در دومین پرواز موشک این پایگاه که در نوامبر ۲۰۱۷ انجام شد، همه نوع اتفاقی رخ داد جز آن چیزی که از پیش برنامه‌ریزی شده بود. مقدمات این پرتاب هم مانند همه پرتاب‌های دیگر در ظاهر خوب به نظر می‌رسید، اما موفقیت‌آمیز نبود. محموله اصلی پرواز که یک ماهواره هواشناسی موسوم به Meteor-M ۲-۱ بود، همچنان در جو کره زمین می‌چرخید تا زمان انفجار موتور آن فرا رسد و ماهواره را به درستی در مدار نصب کند اما در عوض، سیگنال‌هایی که از ماهواره به زمین می‌رسید به محض جدا شدن از موشک از روی دستگاه‌ها محو شد.

رانشگر محموله مفید طوری برنامه‌ریزی شده بود که پیش از سوختن، در مدار قرار گیرد اما به دلیل اتفاقی که رخ داد، رانشگر بالایی موشک باید با استفاده از GPS موقعیت خود را در جو تثبیت می‌کرد. آنجا بود که متخصصان برنامه‌نویسی متوجه شدند که نرم افزار‌هایی را که باید تغییرات را نشان می‌داد، به روز نکرده‌اند؛ در نتیجه، رانشگر از موشک جدا شد و محموله آن هم به جای قرار گرفتن در مدار زمین، در اقیانوس اطلس سقوط کرد.

سهل‌انگاری در کنترل نقایص احتمالی
آمریکا
پرتاب فالکون ۹ در ژوئن ۲۰۱۵ به مدت ۱۳۹ ثانیه هنوز هم در خاطره‌ها ماندگار است. به همراه این موشک قرار بود تجهیزات مورد نیاز برای فضانوردان ایستگاه بین‌المللی فضایی ارسال شود و همچنین یک قطعه‌ سخت‌افزاری به نام آداپتور بین‌المللی اتصال هم در آن بود که وضعیت پرواز را پیچیده می‌کرد. در ثانیه T+۱۴۰، متخصصان متوجه شدند که اطلاعات مورد نیاز برای کنترل ماموریت اشتباه بوده است.

رانشگر دوم فالکون دچار فشار بالای اکسیژن مایع شده بود. شاهدان گزارش کردند که حجم زیادی بخار سفید رنگ همزمان با برخاستن موشک از زمین از رانشگر بلند می‌شد. طی ۱۰ ثانیه موشک منفجر شد و از هم پاشید و کپسول دراگون هم در اقیانوس سقوط کرد. پاسخ این اشتباه در سخت‌افزار سیستم بود. در یک موتور تحت فشار، منبع گاز جداگانه‌ای مورد نیاز است تا آن را مجبور به سوختن کرده و آن را به داخل محفظه احتراق اکسید کند.

در فالکون ۹، هلیوم گاز انتخابی متخصصان برای تحت فشار قرار دادن مخزن سوخت بود. بطری‌های کامپوزیتی فشار بالا محتوی هلیومی بودند که رانشگر دوم را تحت فشار قرار می‌دادند و جایگزین اکسیژنی می‌شد که در طول پرتاب باید استفاده می‌شد. در خلال پرتاب، یکی از دو بندی که یک مخزن را نگه می‌داشت دچار شکستگی شد.

سست بودن مخزن فاجعه‌ای را به بار آورد و باعث شد فشار بالایی در کمتر از یک ثانیه برای رانشگر دوم ایجاد شود و رانشگر هم نتواند یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کند و از هم بپاشد. در صنایع جدید، زنجیره‌ای از منابع باید به خوبی در کنار هم قرار گیرند تا نتیجه کار درست از آب درآید. در فالکون ۹، بند‌هایی که برای بستن مخزن مورد استفاده قرار گرفته بود، تحمل آن حد از فشار را نداشت و تا آن زمان، متخصصان متوجه این نقص نشده بودند.

یخ‌زدگی سوخت موشک
روسیه
گاهی اوقات نقایص کوچک، مشکلات بزرگی را به بار می‌آورند. یکی از آن‌ها در اوت ۲۰۱۴ رخ داد. پرتاب دو ماهواره ناوبری گالیله با موشک سایوز حداقل تا ۳۵ دقیقه اول پس از پرتاب از گویان فرانسه به خوبی پیش می‌رفت. رانشگر چهارم محموله مفید مانند رانشگر موشک، حکم فضاپیما را دارد. این رانشگر مجهز به موتور‌هایی است که هنگام حرکت بین مدار‌های اصلی فضاپیما را کنترل می‌کند.

این موتور‌های کنترل‌کننده با سوختی به نام هیدرازین کار می‌کنند. همه مشکلات هم از اینجا شروع شد. هیدرازین در دمای یک درجه سانتی‌گراد یخ می‌زند و این دقیقا همان دمایی است که موتور‌های کنترل‌کننده کار می‌کنند. همین مساله توجه متخصصان را به خود جلب کرد تا هیدرازین را گرم نگه دارند و یخ نزند و بتواند کار کند. اما اتفاق هولناکی در رانشگر محموله مفید رخ داد. دو لوله در همان ساختار حمایتی قرار گرفته بودند که یکی از آن‌ها حامل هیدرازین و دیگری حامل هلیوم سرد بود اما سرما همچنان روی ساختار حمایتی سازه می‌خزید و وارد لوله هیدرازین می‌شد و آنقدر سرما شدید بود که بتواند باعث انجماد این سوخت شود.

در این شرایط، هیدرازین مانند حمله قلبی که در انسان رخ می‌دهد، جریان سوخت را مسدود کرد و در نهایت مانع مانور و ادامه حرکت موشک شد. این نقص در سوخت‌رسانی، ماهواره‌ها را به سمت مداری اشتباه پرتاب کرد. رفع این نقص به ظاهر ساده می‌رسید و باید جریانی حرارتی را در اجزای رانشگر برقرار می‌کردند اما مرحله پرتاب، شکست دیگری برای محموله مفید به شمار می‌رفت.