۵ تغییر بزرگ در راکت و کپسول کرو دراگون که پرواز تاریخی اسپیس‌ایکس را ممکن کرد

اسپیس ایکس پس از انجام یک ماموریت آزمایشی، برای بار دوم گروهی از فضانوردان ناسا را در نخستین پرواز عملیاتی سرنشین‌دار روانه ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) کرد. شرکت تحت مدیریت ایلان ماسک برای این ماموریت تغییراتی در فضاپیما و راکت خود ایجاد کرده که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

چندین ماه پیش اسپیس ایکس اولین ماموریت خود با فضانوردان ناسا به نام‌های «باب بهنکن» و «داگ هارلی» را انجام داد و آن‌ها را به ISS فرستاد. این فضانوردان در نهایت در مرداد ماه بدون مواجه با مشکل خاصی به زمین رسیدند. از آن زمان تا به امروز، اسپیس ایکس تغییراتی در سیستم خود اعمال کرده است.

در آن ماموریت که نام «Demo-2» را یدک می‌کشید، سقوط آتشین کپسول «کرو دراگون» در اتمسفر زمین، بیش از آنچه انتظار می‌‌رفت باعث نابودی پوشش محافظ آن شد. علاوه بر این، چترهای نجات آن کمی با تاخیر باز شدند و پس از سقوط درون آب، افراد زیادی با قایق‌های خود در اطراف آن جمع شوند. چندین هفته پس از بازگشت این فضانوردان، یکی دیگر از پرتاب‌های فالکون ۹ نشان داد که یک ماده شبیه به لاک ناخن باعث مسدودیت دریچه‌ها در موتورها شده است.

ناسا و اسپیس ایکس به سرعت دست بکار شدند تا این نقص‌ها را برطرف کنند و سخت افزار آن را نیز ارتقا دهند. این اقدامات باعث شد که ماموریت جدید به نام «Crew-1» با آنچه بهنکن و هارلی تجربه بودند، متفاوت باشد. مدیر برنامه تجاری Crew ناسا به نام «استیو استیچ» اعلام کرده:

«ما این ماموریت را نسبت به پرتاب قبلی ارتقا داده‌ایم و با حرکت به سمت پرواز‌ها، به تکامل و بهبود امنیت ادامه می‌دهیم.»

در ادامه نگاهی به تغییرات سیستم اسپیس ایکس و اقدامات ایمنی آن و ناسا در ماموریت Crew-1 خواهیم داشت.

بررسی حفره‌های کوچک موتور

اسپیس ایکس در تاریخ ۱۱ مهر به دنبال انجام یک ماموریت عادی پرتاب ماهواره به فضا بود که چندین ثانیه پیش از پرتاب، کامپیوتر پرواز به یک مشکل پی برد و به صورت خودکار همه چیز را خاموش کرد. این مشکل مربوط به موتورهای «مرلین» راکت فالکون ۹ می‌شد.

یک حفره کوچک روی شیر اطمینان توسط ماده‌ای مسدود شده بود. از این ماده لاکی برای پوشاندن قسمت‌های خاصی از موشک استفاده می‌شود تا از خوردگی در این مناطق جلوگیری کند. مسدودیت این حفره می‌تواند منجر به انفجاری شود که علاوه بر ایجاد لرزش، به موتورها آسیب نیز بزند.

این موضوع باعث شد اسپیس ایکس تمام موتورها را برای وجود چنین ماده‌ای بررسی کند. استیچ در این زمینه گفته:

«تیم اسپیس ایکس و ناسا تمام بخش‌های پرتابگر را برای شناسایی نقاطی که دارای یک گذرگاه کوچک با امکان مسدودیت داشتند را مورد بررسی قرار دادند و تمام آن‌ها را تمیز کردند.»

بطور جداگانه، موتورها به چرخ‌های توربین جدید تیغه‌ای شبیه به موتور جت مجهز شدند که سوخت مایع را پمپ می‌کنند. این ارتقا باعث شد که چرخ‌ها کمتر در معرض لرزش‌هایی به نام «تشدید» یا رزونانس قرار بگیرند، لرزش‌هایی که می‌توانند به قطعات آسیب وارد کنند. استیچ اعلام کرده:

«این چرخ‌ها نسبت به نوع مورد استفاده در موتورهای مرلین کمی مقاوم‌تر هستند، و از این ارتقا در زمینه ایمنی خوشحال هستیم.»

پنل‌های خورشیدی جدید

در ماموریت جدید اسپیس ایکس، فضانوردان ناسا به نام‌های «مایکل هاپکینز»، «ویکتور گلاور» و «شنون واکر» و فضانورد ژاپنی به نام «سوئیچی ناگوچی» حضور دارند. این پرتاب در  ساعت ۰۳:۵۷ بامداد دوشنبه به وقت ایران انجام شد و فضانوردان پس از یک سفر ۲۷ ساعته به ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌رسند و برای مدت ۶ ماه در آن باقی می‌مانند.

کپسول کرو دراگون این فضانوردان در این مدت در ISS باقی می‌ماند. نگهداری فضاپیما در مدار ساده به نظر می‌رسد، اما در واقعیت این گونه نیست و فضاپیما در معرض تابش شدید خورشید و درجه حرارت بالا قرار می‌گیرد. در حقیقت کپسول کرو دراگون بهنکن و هارلی به نام «تلاش» احتمالا در یک ماموریت ۶ ماهه جان سالم به در نمی‌برد.

پنل‌های خورشیدی کپسول ماموریت قبلی پس از ۱۱۰ روز باقی ماندن در مدار، کیفیت خود را بطور قابل توجهی از دست می‌دهند. در همین راستا در کپسول ماموریت جدید به نام «تاب‌آوری» از پنل‌های خورشیدی جدیدی استفاده شده که تا ۲۱۰ روز (نزدیک به ۷ ماه) دوام می‌آورند.

نرم افزار جدید برای جابجایی در ISS

اتصال به ایستگاه فضایی نیازمند اجرای مانورهای پیچیده از سوی کرو دراگون است، اما شاید نتواند به مدت ۶ ماه در یک مکان باقی بماند. برخلاف کپسول مورد استفاده در ماموریت Demo-2، کپسول جدید به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده تا بتواند به سمت یک پورت جدید حرکت کند تا در صورتی که فضاپیما جدیدی راهی ISS شد، جایگاه خالی وجود داشته باشد.

یکی از فضانوردان ناسا به نام «سونیتا ویلیامز» با اعلام این موضوع که فضا کمی شلوغ است، چنین اقدامی را مثبت ارزیابی کرد. ویلیامز در اولین ماموریت عملیاتی کپسول «CST-100 Starliner» بوئینگ حضور خواهد داشت. این فضاپیما تحت برنامه یکسان ناسا برای کپسول کرو دراگون اسپیس ایکس توسعه پیدا کرده و اولین پرواز آزمایشی بدون انسان خود را سال آینده میلادی انجام می‌دهد. همین موضوع شاید باعث شود که کرو دراگون محل قرارگیری خود را در فضا تغییر دهد.

برای جابه‌جایی فضاپیما، فضانوردان وارد آن شده و نرم افزار جدیدی را اجرا می‌کنند که باید محل اتصال کرو دراگون را تغییر دهد. این پرواز به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده که به صورت خودکار و خودران انجام شود، اما فضانوردان روی فرایند نظارت خواهند کرد و در صورت بروز مشکل، می‌توانند به صورت دستی آن را کنترل کنند.

سپر حرارتی مقاوم برای بازگشت به زمین

پس از سقوط بهنکن و هارلی درون خلیج مکزیک و خروج کپسول از آب توسط تیم نجات، اسپیس ایکس به دقت کپسول مورد استفاده در این ماموریت را مورد مطالعه و تحقیق قرار داد. متخصصان در بررسی خود یک موضوع عجیب را مشاهده کردند که آن، فرسایش عمیق سپر حرارتی کرو دراگون بود.

این سیستم محافظت حرارتی از مجموعه‌ای از کاشی‌های مقاوم در برابر گرما تشکیل شده که بخش زیرین فضاپیما را می‌پوشاند. این پوشش هنگامی که کپسول با عبور از اتمسفر به سمت زمین سقوط می‌کند، گرمایی با حداکثر دمای ۱۹۳۰ درجه سلسیوس را جذب می‌کند.

«هانس کونیگزمن»، یکی از مقامات اسپیس ایکس در ماه سپتامبر گفته بود:

«یکی از کاشی‌های سپر حرارتی از آنچه انتظار داشتیم، با فرسایش بیشتری مواجه شده است.»

همین موضوع باعث شد که اسپیس ایکس سپر حرارتی کپسول مورد استفاده در ماموریت جدید ناسا را تقویت کند و در آن از مواد قدرتمندتری بهره ببرد. ناسا ۵ نمونه از این کاشی جدید را در تونل باد آزمایش کرد که شرایط بازگشت به زمین را شبیه‌سازی می‌کند. کونیگزمن با اطمینان می‌گوید این مشکل در نمونه جدید برطرف شده است.

باز شدن به موقع چترهای نجات

هنگامی که کرو دراگون با سرعت تقریبی ۵۶۰ کیلومتر بر ساعت در حال نزدیک شدن به سطح زمین بود، دو چتر نجات اولیه باید در ارتفاع ۵۵۰۰ متری باز می‌شدند. با این حال در هنگام بازگشت بهنکن و هارلی به زمین، این چترها در ارتفاع کمتر از آنچه اسپیس ایکس و ناسا انتظار داشتند، باز شدند.

دلیل چنین موضوعی، مسدودیت یک فیلتر بود. این فیلتر که هوا را به سنسوری برای اندازه‌گیری فشار اتمسفریک می‌رساند، مسدود شده بود. کونیگزمن در این زمینه گفته:

«این فیلتر خاص کمی باز شده تا با محدودیت کمتری مواجه شود. چنین اقدامی باعث می‌شود که فشار بارومتریک را دقیق‌تر اندازه‌گیری کنیم و چترهای نجات به موقع باز خواهند شد.»

علاوه بر این موضوع، استیچ عنوان کرده:

«ما بهبودهایی در ساختار فضاپیما اعمال کرده‌ایم که می‌تواند باد بیشتری را در محل فرود تحمل کند که همین موضوع به ما فرصت بیشتری برای فرود می‌دهد.»

دور نگه داشتن قایق‌ها از محل فرود

زمانی که کپسول تلاش درون خلیج مکزیک سقوط کرد، تعدادی از قایق‌ها دور آن جمع شدند و برخی نیز با اختلاف کمی از کنار آن عبور کردند. چنین موضوعی برای فضانوردان و همچنین قایق‌ها خطرناک محسوب می‌شود، چرا که با عبور کپسول از اتمسفر زمین با سطح کمی از گاز سمی به نام «دی‌نیتروژن تتراکسید» پوشانده می‌شود.

برای جلوگیری از وقوع چنین مشکلی و دور نگه داشتن افراد از کپسول تاب‌آوری، ناسا و اسپیس ایکس به دنبال یک منطقه بدون قایق ۱۶ کیلومتری در اطراف محل فرود هستند. انتظار می‌رود آن‌ها برای اجرای برنامه خود از گارد ساحلی استفاده کنند تا قایق‌های غیرمجاز نتوانند به این منطقه نزدیک شوند.

مدیر ارشد پروازهای فضایی سرنشین‌دار اسپیس ایکس به نام «بنجی رید» اعلام کرده:

«ما از تمام قایقرانان می‌خواهیم که به کلیه اعلان‌ها و راهنمایی‌های شرکای ما به همراه گارد ساحلی و نیروی دریایی احترام بگذارند. هرگونه تداخل در این عملیات‌ها می‌تواند باعث تاخیرهای قابل توجهی شود و علاوه بر فضانوردان، تیم نجات را نیز در معرض خطر قرار دهد.»

با پرتاب موفقیت‌آمیز گروه دوم فضانوردان ناسا به وسیله اسپیس ایکس، این تیم باید به ایستگاه فضایی بین‌المللی برسد و سپس به آن متصل شود. پس از مدت ۶ ماه این تیم دوباره به زمین بازمی‌گردد و پس از آن می‌توان ماموریت اخیر را بطور کامل موفق دانست که البته با توجه به ماموریت قبلی و همچنین تغییرات اعمال شده، انتظار نمی‌رود مشکلی در آن ایجاد شود.