لذت پرواز با هواپیماهای موشکی

همواره این سوال مطرح بوده که آیا یک فضاپیمای تجاری روزی خواهد توانست خودش از زمین برخیزد، تا خارج از جو به پرواز درآید و دوباره در باند فرود بنشیند؟ این همان هدف کمپانی «Xcor Aerospace» است که با پروژه تولید هواپیماهای موشکی آغاز شده است.
E۲-Rocket اولین هواپیمای موشکی شخصی است که از آن برای آزمایش فناوری های جدید استفاده می شود. این هواپیما توسط شرکت Xcor طراحی شده و در اصل نمونه تغییریافته هواپیمای E۲-Long است که توسط کارخانه هواپیمایی «برت روتان» ساخته شده بود. E۲-Long یک هواپیمای ویژه با بال ثابت است، یعنی بال های کوچک آن به جای اینکه در پشت بال های بزرگ اصلی قرار داشته باشند، در جلوی بال اصلی قرار گرفته اند.
این ویژگی هواپیماهای موشکی است، ضمن اینکه این هواپیماها به جای موتور پروانه یی، دو موتور موشک با سوخت مایع و یک مخزن سوخت اضافی در زیر هواپیما و دو مخزن آلومینیومی برای نگهداری اکسیژن مایع در عقب هواپیما دارند.
هر موتور موشکE۲-Rocket می تواند ۵۰۰ پوند نیرو تولید کند و لازم نیست نیرویی هم اندازه موتورهای شاتل فضایی تولید کند زیرا به اندازه شاتل، محموله و بار حمل نمی کند. هواپیماهای موشکی هم مانند شاتل فضایی، سوخت مایع به صورت کاملاً سرد به اطراف اتاقک های احتراق پمپ می کنند تا گرمای بیش از حد آنها را گرفته و از ذوب شدنشان جلوگیری کنند.
انتخاب اکسیژن مایع و الکل به عنوان سوخت هواپیماهای موشکی چندین مزیت دارد. این سوخت دارای ایمپالس ویژه ۲۵۰ تا ۲۷۰ ثانیه است. (ایمپالس ویژه مجموع واحدهای نیرو برای هر واحد سوخت مصرفی است.) در صورتی که سوخت ترکیبی هیدروژن و اکسیژن مایع شاتل، دارای ایمپالس ویژه ۴۵۲ ثانیه است.
هرچه زمان ایمپالس طولانی تر باشد، سوخت کارآمدتری خواهیم داشت و موشک سریع تر به حرکت درمی آید. به علاوه این نوع موتور (موتورهای موشکی) نیازمند خنک سازی زیادی برای دو مخزن اکسیژن و سوخت نیست و این امر باعث شده نگهداری و سوخت زنیE۲-Rocket سریع تر و کارآمدتر باشد.
● عملکرد هواپیماهای موشکی
وقتی که خلبان پرواز با هواپیماهای موشکی را شروع می کند، الکل تحت فشار از مخزن سوخت به موتور موشک فرستاده می شود. یک پمپ پیستونی هم اکسیژن مایع را به داخل موتور پمپ می کند. برای این کار شرکت Xcor در حال ساخت یک پمپ منحصربه فرد است، چرا که توربو پمپ های استفاده شده در دیگر موتورهای موشک، برایE۲-Rocket بسیار بزرگ است. سپس احتراق انجام می شود و گازهای داغ از دریچه موشک در عقب هواپیما به بیرون فرستاده شده و نیرو تولید می کند.
تقریباً ۲۰ ثانیه زمان نیاز است تا این هواپیمای موشکی در هنگام کارکردن هر دو موتور که موجب تولید ۸۰۰ پوند نیرو می شود، پس از طی ۵۰۰ متر از باند فرودگاه کار برخاستن را انجام دهد. فرود و پرواز E۲-Rocket همانند هواپیماهای معمولی است ولی چند ویژگی منحصر به فرد هم دارد:
▪ موتور موشکی پس از حدود دو دقیقه، سرعت هواپیما را به ۵/۰ ماخ (نصف سرعت صوت) می رساند. این در حالی است که هواپیماهای معمولی در اندازه و نوع آن که همان E۲-Long است، هرگز به چنین سرعتی نمی رسند و فقط هواپیماهای جت به چنین سرعتی می رسند.
▪ این هواپیما با سرعت ۵۰ متر بر ثانیه پرواز می کند.
▪ وقتی سوخت این هواپیما به پایان برسد، بدون نیروی موتور بر روی باند می نشیند در حالی که اغلب هواپیماها تحت اثر نیروی موتورهای خود فرود می آیند.
E۲-Rocket تا به حال ۱۵ پرواز آزمایشی مختلف را با موفقیت پشت سر گذاشته است. این هواپیما همچنین توانایی های خود را در نمایش های هوایی مختلف از جمله مسابقات موشک رالی در سال ۲۰۰۶ در نیومکزیکو اثبات کرده است. زمانی که هواپیمای موشکی ساخته و شناخته شد، کسی به فکر استفاده شخصی از آن نبود، بلکه تنها یک نمونه برای آزمایش فناوری های جدید به حساب می آمد.
هواپیمای موشکی دارای یک حسگر آتش فرابنفش در داخل موتور خود است که خلبان را از وجود هرگونه آتش سوزی در موتور آگاه می کند. همچنین دو شیشه بزرگ محتوی هلیوم فشرده شده به عنوان آتش خاموش کن در آن وجود دارد. جالب اینکه هرکدام از موتورهای E۲-Rocket سیستم کنترل مخصوص به خود را دارند و می توان هرکدام از آنها را جداگانه خاموش یا روشن کرد. هواپیمای موشکی حتی توسط یک موتور هم می تواند پرواز کند.
همچنین هرکدام از موتورها دارای حسگری است که خلبان را از تمام شدن سوخت موتور آگاه می کند. خلبان در صورت نیاز می تواند فشار هوای هر دو مخزن را دوباره تنظیم کند یا حتی سوخت آنها را از مخزن هایشان خارج کرده و به جو بریزد. خلبان می تواند در صورت بروز آتش سوزی یکی از موتورها، از ورود سوخت به هر یک از آنها جلوگیری کند. ضمن اینکه هواپیمای موشکی دارای سیستمی است که در مواقع اضطراری می تواند خلبان را از هواپیما خارج کند. تمامی این خصوصیت های امنیتی در هواپیما با موفقیت آزمایش شده اند.
● مسابقات موشک ها و Xerus
E۲-Rocket آخرین پروازهای خود را برای آزمایش تکنولوژی های جدید هواپیماهای موشکی انجام داده و اکنون کمپانی Xcor فعالیت خود را بر روی دو پروژه دیگر آغاز کرده است؛ ایجاد و توسعه مسابقات موشک ها و یک فضاپیما به نام Xerus. پروفسور «پیتر دایاماندیس» بنیانگذار موسسه X-Prize به همراه «گرنجر واتیلو» لیگ مسابقات موشک (RRL) را تاسیس کرده اند. این دو برای لیگ موشک خود همانند مسابقه های اتومبیلرانی، پوشش گسترده تلویزیونی و شمار بالای تماشاگران را تصور می کنند.
شرکت کنندگان در مسابقه که خلبانان هواپیماهای موشکی هستند، در مسیری دومایلی (۳/۳ کیلومتری) و ارتفاع ۵ هزار پا از سطح زمین، به رقابت با یکدیگر خواهند پرداخت. تماشاگران، هواپیماها را در حال پرواز در نمایشگرهایی در مسیرهای مجازی که توسط کمپانی «Sport Vision» ساخته شده اند، مشاهده خواهند کرد.
لیگ مسابقات موشکی موجب توسعه فناوری های جدید شرکت های خصوصی خواهد شد و نسل جدیدی از متخصصان موشک را به وجود خواهد آورد. جایزه این مسابقات هم شامل یک گذرنامه VIP یک ساله برای تمام لیگ های مسابقه های موشکی خواهد بود.
● تولید هواپیمای فضایی
پروژه بعدی شرکت Xcor ساخت یک هواپیمای فضایی زیرمداری (یعنی می تواند در فضای پایینی مدار زمین به پرواز درآید) به نام Xerus است. امروزه افراد زیادی در جهان خواستار این هستند تا در ازای پرداخت مبلغ نسبتاً بالایی، به فضای خارج از جو رفته و بی وزنی را تجربه کنند ولی نمی توانند برای این سفر ۲۰ میلیون دلار هزینه کنند. با یک پرواز Xerus تا نزدیکی های مدار زمین در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری می توان سه دقیقه بی وزنی را تجربه کرد.
استفاده از Xerus که هم ارزان قیمت و هم قابل استفاده مجدد است، سود کلانی را در صنعت توریسم فضایی نصیب شرکت Xcor خواهد کرد. این هواپیمای فضایی می تواند به عنوان اولین مرحله ارسال میکرو ماهواره ها به همراه تجهیزات کوچکشان به فضا، به خدمت گرفته شود. این روش به مراتب ارزان تر و به صرفه تر از استفاده از موشک های چندمرحله یی (multi- stage) اختصاصی یا شاتل فضایی خواهد بود.
این هواپیمای فضایی از چندین موتور قدرتمند برای رسیدن به ارتفاع ۶۵ کیلومتری زمین استفاده می کند و سپس بدون اعمال نیرو از طرف موتور، تا ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری به پرواز درمی آید. ضمن اینکه به سرعت چهار ماخ هم دست پیدا می کند که حدود دو برابر سریع تر ازE۲-Rocket است و می تواند مانند یک هواپیمای معمولی نشست و برخاست کند. پس از به اتمام رسیدن پروژه Xerus، کمپانی Xcor برنامه یی برای انجام ۲۰ پرواز با آن تدارک خواهد دید.
● هواپیماهای موشکی در طول تاریخ
در زمان جنگ جهانی دوم، آلمان ها چندین هواپیمای موشکی مجهز به موتور جت تولید کردند. آن هواپیماها به سرعت ۹۶۰ کیلومتر در ساعت دست می یافتند که بسیار نزدیک به سرعت صوت است. شوروی سابق هم چند هواپیمای موشکی را آزمایش کرد و ژاپنی ها حتی یک بمب افکن به نام «Kamikaze» تولید کردند که از موشک نیرو می گرفت.
پس از جنگ جهانی دوم، هواپیماهای موشکی به صورت آزمایشی برای آزمایش نحوه عملکرد هواپیماها در سرعت های مافوق صوت (هایپرسونیک) به کار گرفته شدند. «چاک بیگر» اولین کسی بود که توانست در ۱۴ اکتبر ۱۹۷۴ با هواپیماهای موشکی (Bellx۱) دیوار صوتی را بشکند. شاید معروف ترین هواپیمای موشکی جهان، هواپیمای X-۱۵ ناسا باشد.
این هواپیما برای انجام تحقیقات در زمینه های آیرودینامیک، پایداری، کنترل پرواز، سیستم های گرمایش و تاثیرات فیزیولوژیکی سرعت های بالا به کار گرفته شد.X-۱۵ در حدود ۲۰۰ پرواز بین سال های ۱۹۵۹ تا ۱۹۶۸ انجام داد و به ارتفاع ۲۰۰/۳۵۵ پا و سرعت ۵/۶ ماخ دست یافت که یک رکورد برای پروازهای هواپیماهای سرنشین دار فراصوتی محسوب می شود. در نهایت اطلاعات به دست آمده از این پروازها هم در برنامه ساخت آپولو، شاتل فضایی و دیگر فضاپیماها استفاده شد.

www.popularmechanics.com
ترجمه: علیرضا سزاوار

منبع : روزنامه اعتماد