محققان با ایده‌ای انقلابی، روشی نوآورانه برای پرتاب ماهواره‌ها به فضا ارائه کرده‌اند: منجنیق غول‌پیکری که بدون نیاز به سوخت موشکی، ماهواره‌ها را با سرعتی خیره‌کننده به مدار می‌فرستد. این نوآوری نه‌فقط هزینه‌های پرتاب را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد، بلکه گامی بزرگ به‌سوی فناوری‌های پایدارتر و سازگار با محیط‌زیست محسوب می‌شود.

شرکت SpinLaunch مستقر در کالیفرنیا با سیستم نوآورانه پرتاب ماهواره خود توجه‌ها را جلب کرده است. این شرکت به‌جای استفاده از سوخت‌های موشکی سنتی، از یک بازوی چرخان عظیم برای پرتاب ماهواره‌ها به مدار پایین زمین (LEO) استفاده می‌کند که تنها با برق تغذیه می‌شود. این روش می‌تواند هزینه‌ها و تأثیرات زیست‌محیطی پرتاب ماهواره‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.

این شرکت تاکنون چندین پرتاب آزمایشی موفقیت‌آمیز انجام داده است و قصد دارد تا سال ۲۰۲۶، منظومه‌های ماهواره‌ای در مدارهایی پایین‌تر از ۹۶۰ کیلومتر مستقر کند.

«جاناتان یانی»، بنیان‌گذار و مدیرعامل SpinLaunch، پس از موفقیت دهمین پرتاب این شرکت اعلام کرد: «این تنها یک موشک نیست؛ به‌وضوح توانایی ما در انجام این تعداد آزمایش تنها در ۱۱ ماه و عملکرد صحیح آنها، گواهی بر ویژگی‌های فناوری ماست.»

منجنیقی که ماهواره‌ها را به فضا پرتاب می‌کند

به گزارش Thebrighterside.news، این نوآوری شگفت‌انگیز با کمک مواد پیشرفته و الکترونیک مینیاتوری امکان‌پذیر شده است. فیبر کربن فوق مقاوم و سیستم‌های الکترونیکی فشرده از اجزای کلیدی این فناوری هستند. SpinLaunch در وب‌سایت خود توضیح می‌دهد:

«امروزه الکترونیک مدرن، مواد پیشرفته و ابزارهای شبیه‌سازی، امکان تطبیق ماهواره‌ها با شرایط پرتاب جنبشی را فراهم می‌کنند. این فناوری باید شرایطی بسیار سخت، ازجمله خلأ فضا و شتاب‌گیری سریع را تحمل کند.»

ویدیویی از یکی از پرتاب‌های آزمایشی اسپین‌لانچ در نیومکزیکو، هیجان و دقت فوق‌العاده این فرایند را به نمایش می‌گذارد. در این ویدیو، مهندسان با دقت صفحات نمایشگر را زیر نظر دارند و صحنه پرتاب، فضایی شبیه به اتاق کنترل مأموریت‌های ناسا را تداعی می‌کند. لحظه‌ای که ماهواره از لوله پرتاب خارج می‌شود، همه‌چیز آن‌قدر سریع اتفاق می‌افتد که اگر پلک بزنید، ممکن است آن را از دست بدهید!

شرکت SpinLaunch که در سال ۲۰۱۴ تأسیس شده، تاکنون توانسته است سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی جذب کند. این شرکت با سازمان‌های بزرگی مانند ناسا، ایرباس و دانشگاه کرنل همکاری داشته و از تجهیزات پیشرفته این سازمان‌ها در آزمایش‌های مختلف خود استفاده کرده است. فناوری اسپین‌لانچ تاکنون موفق شده نیرویی تا ده هزار برابر گرانش زمین را تحمل کند که نشان‌دهنده استحکام و مقاومت بالای این سیستم است.

مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی

اگر فناوری SpinLaunch با موفقیت و در مقیاس بزرگ عملیاتی شود، می‌تواند میزان سوخت موردنیاز برای پرتاب ماهواره‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. برای مقایسه، موشک فالکون ۹ اسپیس‌ایکس سال ۲۰۱۶ برای هر پرتاب به بیش از ۹۰۰ هزار پوند پیشرانه (تقریباً ۴۰۸ هزار کیلوگرم) نیاز داشت. اگرچه ممکن است بازده سوخت از آن زمان تاکنون بهبود یافته باشد اما حجم سوخت موردنیاز برای پرتاب‌های سنتی همچنان بسیار زیاد است.

علاوه‌براین، تأثیرات زیست‌محیطی پرتاب‌های سنتی موشک‌ها بیش‌ازپیش موردتوجه قرار گرفته است. هر پرتاب به تخریب لایه ازون دامن میزند؛ لایه‌ای که از ما در برابر تابش‌های مضر خورشید محافظت می‌کند. حال اسپین‌لانچ راه‌حلی خلاقانه‌ای برای پرتاب موشک به فضا، بدون آسیب رساندن به لایه ازون، ارائه داده است.

SpinLaunch در ادامه قصد دارد سایت پرتاب مداری ساحلی توسعه دهد که گام بعدی برای پیشرفت فناوری آنها و تبدیل آن به جایگزین عملی برای پرتاب‌های موشکی سنتی است. بنیان‌گذار اسپین‌لانچ بر آینده روشن این رویکرد نوآورانه تأکید می‌کند:

«این فناوری ثابت کرده که سیستمی قابل‌اعتماد و تکرارپذیر است.»

در سنگاپور نیز استارتاپ فناوری فضایی Equatorial Space Systems از پیشگامانی است که در این حوزه نوظهور فعالیت می‌کند. این شرکت موشک‌های پرتاب ماژولار و کم‌هزینه‌ای توسعه می‌دهد که به‌طور خاص برای ارسال محموله‌های سبک‌وزن به مدار پایین زمین طراحی شده‌اند. تمرکز این شرکت بر کاهش هزینه‌ها، ایمنی و پایداری، شباهت‌هایی با رویکرد اسپین‌لانچ دارد و آن را به رقیبی جدی در این حوزه تبدیل کرده است.

دیگر فناوری‌های نوآورانه پرتاب ماهواره

در دهه گذشته، فناوری‌های پرتاب ماهواره با هدف کاهش هزینه، افزایش بهره‌وری و بهبود پایداری زیست‌محیطی دستخوش تغییرات چشمگیری شده‌اند. در ادامه، برخی از نوآورانه‌ترین فناوری‌های توسعه‌یافته در سال‌های اخیر را بررسی می‌کنیم:

1- موشک‌های قابل استفاده مجدد

فالکون ۹ اسپیس‌ایکس: یکی از تحول‌آفرین‌ترین نوآوری‌ها در این حوزه، توسعه موشک‌های قابل استفاده مجدد است. در این زمینه، فالکون ۹ اسپیس‌ایکس صنعت پرتاب ماهواره را دگرگون کرده است. نخستین مرحله این موشک پس از استقرار محموله، دوباره به زمین بازمی‌گردد و در مأموریت‌های بعدی مجدداً استفاده می‌شود. این ویژگی هزینه‌های پرتاب فضایی را به‌شدت کاهش داده است.

نیو شپرد بلو اوریجین: به‌طور مشابه، شرکت بلو اوریجین نیز موشک‌های زیرمداری قابل استفاده مجدد توسعه داده است. نیو شپرد ثابت کرده که قادر است محموله‌ها را به لبه فضا برساند و پس از انجام مأموریت، مراحل قابل‌بازیابی آن برای پرتاب‌های بعدی دوباره استفاده شوند.

2- موشک Electron راکت لب و سیستم بازیابی آن

شرکت Rocket Lab مستقر در نیوزیلند، موشک Electron را برای پرتاب ماهواره‌های کوچک توسعه داده است. این موشک با تمرکز بر دسترسی سریع و کم‌هزینه به فضا، مخصوص محموله‌های سبک طراحی شده است. Rocket Lab همچنین درحال کار روی برنامه‌ای برای بازیابی جزئی این موشک است که طی آن، مرحله نخست موشک در میانه هوا با یک هلیکوپتر بازیابی می‌شود.

3- هواپیماهای فضایی و سیستم‌های پرتاب هوایی

LauncherOne ویرجین اوربیت: LauncherOne سیستم پرتاب هوایی منحصربه‌فرد است که ماهواره‌ها را از یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ اصلاح‌شده به مدار می‌فرستد. این روش امکان انجام پرتاب از هر باند فرودگاهی را فراهم می‌کند و در مقایسه با روش‌های سنتی مبتنی بر پایگاه‌های زمینی، انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

Dream Chaser شرکت Sierra Nevada Corporation: دریم چیسر یک فضاپیماست که برای انتقال محموله به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) طراحی شده است. این فضاپیما قابلیت فرود روی باندهای معمولی فرودگاه را دارد و گزینه‌ای مناسب برای حمل‌ونقل فضایی محسوب می‌شود.

4- موشک‌های چاپ سه‌بعدی

شرکت Relativity Space، پیشگام در چاپ سه‌بعدی موشک‌ها: این شرکت با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی، موشک Terran 1 را توسعه داده است. این شرکت ادعا می‌کند که تقریباً تمام اجزای این موشک، ازجمله موتورهای آن، با چاپ سه‌بعدی ساخته شده‌اند. این رویکرد امکان تولید سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر را فراهم می‌کند و هزینه‌های مرتبط با ساخت سنتی را کاهش می‌دهد.

5- موشک‌های سبک با پمپ‌های الکتریکی

شرکت‌هایی مانند Astra Space و Rocket Lab بر توسعه موشک‌های کوچک و سبک تمرکز کرده‌اند. موشک Rocket 3 شرکت Astra و موشک Electron شرکت Rocket Lab از موتورهایی با پمپ الکتریکی بهره می‌برند. این نوآوری، پرتاب ماهواره‌های کوچک را مقرون‌به‌صرفه‌تر کرده و دسترسی صنایع مختلف، ازجمله مخابرات و پایش زمین، به فضا را تسهیل می‌کند.

6- سیستم‌های پیشرانه لیزری و ریزموجی

این فناوری‌ها هنوز در مراحل آزمایشی هستند. این سیستم‌ها از لیزرهای زمینی یا پرتوهای مایکروویو برای تأمین نیروی پیشران فضاپیماها استفاده می‌کنند. چنین رویکردی می‌تواند نیاز به سوخت داخلی را کاهش داده و راهی پایدارتر و کارآمدتر برای دستیابی به مدار فراهم کند.

7- استقرار کیوبست‌ها (CubeSats) و ماهواره‌های کوچک

توسعه منظومه‌های ماهواره‌ای کوچک فناوری‌های جدیدی را برای استقرار ماهواره‌ها به وجود آورده‌ است. برای مثال، منظومه ماهواره‌ای استارشیپ اسپیس‌ایکس و OneWeb با هدف پرتاب هزاران ماهواره کوچک برای پوشش جهانی اینترنت طراحی شده‌اند. این ماهواره‌ها می‌توانند به‌صورت گروهی در فضا مستقر شوند و هزینه پرتاب هر ماهواره را به میزان چشمگیری کاهش دهند.

8- یدک‌کش‌های فضایی و خدمات مداری

شرکت Momentus و دیگر فعالان این حوزه درحال توسعه یدک‌کش‌های فضایی هستند؛ فضاپیماهایی که وظیفه انتقال ماهواره‌ها از محل استقرار اولیه به مدار نهایی‌شان را برعهده دارند. این فناوری می‌تواند نیاز ماهواره‌ها به حمل سوخت را کاهش داده و پرتاب‌ها را کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر کند.

9- پیشرانه‌های هیبریدی و سازگار با محیط‌زیست

ترکیب سوخت جامد و مایع برای بهینه‌سازی پرتاب‌ها: علاقه‌مندی به استفاده از پیشرانه‌های هیبریدی که ترکیبی از سوخت جامد و مایع هستند، رو به افزایش است. این فناوری امکان کنترل بهتر و کارایی بالاتری را فراهم می‌کند. برای مثال، فضاپیمای SpaceShipTwo متعلق به Virgin Galactic از موتور موشکی ترکیبی بهره می‌برد. علاوه‌براین، تلاش‌هایی برای توسعه سیستم‌های پیشرانه سازگار با محیط‌زیست درحال انجام است تا ردپای کربن و میزان آلودگی ناشی از پرتاب‌های فضایی کاهش یابد.

این فناوری‌های نوآورانه، مسیر را برای روش‌های مقرون‌به‌صرفه، انعطاف‌پذیر و پایدار هموار می‌کنند و فرصت‌های جدیدی را برای اکتشافات فضایی و کاربردهای تجاری فراهم می‌سازند.