پروژه مرموز آرورا؛ سریع‌ترین هواپیمای تاریخ که وجود خارجی ندارد

آسمان دهه ۸۰ میلادی شاهد پدیده‌هایی بود که با منطق عادی هوانوردی جور در نمی‌آمد؛ صداهای انفجارگونه‌ای که لرزه بر اندام شهرها می‌انداخت و ردِ دودهای حلقه مانندی که شبیه «دونات‌های به نخ کشیده شده» بودند.

شایعات از پروژه‌ای به نام SR-75 Penetrator خبر می‌دادند که قرار بود قوانین فیزیک را دور بزند؛‌طرحی جسورانه روی کاغذ که قرار بود سریع‌ترین هواپیمای تاریخ باشد، اما درنهایت در سکوت خبری محو شد. آیا این پروژه یک شاهکار مهندسی بود یا یک شکست گران‌قیمت که پنتاگون ترجیح داد فراموشش کند؟

برای اینکه بفهمیم چرا پنتاگون باید دست به قماری چنین بزرگ می‌زد، باید به حال‌وهوای جنگ سرد برگردیم. در آن زمان، پادشاه مطلق آسمان‌ها هواپیمای SR-71 Blackbird بود. پرنده‌ای که در دهه ۶۰ ساخته شده بود و با سرعت ۳ ماخ در لبه فضا پرواز می‌کرد. اما در اواسط دهه ۸۰، بلک‌برد دیگر ازنفس‌افتاده بود. هزینه‌های نگهداری آن سرسام‌آور شده بود (هر ساعت پرواز هزینه‌ای معادل صدها هزار دلار امروز داشت) و بدنه آن پس از هزاران بار داغ و سرد شدن، دچار فرسودگی متالورژیک بود.

سیاستمداران در واشنگتن می‌گفتند: «دوران هواپیماهای جاسوسی تمام شده؛ ما ماهواره‌های پیشرفته داریم.» اما ماهواره‌ها دو نقطه ضعف بزرگ داشتند:

• پیش‌بینی‌پذیری: ماهواره‌ها طبق قوانین کپلر، در مدارهای مشخصی دور زمین می‌چرخند. شوروی و چین دقیقا می‌دانستند که ماهواره جاسوسی آمریکا در چه دقیقه و چه ثانیه‌ای از بالای سر پایگاه‌هایشان رد می‌شود.
• کندی در تغییر مسیر: اگر جنگی ناگهانی در نقطه‌ای کور از جهان رخ می‌داد، تغییر مدار ماهواره برای رسیدن به آن نقطه، روزها زمان و سوخت زیادی می‌برد.

آمریکا دنبال عنصر غافلگیری بود که ماهواره‌ها نداشتند. وسیله‌ای که بتواند صبح از آمریکا بلند شود، ظهر از تاسیسات سیبری عکس بگیرد و عصر برای چای خوردن خلبانان به خانه برگردد. اما فیزیک و تکنولوژی آن زمان برای این رویا، پاسخ آماده‌ای نداشت.

طبق تحلیل کانال Found And Explained، مهندسان بخش سری «اسکانک‌ورکس» (Skunk Works) در شرکت لاکهید مارتین با چالشی متناقض روبرو بودند: برای فرار از دست موشک‌های جدید، هواپیما باید به سرعت‌های بالای ۵ ماخ می‌رسید. اما موتورهای جتی که بتوانند هواپیما را از روی باند بلند کنند، نمی‌توانستند آن را به چنین سرعتی برسانند و موتورهایی که مخصوص سرعت بالا بودند (رم‌جت و اسکرام‌جت) در سرعت پایین اصلاً روشن نمی‌شدند.

راه‌حل آن‌ها بازگشت به یک ایده قدیمی اما پیچیده به نام سیستم دو مرحله‌ای یا «مادر و انگل» (Mothership & Parasite) بود. به جای ساخت یک هواپیما، آن‌ها تصمیم گرفتند دو هواپیما بسازند که یکی سوار بر دیگری باشد.

پایه و اساس این پروژه، هواپیمایی بود که باید نقش سکوی پرتاب متحرک را بازی می‌کرد. مشخصات احتمالی این پرنده که از تحلیل تصاویر ماهواره‌ای و اسناد درز کرده به دست آمده، حیرت‌انگیز و در عین حال پر از ریسک بود:

• ابعاد: طول حدود ۸۴ متر (تقریبا هم‌اندازه یک بوئینگ ۷۴۷)، اما با ارتفاعی بسیار کمتر و بدنه‌ای کشیده و پیکان‌مانند برای شکافتن هوا.
• جنس بدنه: استفاده گسترده از کامپوزیت‌های تیتانیوم و مواد جاذب رادار.
• ماموریت: حمل هواپیمای دوم تا ارتفاع ۳۶ کیلومتری سطح زمین و رسیدن به سرعت اولیه‌ی حدود ۳ تا ۵ ماخ.

اما ستاره‌ی اصلی نمایش، مسافری بود که روی پشت SR-75 سوار می‌شد. هواپیمایی کوچک‌تر (به طول تقریبی ۲۷ متر) که شبیه یک موشک سرنشین‌دار بود.

سناریوی عملیات به این صورت طراحی شده بود: وقتی SR-75 به ارتفاع و سرعت مناسب می‌رسید، افسر کنترل پرتاب (که رو به عقب در کابین مادر نشسته بود)، دکمه جداسازی را فشار می‌داد. SR-74 رها می‌شد و موتورهای اسکرام‌جت خود را روشن می‌کرد.

در این مرحله، جهنمی از سرعت آغاز می‌شد. هدف‌گذاری مهندسان رسیدن به سرعت ۱۵ ماخ (۱۵ برابر سرعت صوت) بود. در این سرعت، هواپیما دیگر پرواز نمی‌کرد، بلکه روی لایه‌ای از امواج شوک سوار می‌شد و می‌توانست تا ارتفاع ۲۴۰ کیلومتری (مدار پایین زمین) اوج بگیرد.

شاید موتورهای هواپیما مرموزترین و باورنکردنی‌ترین بخش آن باشند؛ شایعات می‌گویند مهندسان اسکانک‌ورکس از فناوری «موتور انفجار پالسی» (Pulse Detonation Engine) استفاده کرده‌اند.

در موتورهای جت معمولی، سوخت به آرامی می‌سوزد، اما در PDE، سوخت منفجر می‌شود. تصور کنید به‌جای سوختن بنزین، هزاران بار در ثانیه انفجارهای کوچکی رخ دهد و هواپیما سوار بر موج این شوک‌های انفجاری به جلو رانده شود.

این موتورهای عظیم، هر یک با طولی در حدود ۱۲ متر، زیر بال‌ها نصب شده‌اند و ورودی‌های هوای بسیار بزرگی دارند تا در ارتفاعات رقیق جو، اکسیژن کافی را بمکند. اما SR-75 با تمام عظمتش، فقط نیمی از داستان را بازگو می‌کند.

در کالیفرنیا، نوادا و حتی بخش‌هایی از بریتانیا، شاهدان بارها پدیده‌ای را گزارش کرده‌ بودند که با رفتار هیچ هواپیمای متعارفی هم‌خوانی ندارد. آن‌ها از ردی در آسمان سخن می‌گفتند که به‌جای یک خط یکنواخت، از حلقه‌های متوالی و پف‌کرده تشکیل شده بود؛ الگویی که در ادبیات غیررسمی هوانوردی با نام دونات‌ها روی طناب (Donuts on a rope) شناخته می‌شود.

این رد دود امضای بصری موتورهای «انفجار پالسی» (PDE) است و هیچ موتور جت معمولی چنین الگوی منقطع و ضربانی‌ای بر جای نمی‌گذارد. کاپیتان تام ویلیامز، خلبان نیروی هوایی سلطنتی (RAF) و یک کارگر سکوی نفتی در دریای شمال، هر دو گزارش دادند که هواپیمایی را دیده‌اند که صدایی عجیب و ضربان‌دار داشت و با سرعتی باورنکردنی افق را می‌شکافت.

اما قوی‌ترین شواهد از داده‌های علمی سر برمی‌آورند؛ اوایل دهه ۹۰، سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS) در کالیفرنیا با پدیده عجیبی روبرو شد. سنسورهای لرزه‌نگاری که برای ثبت زلزله تنظیم شده بودند، شروع به ثبت «بوم‌های صوتی» کردند.

این بوم‌ها در ساعت‌های خاصی، معمولاً صبح پنجشنبه‌ها بین ساعت ۴ تا ۷ صبح ثبت می‌شدند. تحلیلگران کلتک دریافتند که سرعت این شیء پرنده چیزی بین ۴ تا ۵٫۲ ماخ است و در ارتفاع ۲۷٫۴ کیلومتری حرکت می‌کند.

روی کاغذ همه‌چیز منسجم و وسوسه‌برانگیز به نظر می‌رسد؛ اما مهندسی واقعی لزوماً با تخیلات ما مهربان نیست. آیا تکنولوژی دهه ۱۹۸۰ واقعاً کشش ساخت چنین هیولایی را داشت؟

طبق تحلیل Found And Explained، پرواز در سرعت‌هایی در محدوده‌ی ۶ تا ۱۵ ماخ، مسئله‌ای فراتر از شکل بال و ضریب پساست. وقتی هواپیمایی با این سرعت در جو حرکت می‌کند، حرارت ناشی از اصطکاک هوا به‌قدر بالا می‌رود که مولکول‌های هوا به پلاسما تبدیل می‌شوند. بدنه‌ی هواپیما باید دمایی را تاب یاورد که فولاد و اغلب فلزات مقاوم را ذوب می‌کند.

اینجا به مسئله‌ی خنک‌کاری می‌رسیم؛ امروزه تکنولوژی پرینت سه‌بعدی به ما اجازه می‌دهد کانال‌های خنک‌کننده میکروسکوپی را مستقیماً داخل دیواره‌ی موتور بسازیم. اما در سال ۱۹۸۵ چنین چیزی وجود نداشت و مهندسان مجبور بودند با مواد موجود و روش‌های خنک‌کاری سنتی کار کنند. این احتمال وجود دارد که سیستم مدیریت حرارتی SR-75 و SR-74 یکی از جدی‌ترین چالش‌های تحقق پروژه باشد

علاوه بر گرما، نباید مشکل لرزش صوتی را هم دستکم بگیریم. موتورهای انفجاری که در بخش قبل گفتیم، لرزش‌های وحشتناکی تولید می‌کنند. برخی تحلیل‌گران بر این باورند که حتی در صورت پرواز موفق، این ارتعاش‌ها به‌سرعت باعث خستگی سازه می‌شدند.

یعنی شاید هواپیما پرواز می‌کرد، اما بعد از هر مأموریت، بدنه‌اش چنان آسیب می‌دید که به بازسازی اساسی نیاز داشت. حتی اگر توسعه‌ی این پروژه از نظر فنی امکان‌پذیر بود، از منظر عملیاتی به معضلی دائمی تبدیل می‌شد؛ پرهزینه، شکننده و دور از استانداردهای سامانه‌ای قابل‌اتکا.

پویش پورمحمد

چرا موتور هواپیما ذوب نمی‌شود و در دمای جهنمیِ ۱۶۰۰ درجه سالم می‌ماند؟

مطالعه '23

هیچ چیز به اندازه ردپای پول نمی‌تواند وجود یک پروژه مخفی را اثبات کند. در اواسط دهه ۸۰، تحلیلگران بودجه کنگره آمریکا متوجه یک ناهنجاری عجیب شدند. در بودجه سال ۱۹۸۷، ردیفی به نام «Aurora» با بودجه ۴۵۵ میلیون دلار ظاهر شد، رقمی که برای «تحقیقات اولیه» خیلی زیاد بود. اما کمی بعد، این ردیف ناپدید شد.

مجله‌ی Aviation Week & Space Technology اولین رسانه‌ای بود که این سرنخ را جدی گرفت. گزارش‌های این نشریه از عقد قراردادهای سنگین با اسکانک‌ورکسِ لاکهید و شرکت راک‌ول خبر می‌داد؛ قراردادهایی که دامنه و حجم آن‌ها فراتر از نیازهای پروژه‌های شناخته‌شده‌ی آن دوره به نظر می‌رسید.

سال‌ها بعد، بن ریچ مدیر افسانه‌ای اسکانک‌ورکس، در خاطراتش وجود نام «Aurora» را تأیید کرد، اما مدعی شد آرورا صرفاً یک اسم رمز داخلی برای رقابت طراحی بمب‌افکن B-2 بوده است. اما این ادعا با واقعیت‌های میدانی تناقض داشت:

همزمان با این بودجه‌ها، تصاویر ماهواره‌ای از «منطقه ۵۱» (Groom Lake) نشان داد که باندهای فرود جدیدی در حال ساخت هستند. یکی از این باندها طولی نزدیک به ۱۰ کیلومتر داشت! هیچ هواپیمای معمولی، حتی بمب‌افکن‌های سنگین، به چنین باند فرودی نیاز ندارند. این باند طولانی فقط برای یک چیز لازم بود: پرنده‌ای سنگین که برای بلند شدن نیاز به دورخیز بسیار زیادی دارد یا پرنده‌ای که با سرعتی دیوانه‌وار فرود می‌آید و برای ترمز کردن به کیلومترها مسافت نیاز دارد.

اگر این هواپیما ساخته شده بود، کجا پرواز می‌کرد؟ آمریکا برای مخفی نگه داشتن این هیولا، نمی‌توانست از فرودگاه‌های معمولی استفاده کند. گزارش‌های متعددی از دیده شدن پرنده‌ای عجیب در پایگاه هوایی دورافتاده Machrihanish در اسکاتلند مخابره شد. این پایگاه هم مانند منطقه ۵۱، باندی طولانی و موقعیتی ایزوله در کنار اقیانوس داشت.

یکی از تاکتیک‌های هوشمندانه (و البته پرهزینه) برای پنهان کردن SR-75، استفاده از روش «سایه راداری» بود. طبق گزارش‌های غیررسمی، زمانی که SR-75 قصد داشت وارد حریم هوایی اروپا شود، یک بمب‌افکن F-111 دقیقاً چسبیده به آن و با سرعتی هماهنگ پرواز می‌کرد. در رادارهای کنترل ترافیک هوایی، این دو هواپیما به صورت یک نقطه واحد (یک هواپیمای شناخته شده) دیده می‌شدند.

شاهدان زمینی اما چیزی را می‌دیدند که رادارها نمی‌دیدند؛ یک سایه مثلثی‌شکل عظیم و سیاه در کنار یک جنگنده کوچک‌تر.

حال به مهم‌ترین سوال می‌رسیم: اگر آمریکا در دهه ۸۰ میلادی به چنین تکنولوژی خارق‌العاده‌ای دست یافته بود که می‌توانست ۱۵ برابر سرعت صوت پرواز کند و هر نقطه‌ای را ببیند، چرا ناگهان همه چیز متوقف شد؟ چرا در سال ۱۹۹۵، ارتش آمریکا با صرف هزینه‌های گزاف، دوباره هواپیماهای قدیمی SR-71 را که در موزه بودند بازسازی و عملیاتی کرد؟

منطق حکم می‌کند اگر شما یک فراری جدید و سریع دارید، فیات قدیمی‌تان را از پارکینگ بیرون نمی‌کشید. بازگشت بلک‌برد، بزرگ‌ترین دلیل بر ناکام ماندن پروژه SR-75 بود. اما چرا این پروژه شکست خورد؟

• دیوار حرارتی: پرواز در سرعت‌های هایپرسونیک (بالای ۵ ماخ)، اصطکاک هوا را به حدی می‌رساند که مولکول‌های هوا تبدیل به پلاسما می‌شوند. دمای بدنه به هزاران درجه می‌رسد. در دهه ۸۰، تکنولوژی مواد هنوز آنقدر پیشرفته نبود که بتواند این حرارت را در پروازهای طولانی تحمل کند. احتمالا بدنه هواپیما بعد از هر پرواز دچار تغییر شکل یا آسیب‌های ساختاری جدی می‌شد.
• لرزش‌های کشنده PDE: موتورهای انفجاری که از آن‌ها صحبت کردیم، لرزش‌های وحشتناکی تولید می‌کنند. این ارتعاشات مداوم، دشمن درجه یک سازه‌های هوایی هستند. تحلیلگران معتقدند که این لرزش‌ها باعث «خستگی فلز» (Metal Fatigue) شدید می‌شدند، به طوری که هواپیما دائماً نیاز به تعمیرات اساسی داشت و عملاً غیرعملیاتی بود.
• هزینه غیرقابل توجیه: حتی اگر مشکلات فنی حل می‌شد، هزینه هر پرواز احتمالاً به ده‌ها میلیون دلار می‌رسید. با فروپاشی شوروی و پایان جنگ سرد، توجیهِ داشتن چنین اسباب‌بازی گران‌قیمتی برای کنگره آمریکا غیرممکن شد.

داستان SR-75 Penetrator و پروژه آرورا، روایتی است از محدودیت‌های علم و مهندسی. این پروژه نمادی از دورانی است که بودجه‌های بی‌پایان به پای ایده‌هایی ریخته می‌شد که روی کاغذ جسورانه بودند، اما در برابر قوانین سخت فیزیک و واقعیت‌های اقتصادی، کم آوردند.

امروزه با پیشرفت ماهواره‌های کوچک، پهپادهای مدرن و موشک‌های هایپرسونیک، نیاز به چنین هیولاهای پرنده‌ای کمتر شده است. اما SR-75، همچنان به‌عنوان یکی از مرموزترین معماهای عصر مدرن باقی مانده است؛ معمایی که به ما یادآوری می‌کند حتی با بودجه‌های نامحدود هم نمی‌توان همیشه بر طبیعت و فیزیک غلبه کرد.