سکوی فرود شناور فالکون ۹: شاهکار مهندسی اسپیس ایکس

 یکی ‌دو هفته‌ی گذشته را می‌توان بهترین دوران حرفه‌ای ایلان ماسک (Elon Musk) دانست. او بعد از به سرانجام رساندن طرح استفاده‌ی مجدد از راکت Falcon 9 و فرود موفقیت‌آمیز آن بر روی یک کرجی باری اقیانوس‌پیما که به‌طور خاص برای این منظور بازسازی شده بود، حدود ۳۲۵ هزار سفارش برای خودروی الکتریکی تسلای مدل ۳ نیز دریافت کرد.

بدون شک پرالتهاب‌ترین ماجراجویی ماسک در این دو هفته‌ی موفق، آخرین لحظات بازگشت فالکن ۹ به زمین بعد از پرتاب دوباره‌ی آن به مقصد ایستگاه فضایی بین‌المللی ناسا و فرود بدون مشکل آن بر روی یک سکوی شناور با نام پرمعنا و بامسمای «Of Course I Still Love You - البته که هنوز دوستت دارم» بود. این سکوی شناور یک کشتی خودران بدون سرنشین بسیار پیچیده و مدرن است و نوآوری‌ به‌کاررفته در ساخت آن هیچ دست‌کمی از فناوری راکت‌های فضاپیمای SpaceX ندارد.

ایده‌ی استفاده از کشتی بدون سرنشین خودران به‌عنوان سکوی فرود شناور، از برنامه‌ی ایلان ماسک در سال ۲۰۰۹ باهدف تغییر زیربنایی رویکردهای سنتی در تلاش برای استفاده مجدد از راکت‌های فضایی سرچشمه می‌گیرد. فاز عملی تحقق این ایده در سال ۲۰۱۴ آغاز شد و اسپیس ایکس تاکنون سه سکوی شناور با مشخصاتی متفاوت ساخته است.

برای فراهم کردن امکان فرود بدون فالکن ۹ که با سرعت زیاد و ضربه‌ی شدیدی همراه است، سکوی شناور باید سطحی وسیع و کاملا هموار و همین‌طور قابلیت حمل محموله‌های بسیار سنگین داشته باشد. اسپیس ایکس کرجی‌های باری اقیانوس‌پیمای سری مارمک ۳۰۰ (Marmac 300) را به عرشه‌ای با ابعاد ۵۲ در ۹۱ متر استفاده مجهز کرده است که به‌خوبی فضای موردنیاز برای استقرار پایه‌های فرود ۵.۵ متری فالکن ۹ و همه‌ی تجهیزات حفاظتی جانبی را تأمین می‌کند. اولین کشتی دارای باله‌های کناری و دیواره‌های محافظتی برای مهار شعله‌های موتور راکت بود ولی در آخرین نمونه این ویژگی‌ها حذف شده‌اند.

به گزارش ناسا، کشتی‌های خودران بدون سرنشین مارمک دارای چهار موتور دیزل مجهز به پروانه‌هایی با قابلت چرخش ۳۶۰ درجه در محور عمودی هستند و بدون نیاز به سکان، قابلیت مانور خارق‌العاده‌ای برای کشتی فراهم می‌کنند. یک کشتی با این ویژگی در هرلحظه می‌تواند به هر سمتی شروع به حرکت کند و با دقت ۳ متر در محل موردنظر مستقر شود.

هنوز اطلاعاتی در مورد جزییات ساخت لایه‌ی خارجی عرشه‌ی سکوی فرود که با لوگوی بزرگ اسپیس ایکس تزیین شده، وجود ندارد ولی می‌توان حدس زد که با صفحات فولادی ضخیم پوشانده شده است.

این کشتی بدون سرنشین به‌صورت خودکار هدایت می‌شود و می‌تواند با استفاده‌ از اطلاعات  GPS با دقت در موقعیت موردنظر قرار بگیرد. البته گروهی از تکنیسین‌های اسپیس ایکس در یک کشتی دیگر سکوی فرود را همراهی می‌کنند تا در موقع نیاز به‌سرعت کنترل آن را در دست بگیرند.

سکوی فرود شناور برای هماهنگی و فراهم کردن امکان فرود دقیق، علاوه بر GPS به انبوهی از سنسورهای مختلف مجهز است تا بتواند به‌صورت خودکار حرکت کند و دائما با راکت، مرکز کنترل و گروه همراه در ارتباط باشد.

بعد از هر تلاش برای فرود، گروه همراه وارد سکوی شناور می‌شوند و اگر عملیات موفقیت‌آمیز باشد -راکت به‌صورت عمودی و بدون مشکل بر روی عرشه‌ی کشتی فرود آمده باشد- اتصال راکت با سکو را مستحکم کرده و در غیر این صورت همه بقایای قابل‌استفاده‌ی راکت را جمع‌آوری می‌کنند و نهایتا سکوی شناور به همراه محموله به بندر هدایت می‌شود. سکوی فرود مستقر در اقیانوس اطلس به بندرهای جکسون ویل یا کاناورال فلوریدا منتقل می‌شود و سکوی اقیانوس آرام در بندر لس‌آنجلس پهلو می‌گیرد.

اولین سکوی شناور اسپیس ایکس که یک مارمک ۳۰۰ بود و «Just Read The Instructions - فقط دستورالعمل‌ها را بخوان» نام داشت، در روز دهم ژانویه‌ی ۲۰۱۵ برای پرتاب راکت و ارسال محموله به ایستگاه فضایی ناسا از اقیانوس اطلس مورداستفاده قرار گفت ولی تلاش برای فرود موفقیت‌آمیز نبود. در آن زمان ایلان ماسک بیش‌ترین احتمال موفقیت سکوی اول را ۵۰ درصد می‌دانست ولی اخیرا شانس موفقیت آن را تنها ۳۰ درصد عنوان کرده است.

 اولین سکوی شناور بعد از ۶ ماه استفاده و گذراندن دو فرود ناموفق از رده خارج شد و یک کرجی بسیار مدرن‌تر مارمک ۳۰۴ جای آن را گرفت. دومین سکوی شناور «Of Course I Still Love You» نام دارد و مانند نمونه قبلی با الهام گرفتن از نوول علمی-تخیلی (The Player of Games) نام‌گذاری شده است.

سومین سکوی شناور یک کرجی مارمک ۳۰۳ بود که تجهیز و بازسازی آن در بهار ۲۰۱۵ به اتمام رسید و برای سفر به اقیانوس آرام در کانال پاناما به آب انداخته شد. سکوی سوم نیز بعدها مانند اولین سکو، «Just Read The Instructions» نام گرفت.

 اسپیس ایکس تابه‌حال ۵ بار عملیات فرود راکت فالکن ۹ را بر روی کشتی بدون سرنشین خودران انجام داده است. تلاش‌های ژانویه و آوریل ۲۰۱۵ شکست خوردند و هر دو دفعه راکت‌ها بعد از بعد از برخورد با سکو منفجر شدند ولی بااین‌حال بسیاری از مراحل فرود موفقیت‌آمیز بود. سومین تلاش در ژوئن ۲۰۱۵ به دلیل متلاشی شدن راکت قبل از رسیدن به سکو و شروع اولین مرحله‌ی فرود بی‌ثمر ماند.

 در اولین تلاش برای فرود راکت در سکوی اقیانوس آرام (درمجموع چهارمین)، فرود آرام موفقیت‌آمیز بود ولی یکی پین‌های اتصال سکوی فرود به پایه‌های راکت به‌خوبی عمل نکرد و راکت واژگون شد.

 پنجمین و آخرین تلاش برای فرود راکت بر روی سکوی شناور کاملا موفقیت‌آمیز بود و امید می‌رود که این موفقیت در آینده ادامه پیدا کند تا هدف اصلی اسپیس ایکس از اجرای پروژه‌ی راکت‌های قابل‌استفاده‌ی مجدد محقق شود.

امکان بازیابی کامل و بدون خسارت بدنه‌ی راکت، انتقال آن به خشکی و استفاده‌ی دوباره از آن به شکل غیرقابل‌باوری هزینه‌ی سفرهای فضایی را کاهش می‌دهد و احتمال برقراری یک مسیر ارتباطی مطمئن برای ارسال محموله به خارج از اتمسفر را به‌مراتب بیشتر خواهد کرد. با تحقق این هدف نهایتا انسان به خارج از اتمسفر دسترسی راحت خواهد داشت.

 ایلان ماسک در کنفرانس مطبوعاتی بعد از فرود موفقیت‌آمیز اعلام کرد برای تمرکز بیشتر بر فرود راکت در خشکی احتمالا به مدت یک فصل همه‌ی عملیات فرود در دریا متوقف خواهند شد. او همچنین یک‌بار در صفحه‌ی توییتر خود از توانایی احتمالی آینده‌ی اسپیس ایکس برای فرود راکت بر سکوی شناور، آماده‌سازی و سوخت‌گیری در مدت کوتاه و پرتاب دوباره خبر داده بود.

علاوه بر این ماسک اعلام کرده است که اسپیس ایکس تا پایان سال آینده‌ی میلادی و با معرفی نسل دوم کپسول دراگون، اولین مسافرت‌های فضایی با قابلیت حمل انسان را با یک پرتاب و فرود آزمایشی بدون سرنشین آغاز خواهد کرد.

ایلان ماسک در پایان کنفرانس مطبوعاتی و در پاسخ به سؤالی در مورد هدف بعدی او پس از «این موفقیت عمده» گفت:

ما زمانی موفق خواهیم شد که این کار کسل‌کننده شده باشد.

با توجه به اینکه نوآوری‌های مهندسی شگفت‌انگیزی که ما را یک گام به سمت سفر فضایی معمولی و کم‌هزینه نزدیک‌تر کرده‌اند، هیچ‌گاه «کسل‌کننده» نخواهند شد؛ می‌توان مقصود ماسک را از دادن این پاسخ به‌ظاهر بی‌ربط درک کرد.

توانایی یک راکت برای رساندن محموله به خارج از اتمسفر، برقراری ارتباط با یک پلتفرم خودران بدون سرنشین شناور در اقیانوس و فرود موفقیت‌آمیز بر روی آن تنها یک پیشرفت حیرت‌انگیز درزمینه‌ی بازیافت وسایل نقلیه‌ی فضاپیما نیست و عملا تحقق بسیاری از فانتزی‌های علمی- تخیلی به شمار می‌آید. مسلما در آزمایش‌های اسپیس ایکس برای فرود راکت بر روی سکوهای شناور و البته رؤیای این موسسه برای فرستادن اولین انسان‌ها به مریخ، لحظات هیجان‌انگیز و تاریخ‌ساز این‌چنینی بسیار خواهیم دید.