مسافرت به فضا با Orion

کلیک - Orion اولین محفظه فضایی حامل انسان است که ظرف 40 سال ساخته می شود. این محفظه یک کپسول فضایی است و مانند کپسول های مشهور Apollo وسیله ای برای اکتشاف است. این وسیله نقلیه طراحی شده تا انسان ها را به کره ماه، سیارک ها و سیاره های دیگر ببرد. ساختار قابل استفاده مجدد بودن آن نیز آن را به یکی از جایگزین های مختلف شاتل فضایی تبدیل می کند هرچند بر خلاف شاتل، Orion طراحی شده تا مسافت های بسیار طولانی تری را بپیماید. شاتل به مدار پایین زمین سفر کرد اما Orion می تواند به مریخ سفر کند.

قطر آن در حدود طول یک اتومبیل سدان اندازه متوسط است و بر روی یک راکت بلند تر از مجسمه آزادی سوار خواهد شد. بعد از پرتاب به فضا Orion چیزی است که از فضانوردان در مقابل تشعشعات محافظت می کند، آنها را گرم می کند و هوا و آب آنها را تصفیه خواهد کرد. این چیزی است که آنها را زنده نگه می دارد.
بعد از چندین دهه طرح های رها شده، برنامه های محکوم به فنا و امیدهای بر باد رفته، تقریباً باور نکردنی است که Orion واقعی است. مردان و زنانی از NASA رویاها و مواد خام را ترکیب کرده و آنها را به چیزی تبدیل کرده اند که شما می توانید ببینید و لمس کنید؛ وسیله ای که حضور فیزیکی بشریت را تا 150 میلیون مایل گسترش می دهد و به نسل های آینده افق های جدیدی برای تماشای طلوع خورشید و طلوع زمین ارائه می کند.
هفته گذشته در کارخانه مونتاژ Michoud واقع در نیو اورلئان، محفظه فشار جدید Orion (هسته فضاپیما که فشار و اکسیژن آن را تنظیم می کند )در معرض نمایش برای رسانه ها، مقامات بازدیدکننده و 3000 کارگر کارخانه قرار گرفت. این یکی از مراسم های تحویل کپسول بود. روز گذشته این کپسول توسط یک هواپیمای قدرتمند ( با نام کنایه آمیز "Super Guppy ") به مرکز فضایی Kennedy منتقل شد تا حدود 200 هزار قطعه دیگر به آن اضافه شود.
در میچاد، Orion مانند یک بشقاب پرنده قدرتمند معرفی شد زیرا به دور آن شبکه ای از قاب های فلزی پیچیده شده بود. ( قاب دور آن در واقع جزئی از فضاپیما است؛ شبکه ای از تقویت کننده ها که به ورقه های آلومینیومی تشکیل دهنده محفظه متصل شده اند.) از اینجا طوری به نظر می رسد که انگار بقیه موارد تشریفاتی هستند.

البته این گونه نیست. در اکتشافات فضایی بشر هیچ چیز بی برنامه نیست. انتخاب هر پیچ، قطعه، واشر و هر ابزار کوچکی دلیل دارد، و باید آستانه های تحمل سخت و شدید ایمنی و اطمینان را تحمل کنند. بعد از مونتاژ Orion در مرکز Kennedy، تست های بیشتری انجام خواهد شد. این تست ها در زمینه انسجام ساختاری، سلسله مراتب لغو اضطراری، دستگاه های الکترونیک هوایی، عملکرد سیستم و ارتباطات است. در سال 2018 این فضاپیما به عنوان بخشی از ماموریت اکتشافی 1 به فضا پرتاب خواهد شد، مسیر آن به سمت فضای وسیع بین زمین و ماه پیرامون سمت دور کره ماه خواهد بود و سپس به زمین باز می گردد و بر روی اقیانوس آرام فرود خواهد آمد. در صورتی که انسان را به همراه نخواهد داشت. اگر این ماموریت موفق باشد، انسان ها بعد از آن در ماموریت اکتشافی 2 به فضا خواهند رفت.

کارخانه فضاپیما سازی

Michoud شبیه مکانی است که در آن همه چیز تولید می شود. بله، فضاپیما و راکت ها در بزرگ ترین اندازه تصور ساخته می شوند، اما هم چیز مشابه هم است. با تغییرات جزئی آنجا می تواند مکانی برای تولید اتومبیل ها یا کامپیوترهای پیشرفته یا دریچه ها یا موتورها باشد. Michoud شبیه بهترین دبیرستان فنی دنیا است، فقط به جای آچارکشی به جعبه دنده اتوماتیک، مردان و زنانی در این جا ابزارها را برای ساخت فضاپیما به کار می برند. رول های ورقه های فلزی در جلوی درب قرار دارند و فضاپیماها و راکت ها از درب پشتی خارج می شوند.
این کارخانه در حومه نیو اورلئان و در یک فضای خالی وسیع قرار گرفته است. در خیابانی که Michoud قرار دارد یک کارخانه قهوه وجود دارد که فضای منطقه را با یک بوی تلخی ملایم ناشی از باز کردن یک بسته قهوه گروند پر می کند. ترکیب قهوه، بتن، اتومبیل ها و جرثقیل ها جالب توجه است. اینجا جایی است تخیل به واقعیت تبدیل می شود و این فراتر از یک موضوع عادی است. کارگران اینجا برخی از باهوش ترین افراد دنیا هستند که برخی از چالش انگیزترین و مهم ترین کارهای دنیا را انجام می دهند، اما به معنای واقعی کلمه شبیه کارگران هستند، اما در پوسترهای رقابت های تبلیغاتی مردان و زنانی نشان داده می شوند که آستین های خود را بالا زده اند با این شعار که: ما می توانیم با همدیگر آن را انجام دهیم! موتور آنها را روشن نگه دارید!

مارک کیراسیک مدیر برنامه Orion، تیم Orion را با عنوان " صنعتگران قرن 21" توصیف می کند. در آینده زیبای بشریت، این شغلی است که در آن مردان و زنان کارگر در ساعت 9 شروع به کار می کنند، کار خود را انجام می دهند، ساعت خروج را ثبت می کنند و نوشیدنی می خورند، قبل از این که توسط موتورهای جت شخصی خود به خانه پرواز کنند. امروز آنها فضاپیمای Orion و سیستم راکت های پرتاب آن را ساخته اند که آنها را به فضا خواهد برد. آنها قبلاً تانکرهای سوخت خارجی 15 طبقه ای برای شاتل فضایی و اولین سکوی راکت های Saturn V را ساخته اند که انسان را به ماه فرستاد.
اینجا جایی است که آنها محفظه فشار Orion Crew Module را می سازند. این محفظه از هفت قطعه آلومینیومی بزرگ تشکیل شده است: تیغه های جلو و دم؛ یک تونل برای اتصال به فضاپیماهای دیگر؛ سه پنل که یک مخروط را شکل می دهند؛ و یک فضای بشکه مانند، که در آن فضانوردان چندین روز و شاید چندین هفته زندگی می کنند. وقتی NASA می گوید که محفظه فشار از هفت پنل تشکیل شده است، به این معناست که هیچ نوع پیچ یا اتصال دهنده ای در مونتاژ آن به کار نرفته است. قطعات از طریق یک فرآیند خاص به نام "جوشکاری اصطکاکی خود واکنشی" به هم پیوند داده شده اند. طبق گفته NASA، جوش ها ابتدا فلز را به یک "حالت پلاستیک مانند" تبدیل می کند، قبل از این که ابزارهای خاص به کار بیافتند و قطعات مختلف را به هم متصل کنند. در مقایسه با جوش های دیگر، جوش ایجاد شده معمولاً از مواد جوش داده شده قابل تمایز دادن نیست.

فقط هفت جوش اصلی همه چیز را به هم متصل نگه می دارد که نصف تعداد جوشی است که در ساخت Orion آزمایشی پرتاب شده در سال 2014 استفاده شد. این کاهش در تعداد جوش ها جرم این محفظه جدید را تا 500 پوند سبک تر کرده است؛ که یک دستاورد عالی در این کار محسوب می شود.
نتیجه دیگر این فرآیند جوشکاری، مونتاژ یک محفظه بی نقص است. در پروژه Apollo کپسول ها در هنگام ساخت صدها نقص جوشکاری را بروز دادند که تک تک آنها باید قبل از پرتاب فضانوردان رفع می شدند. تاکنون این فرآیند جدید هیچ نقصی نشان نداده است. اکنون با کامل کردن این روش، مسئولان NASA انتظار دارند تا این فرآیند جوش را به بخش خصوصی واگذار کنند.( این یک مثال بارز از سود بردن مستقیم مشاغل آمریکا از برنامه های فضایی است. )
برای ساخت ناوگان راکت ها و فضاپیماهای سرنشین دار آمریکا، به 832 جریب زمین و 3.8 میلیون فوت مربع زیر ساخت کلی نیاز است. Michoud بخشی از یک خط مونتاژ عظیم ساحلی است. قلب ساختاری Orion در اینجا ساخته شده است، اما همچنین سیستم پرتاب فضایی (SLS)، یک راکت با وزن 5.5 میلیون پوند و با 321 فوت بلندی که قادر است در هنگام بلند شدن 8.4 میلیون پوند نیروی رانشی تولید کند، نیز در این مرکز ساخته می شود. اولین پرتاب SLS در سال 2018 خواهد بود و Orion را حمل خواهد کرد. این راکت قرار است اجسام بسیار سنگین را با بیشترین سرعت به دورترین نقاط فضا ارسال کند و این دقیقاً همان چیزی است که NASA به آن نیاز دارد تا انسان و تجهیزات را به کره مریخ بفرستد. برای مثال SLS همچنین می تواند زمان سفر یک فضاپیما به قمر اروپای سیاره مشتری را کاهش دهد.

فرآیند لازم برای ساخت SLS همانند ساخت خود راکت دلهره آور است. تانکر هیدروژن مایع آن نیازمند ساخت بشکه های با بلندی 22 فوت است. سپس برای روی هم چیدن 6 بشکه لازم برای مرحله هسته (عامل نیروی محرک مرکزی راکت)، از بالابر های عظیم در یک "مرکز جوش عمودی" استفاده می شود، که هر بخش مانند یک خشاب پخش کننده شکلات غول پیکر بلند می شود و بشکه های بعدی به زیر آن قرار داده می شوند و از طریق فرآیند اصطکاک خود واکنشی به هم جوش می خورند.
بعد از اینکه مرحله هسته ساخته شد و موتورهای راکت نصب شدند، SLS به بارانداز Michoud منتقل شده و بر روی کشتی یدک کش عظیم پگاسوس NASA که مخصوص این کار طراحی شده سوار می شود. این کشنده به مرکز فضاییJohn C. Stennis در شرق حرکت می کند و در آنجا برای تست های گرمایی داغ بر روی سکوی تست B2 نصب می شود. این همان سکویی است که مرحله اول راکت های Saturn V استفاده شده در پروژه Apollo را تست کرد. SLS بعد از آن به مرکز فضایی Kennedy در فلوریدا حرکت خواهد کرد جایی که Orion در آنجا به فضا پرتاب خواهد شد.

سفر به مریخ
در ماموریت اکتشافی 1 انسان وجود نخواهد داشت و شاید هرگز هیچ انسانی در درون محفظه فشار Orion به فضا پرواز نکند. مهندسان NASA اول باید چگونگی نگه داشتن محفظه در هنگام پرتاب، مانورها، بازگشت دوباره، کاهش ارتفاع و فرود بر روی آب را تجزیه و تحلیل کنند. در هر شرایطی، تا زمان پرتاب دوباره فضاپیمای ماموریت اکتشافی 2 در سال 2023 به سمت ماه، هیچ انسانی با کپسول Orion پرواز نخواهد کرد. این اولین بار خواهد بود که بعد از 50 سال انسان مدار پایین زمین را ترک می کند، دفعه قبل مربوط به ماموریت Apollo 17 در سال 1972 بود.
در آینده دور SLS و Orion Crew Module قصد دارند فضانوردان را به مریخ پرتاب کنند. اما این پرتاب حداقل در 15 تا 20 سال آینده خواهد بود. سازمان NASA قبلاً هرگز چنین پروژه مبهم طولانی مدتی را انجام نداده است. ( برای مقایسه زمانی، در نظر بگیرید که شروع برنامه فضایی پرتاب انسان از نقطه صفر تا سفر نهایی انسان به ماه در کل فقط 15 سال طول کشید.) در ضمن NASA قصد دارد از فضای بین زمین و ماه به عنوان پایگاه فعالیت های خود استفاده کند. آنها این منطقه را " زمین های ثابت" می نامند. ماموریت های آینده، اتاقک های آزمایشگاهی، اتاقک های سکونت و سازه های دیگر را در مدارهای ثابت قرار می دهند تا برای اضافه شدن های بعدی توسط Orion در ماموریت های افزایش طول استفاده شوند. هدف این است که " استقلال زمین" در ماموریت های طولانی مدت تثبیت شود، که اگر شما بخواهید بر روی خاک مریخ قدم بگذارید، این یک موضوع حیاتی است.
رسیدن به این مرحله از توانایی در ماموریت های بشر نیازمند یک شفافیت خاص در نگرش است. این سئوال مطرح است که آیا واشنگتن به این وظیفه متعهد است. مطمئناً به نظر می رسد Michoud قادر به انجام این وظیفه باشد. برای مثال وقتی استیو دوئرینگ مدیر مرحله هسته SLS، چگونگی مونتاژ راکت ها را توضیح داد، سخنان او غیر ملموس نبود. او به بشکه 22 فوتی مرحله هسته اشاره کرد، اما حالت چهره او طوری بود که انگار یک راکت 321 فوتی را در سکوی پرتاب می بیند.

چنین نگرشی برای غلبه بر چالش های زندگی فراتر از زمین ضروری است. فضا خشن است. او ما را آنجا نمی خواهد. Orion به مبارزه طلبیدن کیهان توسط انسان است. تو به ما اکسیژن نمی دهی؟ ما آن را با خود می آوریم. تو ما را در معرض تشعشعات بی شمار قرار می دهی؟ خوب ما آن را دفع خواهیم کرد. تو ما را در یک سیاره کوچک محصور کرده ای؟ ما منظومه شمسی را مسکونی خواهیم کرد و این کار را با خرد و منطق، علم و مهندسی انجام می دهیم. ما فلزات و مولکول های این جهان را مهار کرده و از آنها برای پرواز به جهان های دیگر استفاده خواهیم کرد. ما این کار را با تلاش فراوان در کاخانه هایی مانند Michoud انجام می دهیم و وقتی به هدفمان رسیدیم سئوال این نخواهد بود که " حالا چه کنیم؟" بلکه پرسش این خواهد بود که " ماموریت بعدی چیست؟"

منبع: Phys