رفع گلوگاه پرتاب ماهواره با موتورهای فضایی سوخت جامد

به گزارش نما، هرچند عمده کارآیی و ارزش افزوده فعالیت‌های فضایی در ماهواره‌ها و کارکرد آنها خلاصه می‌شود، اما با این حال زیربنای توسعه فضایی، ماهواره‌برها هستند چراکه تا ماهواره‌بر نتواند بدرستی عمل کند، اساساً ماهواره‌ای در مدار تزریق نخواهد شد. به همین دلیل پرتابگرها را می‌توان کلیدی‌ترین موضوع در بحث فضایی برشمرد که سرمایه‌گذاری و توسعه آنها امری حیاتی و اجتناب‌ناپذیر است.

در کشورمان ایران بواسطه سال‌ها تجربه‌اندوزی و توسعه قدرت موشکی، انباشت قابل توجهی از دانش و تجربه در این حوزه وجود دارد که به برکت این دانش و تجربه جمهوری اسلامی ایران موفق شد طی سال‌های گذشته به فضا دسترسی پیدا کند و ماهواره‌هایی را که خود ساخته بود در مدار زمین تزریق کند.

با این حال شکی نیست که توسعه فعالیت‌های فضایی در کشورمان نیازمند توسعه پرتابگرها است چراکه توسعه فعالیت فضایی که ارزش افزوده داشته باشد و از سوی دیگر برای کشورمان خدمات قابل توجهی داشته باشد در گرو ساخت ماهواره‌های بزرگتر و سنگین‌تر است و قرار دادن چنین ماهواره‌هایی در مدار هم طبیعتاً مستلزم برخورداری از پرتابگرهای با توانمندی و قابلیت اطمینان بالا است.

جمهوری اسلامی ایران برنامه فضایی خود را با ماهواره‌برهای سوخت مایع آغاز کرد و «سفیر» نخستین ماهواره‌بر ایران بود که در ادامه راه این ماهواره‌بر بازنشسته و جای خود را به ماهواره‌بر سیمرغ داد؛ سیمرغی که موتور مرحله اول آن از کلاستر یا خوشه‌ای‌سازی چهار موتور مرحله اول سفیرــ‌۱ ایجاد شد، به این ترتیب حدود ۱۲۸ تن نیرو از بخش اصلی موتور و حدود ۱۵ تن نیرو از مجموع چهار محفظه کنترلی حاصل می‌شود. در مرحله دوم نیز چهار موتور مشابه دو موتور مرحله دوم سفیرــ‌۱ مورد استفاده قرار گرفت.

در عین حال با وجودی که برنامه توسعه ماهواره‌برهای سوخت مایع در وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح در یک نقشه راه متشکل از ماهواره‌برهای سیمرغ، سریر و سروش دنبال می‌شود، سپاه پاسداران انقلاب اسلامی نیز عزم خود را برای توسعه ماهواره‌برهای سوخت جامد به‌عنوان بسترهای ارزان‌قیمت و با قابلیت اطمینان بالا برای پرتاب‌های فضایی جزم کرده و در این مسیر توانسته است برخی از فناوری‌های جدید را هم توسعه دهد.

سلمان؛ آغاز راه فضایی شدن سپاه

تلاش مجموعه سپاه پاسداران در این حوزه توسعه موتورهای فضایی سوخت جامد است که اولین محصول آن که در بهمن‌ ۱۳۹۸ رونمایی شد، موتور فضایی سلمان بود. دو ویژگی مهم در سلمان وجود دارد اول اینکه مجهز به سامانه تغییر بردار رانش بر اساس حرکت دادن خروجی (نازل) پیشران است.
پیش از این موشک‌های خانواده شهاب و قدر، قیام و سجیل همگی از روش کنترل بردار رانش اما مبتنی بر بالک‌های نصب شونده در خروجی پیشران موشک استفاده می‌کردند.

در این روش چهار بالک که از جنس‌های بسیار مقاوم و عموماً از گرافیت ساخته می‌شوند در خروجی پیشران قرار گرفته و کار ایجاد تغییر جهت گازهای خروجی و ایجاد نیروی لازم برای تغییر مسیر را به انجام می‌رسانند.

روش فوق هر چند از پیچیدگی‌های فنی کمتری در بحث ساخت قطعات و اجزای لازم برخوردار است اما همواره مقداری از نیروی رانش موتور را هدر می‌دهد که مستقیماً به کاهش کارآیی موشک از بیشترین کارآیی که می‌توانست به آن برسد منجر می‌شود. به علاوه، جنس بالک‌های نصب شونده در خروجی موتور نیز باید بسیار مقاوم باشد زیرا باید چندین دقیقه در معرض گازهایی داغ با سرعت بسیار زیاد قرار بگیرد.

رفع گلوگاه پرتاب ماهواره با موتورهای فضایی سوخت جامد/ سلمان و رافع کلید قفل پرتاب‌های فضایی ایران
موتور فضایی سلمان

راهکار دیگر برای بهره‌برداری از روش کنترل بردار رانش، حرکت دادن کل خروجی پیشران یا همان نازل پیشران است؛ اتفاقی که در موتور فضایی سوخت جامد سلمان شاهد آن هستیم. در این روش عملگرهایی بیرون نازل نصب شده که با حرکت دادن نازل در جهت مورد نیاز، سبب تغییر جهت بردار رانش پیشران و در نتیجه تغییر مسیر موشک می‌شوند. در این روش هیچ میزانی از نیروی رانش هدر نمی‌رود. توسعه این فناوری دارای گلوگاه‌های خاصی بوده و علاوه‌بر تنظیم دقیق زوایای نازل در برخورد با گازهای بسیار داغ خروجی، عملگرهایی با توانایی و مقاومت بالا نیز مورد
نیاز است.

ویژگی دوم پیشران فضایی سلمان این است که بدنه محفظه موتور و بدنه بیرونی پیشران به جای فلز، از مواد مرکب غیرفلزی ساخته شده که وزن بسیار کمتری نسبت به فلزات دارند. این امر سبب کاهش وزن قابل توجه و افزایش بهره‌وری پیشران در مأموریت خود می‌شود. این وزن صرفه‌جویی شده باعث ایجاد شتاب بیشتر یا امکان حمل محموله بیشتر در مأموریت می‌شود.

سلمان تا کنون در سه پرتاب ماهواره‌بر قاصد که شامل یک پرتاب زیرمداری و دو پرتاب حامل ماهواره (نور۱ و نور۲) بوده بخوبی با عملکرد خود توانسته است به سرعت لازم برای فعال شدن مرحله سوم ماهواره‌بر برسد.

رفع گلوگاه پرتاب با «رافع»

دی‌ سال گذشته بود که سردار امیرعلی حاجی‌زاده فرمانده نیروی هوافضای سپاه پاسداران انقلاب اسلامی در خلال یک سخنرانی، خبر از تست جدیدترین موتور فضایی کشور با قابلیت ایجاد ۶۸ تن نیروی رانش (تراست) خبر داد. کمی پس از صحبت‌های سردار حاجی‌زاده تصاویر مربوط به تست این موتور منتشر شد، موتوری که نامش «رافع» بود.

از جمله ویژگی‌های بارز موتور رافع این است که مانند موتور فضایی سلمان از بدنه کامپوزیتی بسیار سبک و سامانه کنترل بردار رانش (از نوع نازل متحرک) برخوردار است و می‌تواند به‌عنوان مرحله نخست ماهواره‌برهای در دست توسعه نیروی هوافضای سپاه استفاده شود.

پیش از دستیابی به موتور «رافع» در پرتاب‌های فضایی سپاه با استفاده از ماهواره‌بر قاصد، شاهد آن بودیم که در مرحله نخست از موتور سوخت مایع مربوط به موشک قدرF استفاده می‌شد که استفاده از چنین موتوری به‌دلیل آنکه نیروی رانشی که ایجاد می‌کنند در مقایسه با موتورهای سوخت جامد محدود است، نسبت به وزن محموله‌ای که ماهواره‌بر حمل می‌کند ایجاد محدودیت می‌کند. اما نیروی رانش ۶۵ تنی که رافع ایجاد می‌کند این امکان را می‌دهد که ماهواره‌برهای سپاه بتوانند ماهواره‌هایی با اوزان بیشتر را در مدارهای بالاتری قرار دهند.

رفع گلوگاه پرتاب ماهواره با موتورهای فضایی سوخت جامد/ سلمان و رافع کلید قفل پرتاب‌های فضایی ایران
موتور فضایی رافع

رافع پیشرفته‌ترین موتور سوخت جامدی است که تا کنون در کشورمان ساخته شده است؛ پیشران‌های سوخت جامد پیش از این توسط وزارت دفاع ساخته شده بود که نیروی رانش بیشتری تولید می‌کنند مانند موتور سوخت جامد ماهواره‌بر ذوالجناح، اما برگ برنده موتور رافع که در حقیقت با احصا فناوری همراه بوده، توانمندی در دستیابی به موتور سوخت جامد با نازل متحرک است.

در حقیقت با دستیابی سپاه به موتور فضایی سوخت جامد و نازل متحرک «رافع» می‌توان با قاطعیت ادعا کرد که گلوگاه پرتابگر در کشورمان رفع شده است و این مسأله خود فتح بابی برای بیشتر شدن تعداد پرتاب‌های فضایی ایران در سال، توسعه صنعت ساخت ماهواره و همچنین بالابردن قابلیت اطمینان پرتابگرهای فضایی کشورمان برای انجام پرتاب برای دیگر کشورها خواهد شد.

آینده موتورهای فضایی سوخت جامد

بنابر گفته فرماندهان و مسئولان امر، هدف سپاه توسعه پرتابگرهای فضایی تماماً سوخت جامد است. در حقیقت این برنامه‌ای بوده که سپاه پاسداران از سال‌ها پیش و با هدایت شهید بزرگوار سرلشکر حاج حسن طهرانی مقدم آن را دنبال کرده است و در این راه به توفیقات قابل توجهی از جمله موتورهای فضایی سوخت جامد سنگین و فوق سنگین در پروژه قائم دست یافته است. توفیقاتی که گرچه تاکنون به آن صورت رسانه‌ای نشده‌اند، اما هر از چندگاهی با انتشار تصاویری مربوط به آزمون‌های این موتورها، نشان می‌دهد که عزم جدی برای توسعه موتورهای فضایی سوخت جامد در سپاه
وجود دارد.

به نظر می‌رسد در سال‌های آینده باید منتظر ورود به خدمت نسل جدیدی از موتورهای فضایی سوخت جامد توسط سپاه باشیم که توان حمل محموله‌های سنگین‌تری را در مدارهای بالاتر خواهند داشت؛ مسیری که از رهگذر آن می‌توان مسیر حرکت کشور به سمت فتح مدار ۳۶۰۰۰ کیلومتری زمین را هم تسهیل کرد.
منبع: ایرنا