بررسی موفقیت آزمایش موتور سنگین ماهواره‌بر با سوخت جامد
عصر پنجشنبه ۲۳دی، فرمانده نیروی هوافضای سپاه پاسداران انقلاب اسلامی در دوازدهمین اجلاسیه سراسری جامعه مدرسین و علمای بلاد، از موفقیت آزمایش‌های نیروی هوافضای سپاه در آزمایش موتور سنگین ماهواره‌بر با سوخت جامد، بدنه غیرفلزی کامپوزیتی و توانمندی تغییر بردار تراست با نازل متحرک خبر داد.
به گزارش خبرگزاری رسا، سردار سرتیپ پاسدار امیرعلی حاجی زاده ضمن ارائه گزارشی از آخرین پیشرفت‌های دفاعی و نظامی‌کشور به‌ویژه در حوزه هوافضا، با بیان این‌که در حوزه فضایی دو عامل مهم؛ ماهواره و ماهواره‌بر وجود دارد که کار ساده‌ای هم نیست، افزود: «ما دو سال پیش اولین پرتاب ترکیبی مایع و جامد را انجام دادیم که موتور اول مایع، دوم و سوم جامد بود.»
این خبر را می‌توان در ادامه پرتاب موفقیت‌آمیز ماهواره بر ذوالجناح در ۱۳ بهمن ۹۹ ارزیابی کرد. ماهواره بر ذوالجناح یک پرتابگر سه مرحله‌ای است که هدف از نخستین آزمایش پرتاب تحقیقاتی آن، بررسی عملکرد پیشران سوخت جامد این پرتابگر به صورت زیرمداری بود. در آن پرتاب بجز عملکرد صحیح موشک مرحله اول، جدا شدن مرحله اول و آغاز به کار موشک مرحله دوم در ارتفاع تعیین‌شده، با موفقیت انجام شد. درخصوص سوخت موشک‌های ماهواره‌بر و انواع آن، باید بدانیم سوخت این پرتابگرها با توجه به نوع کاربرد موشک، وزن موشک و ملاحظات دیگر انتخاب و در طراحی و تولید موشک به‌کار گرفته می‌شود. سوخت مایع و سوخت جامد از انواع سوخت‌های مورد استفاده در پرتابگرهای فضایی هستند.
سوخت جامد از مواد جامد قابل اشتعال تشکیل شده که معمولا تا انتها می‌سوزد و با تولید انواع گازهایی که با شدت از بخش انتهایی موشک خارج می‌شود، نیروی محرکه مورد نیاز برای شتاب‌گرفتن پرتابگر را مهیا می‌کنند. در پرتابگرهای با سوخت جامد مثلا از پرکلرات آمونیوم به عنوان اکسیدکننده و پودر آلومینیوم به عنوان سوخت استفاده می‌کنند. این موشک‌ها معمولا در چشم برهم‌زدنی سرعت می‌گیرند و پرتاب می‌شوند. مانند سوختی که در اغلب راکت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزیت مهم سوخت‌های جامد این است که سرعت بالایی را برای موشک پرتاب‌شده ایجاد می‌کنند، اما درعوض هدایت‌پذیری کمتری دارند. برای پرتاب موشک‌های کوچک‌تر با محموله‌های نسبتا سبک که حساسیت کمتری دارند، معمولا از سوخت جامد استفاده می‌شود. اما در آزمایش اخیر سپاه به نظر می‌رسد استفاده از مواد کامپوزیتی (که معمولا موادی مقاوم و سبک هستند) به جای بدنه‌های فلزی سنگین که موجب محدودیت در استفاده از سوخت جامد می‌شود، تلاش شده امکان پرتاب محموله‌های سنگین‌تر با سوخت جامد آزمایش شود.
به‌طور معمول اگر قرار باشد محموله‌های حساس‌تر، سنگین‌تر، بزرگ‌تر و به‌ویژه موجود زنده یا فضانوردی با پرتابگر راهی فضا شود، در این صورت به‌کارگیری سوخت جامد ممکن است برای هدف ما مناسب نباشد. اینجاست که از پرتابگرهای با سوخت مایع در موشک مرحله اول استفاده می‌شود. این نوع پرتابگرها پس از فرمان آتش، به آرامی از سکوی پرتاب برمی‌خیزند و کم‌کم سرعت می‌گیرند و هرچه از لحظه پرتاب می‌گذرد، پیوسته بر ارتفاع و سرعت آنها افزوده می‌شود. موتور‌های پیشران مایع شامل پنج بخش اصلی هستند: مخازن سوخت و اکسیدکننده، توربو پمپ، تزریق‌گر، محفظه احتراق و نازل.
سوخت‌های مایع با پمپ راهی مخزن اصلی ماهواره‌بر می‌شود و وقتی سوخت مایع به مخزن می‌رسد، تازه می‌توانیم ماهواره بر را پرتاب کنیم. به این ترتیب که سوخت مایع و عامل اکسیدکننده مایع (مانند اکسیژن مایع، فلورین، پراکسید هیدروژن، اسید‌نیتریک سفید دودکننده و کلرین) با هم در مخزن سوخت پرتابگر ترکیب می‌شوند که حاصل آن، تولید حجم زیادی گاز است که با شدت از بخش پایینی پرتابگر خارج شده و زمینه‌ساز شتابگیری محموله پرتابی می‌شود.
این نوع پرتابگرها کنترل‌پذیری بیشتری دارند، از طرفی پرتابگرهایی که سوخت مایع دارند، باعث افزایش وزن پرتابگر می‌شوند. اما نیروی محرکه حاصل از یک گرم سوخت مایع در مقایسه با یک گرم سوخت جامد، بیشتر است.
با توجه به مزایا و معایبی که هر یک از سوخت های جامد و مایع اشاره شد، برای طراحی ماهواره‌برها گاهی لازم می‌شود از پرتابگرهایی استفاده شود که در موشک‌های مراحل اول، دوم و سوم از سوخت‌های مایع و جامد به صورت ترکیبی بهره می‌گیرند؛ این همان اتفاقی است که در مورد ماهواره‌بر ذوالجناح نیروی هوافضای سپاه پاسداران رخ داده است. در مواردی که کنترل پذیری و شتابگیری آرام مطلوب مهندسان بوده، از سوخت مایع و در مراحلی که شتابگیری سریع مدنظر است از سوخت جامد استفاده شده است.
اگر بخواهیم در رابطه با بومی‌سازی توانمندی تغییر بردار تراست با نازل متحرک در آزمایش اخیر بیشتر توضیح بدهیم، باید درنظر داشته باشیم، سامانه پیشرانش از بخش‌های اصلی یک ماهواره‌بر است. یکی از مهم‌ترین اجزای سامانه پیشرانش نیز بخش نازل است. همان بخش انتهایی موتور پیشران مایع که گازهای بسیار داغ و پرسرعتی که از محفظه احتراق خارج می‌شوند را به فضای بیرون هدایت می‌کند.
در فناوری امروزی ماهواره‌برها برای تغییر مسیر یا وضعیت دورانی آنها از سامانه «کنترل بردار تراست» بهره گرفته می‌شود. این سامانه فقط زمانی به صورت اثربخش کار می‌کند که پیشرانش ماهواره‌بر به‌درستی عمل کند. از این رو در زمان پرتاب راکت ماهواره‌بر، وقتی سامانه پیشرانش فعال نباشد، کنترل بردار تراست غیرعملی بوده و باید از شیوه‌های دیگری برای کنترل مسیر و رفتار ماهواره‌بر بهره گرفت. تغییر مسیر حرکت مطابق با برنامه قبلی و تغییر رفتار ماهواره‌بر هنگام پرواز با موتور روشن از مهم‌ترین عللی است که موجب استفاده از سامانه کنترل بردار تراست می‌شود و این امر هدایت‌پذیری بیشتر پرتابگر را برای مهندسان فضایی ممکن می‌کند. تزریق یک سیال ثانویه در قسمت واگرای نازل، انحراف مکانیکی نازل، قرار دادن یک وسیله منحرف‌کننده جریان درخروجی نازل، نازل‌های جانبی تولیدکننده تراست و کنترل بردار تراست به کمک چند نازل با دبی متغیر، از جمله روش‌های کنترل بردار نیروی پیشران است.
سردار حاجی‌زاده تاکید کرده که بومی‌سازی این فناوری‌ها موجب افزایش هرچه بیشتر انرژی موشک و صرفه‌‌جویی در هزینه‌ها می‌شود. به‌گفته فرمانده نیروی هوافضای سپاه، این فناوری فقط در چهار کشور جهان وجود دارد که احتمالا کشورهای ایالات متحده، روسیه، چین و ژاپن است و حالا فناوری فضایی ایران از نظر توانمندی طراحی، تولید و پرتاب ماهواره‌برهای ترکیبی در کنار این کشورها قرار می‌گیرد.
تلاش در جهت بومی‌سازی اجزای مختلف فناوری فضایی و تثبیت این فناوری در کشور، امکان پرتاب ماهواره‌های مختلف تلویزیونی، مخابراتی، هواشناسی، سنجش از دور و در مدار قراردادن آنها را برای کشور ما مهیا می‌کند. موفقیت آزمایش اخیر نیروی هوافضای سپاه می‌تواند مسیر در مدار قرار دادن ماهواره های ایرانی را هموار کند.
گروه دانش روزنامه جام جم
ارسال نظرات