واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineering
واحد مشترک کمکی پژوهش و مهندسی «هوش یار-تواندار» (HT-CSURE)
Hooshyar-Tavandar Common Subsidiary Unit for Research & Engineeringفناوریهای نو در در پرتاب ماهواره: منجنیق غول‌پیکری که بدون سوخت، ماهواره را به فضا می‌فرستد(+عکس)
شرکت SpinLaunch مستقر در کالیفرنیا با سیستم نوآورانه پرتاب ماهواره خود توجه‌ها را جلب کرده است. این شرکت به‌جای استفاده از سوخت‌های موشکی سنتی، از یک بازوی چرخان عظیم برای پرتاب ماهواره‌ها به مدار پایین زمین (LEO) استفاده می‌کند که تنها با برق تغذیه می‌شود. این روش می‌تواند هزینه‌ها و تأثیرات زیست‌محیطی پرتاب ماهواره‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش دهد.
به گزارش دیجیاتو، این شرکت تاکنون چندین پرتاب آزمایشی موفقیت‌آمیز انجام داده است و قصد دارد تا سال ۲۰۲۶، منظومه‌های ماهواره‌ای در مدارهایی پایین‌تر از ۹۶۰ کیلومتر مستقر کند.
«جاناتان یانی»، بنیان‌گذار و مدیرعامل SpinLaunch، پس از موفقیت دهمین پرتاب این شرکت اعلام کرد: «این تنها یک موشک نیست؛ به‌وضوح توانایی ما در انجام این تعداد آزمایش تنها در ۱۱ ماه و عملکرد صحیح آنها، گواهی بر ویژگی‌های فناوری ماست.»
منجنیقی که ماهواره‌ها را به فضا پرتاب می‌کند
به گزارش Thebrighterside.news، این نوآوری شگفت‌انگیز با کمک مواد پیشرفته و الکترونیک مینیاتوری امکان‌پذیر شده است. فیبر کربن فوق مقاوم و سیستم‌های الکترونیکی فشرده از اجزای کلیدی این فناوری هستند. SpinLaunch در وبسایت خود توضیح می‌دهد:
«امروزه الکترونیک مدرن، مواد پیشرفته و ابزارهای شبیه‌سازی، امکان تطبیق ماهواره‌ها با شرایط پرتاب جنبشی را فراهم می‌کنند. این فناوری باید شرایطی بسیار سخت، ازجمله خلأ فضا و شتاب‌گیری سریع را تحمل کند.»
ویدیویی از یکی از پرتاب‌های آزمایشی اسپین‌لانچ در نیومکزیکو، هیجان و دقت فوق‌العاده این فرایند را به نمایش می‌گذارد. در این ویدیو، مهندسان با دقت صفحات نمایشگر را زیر نظر دارند و صحنه پرتاب، فضایی شبیه به اتاق کنترل مأموریت‌های ناسا را تداعی می‌کند. لحظه‌ای که ماهواره از لوله پرتاب خارج می‌شود، همه‌چیز آن‌قدر سریع اتفاق می‌افتد که اگر پلک بزنید، ممکن است آن را از دست بدهید!
شرکت SpinLaunch که در سال ۲۰۱۴ تأسیس شده، تاکنون توانسته است سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی جذب کند. این شرکت با سازمان‌های بزرگی مانند ناسا، ایرباس و دانشگاه کرنل همکاری داشته و از تجهیزات پیشرفته این سازمان‌ها در آزمایش‌های مختلف خود استفاده کرده است. فناوری اسپین‌لانچ تاکنون موفق شده نیرویی تا ده هزار برابر گرانش زمین را تحمل کند که نشان‌دهنده استحکام و مقاومت بالای این سیستم است.مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی
اگر فناوری SpinLaunch با موفقیت و در مقیاس بزرگ عملیاتی شود، می‌تواند میزان سوخت موردنیاز برای پرتاب ماهواره‌ها را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. برای مقایسه، موشک فالکون ۹ اسپیس‌ایکس سال ۲۰۱۶ برای هر پرتاب به بیش از ۹۰۰ هزار پوند پیشرانه (تقریباً ۴۰۸ هزار کیلوگرم) نیاز داشت. اگرچه ممکن است بازده سوخت از آن زمان تاکنون بهبود یافته باشد اما حجم سوخت موردنیاز برای پرتاب‌های سنتی همچنان بسیار زیاد است.
علاوه‌براین، تأثیرات زیست‌محیطی پرتاب‌های سنتی موشک‌ها بیش‌ازپیش موردتوجه قرار گرفته است. هر پرتاب به تخریب لایه ازون دامن میزند؛ لایه‌ای که از ما در برابر تابش‌های مضر خورشید محافظت می‌کند. حال اسپین‌لانچ راه‌حلی خلاقانه‌ای برای پرتاب موشک به فضا، بدون آسیب رساندن به لایه ازون، ارائه داده است.
SpinLaunch در ادامه قصد دارد سایت پرتاب مداری ساحلی توسعه دهد که گام بعدی برای پیشرفت فناوری آنها و تبدیل آن به جایگزین عملی برای پرتاب‌های موشکی سنتی است. بنیان‌گذار اسپین‌لانچ بر آینده روشن این رویکرد نوآورانه تأکید می‌کند:
«این فناوری ثابت کرده که سیستمی قابل‌اعتماد و تکرارپذیر است.»
در سنگاپور نیز استارتاپ فناوری فضایی Equatorial Space Systems از پیشگامانی است که در این حوزه نوظهور فعالیت می‌کند. این شرکت موشک‌های پرتاب ماژولار و کم‌هزینه‌ای توسعه می‌دهد که به‌طور خاص برای ارسال محموله‌های سبک‌وزن به مدار پایین زمین طراحی شده‌اند. تمرکز این شرکت بر کاهش هزینه‌ها، ایمنی و پایداری، شباهت‌هایی با رویکرد اسپین‌لانچ دارد و آن را به رقیبی جدی در این حوزه تبدیل کرده است.
دیگر فناوریهای نوآورانه پرتاب ماهواره
در دهه گذشته، فناوریهای پرتاب ماهواره با هدف کاهش هزینه، افزایش بهره‌وری و بهبود پایداری زیست‌محیطی دستخوش تغییرات چشمگیری شده‌اند. در ادامه، برخی از نوآورانه‌ترین فناوریهای توسعه‌یافته در سال‌های اخیر را بررسی می‌کنیم:
1- موشک‌های قابل استفاده مجدد
فالکون ۹ اسپیس‌ایکس: یکی از تحول‌آفرین‌ترین نوآوری‌ها در این حوزه، توسعه موشک‌های قابل استفاده مجدد است. در این زمینه، فالکون ۹ اسپیس‌ایکس صنعت پرتاب ماهواره را دگرگون کرده است. نخستین مرحله این موشک پس از استقرار محموله، دوباره به زمین بازمی‌گردد و در مأموریت‌های بعدی مجدداً استفاده می‌شود. این ویژگی هزینه‌های پرتاب فضایی را به‌شدت کاهش داده است.
نیو شپرد بلو اوریجین: به‌طور مشابه، شرکت بلو اوریجین نیز موشک‌های زیرمداری قابل استفاده مجدد توسعه داده است. نیو شپرد ثابت کرده که قادر است محموله‌ها را به لبه فضا برساند و پس از انجام مأموریت، مراحل قابل‌بازیابی آن برای پرتاب‌های بعدی دوباره استفاده شوند.
2- موشک Electron راکت لب و سیستم بازیابی آن
شرکت Rocket Lab مستقر در نیوزیلند، موشک Electron را برای پرتاب ماهواره‌های کوچک توسعه داده است. این موشک با تمرکز بر دسترسی سریع و کم‌هزینه به فضا، مخصوص محموله‌های سبک طراحی شده است. Rocket Lab همچنین درحال کار روی برنامه‌ای برای بازیابی جزئی این موشک است که طی آن، مرحله نخست موشک در میانه هوا با یک هلیکوپتر بازیابی می‌شود.
3- هواپیماهای فضایی و سیستم‌های پرتاب هوایی
LauncherOne ویرجین اوربیت: LauncherOne سیستم پرتاب هوایی منحصربه‌فرد است که ماهواره‌ها را از یک هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ اصلاح‌شده به مدار می‌فرستد. این روش امکان انجام پرتاب از هر باند فرودگاهی را فراهم می‌کند و در مقایسه با روش‌های سنتی مبتنی بر پایگاه‌های زمینی، انعطاف‌پذیری بیشتری دارد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.
Dream Chaser شرکت Sierra Nevada Corporation: دریم چیسر یک فضاپیماست که برای انتقال محموله به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) طراحی شده است. این فضاپیما قابلیت فرود روی باندهای معمولی فرودگاه را دارد و گزینه‌ای مناسب برای حمل‌ونقل فضایی محسوب می‌شود.
4- موشک‌های چاپ سه‌بعدی
شرکت Relativity Space، پیشگام در چاپ سه‌بعدی موشک‌ها: این شرکت با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی، موشک Terran 1 را توسعه داده است. این شرکت ادعا می‌کند که تقریباً تمام اجزای این موشک، ازجمله موتورهای آن، با چاپ سه‌بعدی ساخته شده‌اند. این رویکرد امکان تولید سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر را فراهم می‌کند و هزینه‌های مرتبط با ساخت سنتی را کاهش می‌دهد.
5- موشک‌های سبک با پمپ‌های الکتریکی
شرکت‌هایی مانند Astra Space و Rocket Lab بر توسعه موشک‌های کوچک و سبک تمرکز کرده‌اند. موشک Rocket 3 شرکت Astra و موشک Electron شرکت Rocket Lab از موتورهایی با پمپ الکتریکی بهره می‌برند. این نوآوری، پرتاب ماهواره‌های کوچک را مقرون‌به‌صرفه‌تر کرده و دسترسی صنایع مختلف، ازجمله مخابرات و پایش زمین، به فضا را تسهیل می‌کند.
6- سیستم‌های پیشرانه لیزری و ریزموجی
این فناوری‌ها هنوز در مراحل آزمایشی هستند. این سیستم‌ها از لیزرهای زمینی یا پرتوهای مایکروویو برای تأمین نیروی پیشران فضاپیماها استفاده می‌کنند. چنین رویکردی می‌تواند نیاز به سوخت داخلی را کاهش داده و راهی پایدارتر و کارآمدتر برای دستیابی به مدار فراهم کند.
7- استقرار کیوبست‌ها (CubeSats) و ماهواره‌های کوچک
توسعه منظومه‌های ماهواره‌ای کوچک فناوریهای جدیدی را برای استقرار ماهواره‌ها به وجود آورده است. برای مثال، منظومه ماهواره‌ای استارشیپ اسپیس‌ایکس و OneWeb با هدف پرتاب هزاران ماهواره کوچک برای پوشش جهانی اینترنت طراحی شده‌اند. این ماهواره‌ها می‌توانند به‌صورت گروهی در فضا مستقر شوند و هزینه پرتاب هر ماهواره را به میزان چشمگیری کاهش دهند.
8- یدک‌کش‌های فضایی و خدمات مداری
شرکت Momentus و دیگر فعالان این حوزه درحال توسعه یدک‌کش‌های فضایی هستند؛ فضاپیماهایی که وظیفه انتقال ماهواره‌ها از محل استقرار اولیه به مدار نهایی‌شان را برعهده دارند. این فناوری می‌تواند نیاز ماهواره‌ها به حمل سوخت را کاهش داده و پرتاب‌ها را کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر کند.
9- پیشرانه‌های هیبریدی و سازگار با محیط‌زیست
ترکیب سوخت جامد و مایع برای بهینه‌سازی پرتاب‌ها: علاقه‌مندی به استفاده از پیشرانه‌های هیبریدی که ترکیبی از سوخت جامد و مایع هستند، رو به افزایش است. این فناوری امکان کنترل بهتر و کارایی بالاتری را فراهم می‌کند. برای مثال، فضاپیمای SpaceShipTwo متعلق به Virgin Galactic از موتور موشکی ترکیبی بهره می‌برد. علاوه‌براین، تلاش‌هایی برای توسعه سیستم‌های پیشرانه سازگار با محیط‌زیست درحال انجام است تا ردپای کربن و میزان آلودگی ناشی از پرتاب‌های فضایی کاهش یابد.
این فناوریهای نوآورانه، مسیر را برای روش‌های مقرون‌به‌صرفه، انعطاف‌پذیر و پایدار هموار می‌کنند و فرصت‌های جدیدی را برای اکتشافات فضایی و کاربردهای تجاری فراهم می سازند.
آغاز تحقیقات جدید ناسا در باره بشقاب پرنده‌ها
ببینید| برداشت محصول به کمک پهپاد و هوش مصنوعی
جمع‌آوری انرژی خورشیدی از فضا توسط چینی‌ها
جمع‌آوری انرژی خورشیدی از فضا توسط چینی‌ها
انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا پتانسیل بالایی دارد، زیرا می‌تواند به طور مداوم انرژی جمع‌آوری کند، در حالی که از مشکلات رایجی مانند آب و هوای بد و انتظار برای طلوع آفتاب عبور کرده است. با این حال، موانعی مانند ارزیابی اثرات پرتوی انرژی با فرکانس بالا بر ارتباطات، ترافیک هوایی و رفاه ساکنان مجاور نیروگاه‌های وجود دارد.بنابراین از بسیاری جهات، فضا مکان مناسبی برای استقرار و استفاده از آرایه‌های انرژی خورشیدی است، چرا که به عنوان مثال هیچ ابری میان نور خوشید و این آرایه‌ها وجود ندارد، هیچ تغییر فصلی وجود ندارد، هیچ فیلتر جوی وجود ندارد و پنل‌های خورشیدی می‌توانند در طول هر ساعت از شبانه‌روز با حداکثر بازدهی کار کنند طبق برخی تخمین‌ها، اگر یک پنل خورشیدی را در فضا مستقر کنیم، تا شش الی هشت برابر بیشتر از آنچه در زمین می‌تواند انرژی تولید کند، کارایی خواهد داشت.
حالا مشکل اینجاست که مدار "زمین‌ثابت" که در آن یک ماهواره کم و بیش درست بالای یک نقطه از زمین به شکل ثابت و متمرکز می‌ماند، در ارتفاع حدود ۳۶ هزار کیلومتری قرار دارد که این تقریباً سه برابر عرض زمین است و انتقال انرژی از این فاصله بسیار دشوار است. ضمن اینکه انتقال این انرژی از فضا به زمین به اضافه هزینه‌های وحشتناک پرتاب‌های فضایی، کار را مشکل‌تر کرده است.
اما هزینه‌های پرتاب‌های فضایی با ظهور موشک‌های قابل استفاده مجدد و فناوریهای پرتاب اشتراکی و جایگزین کاهش یافته است و این در حالی است که جهان به شدت به انرژی پاک قابل اعتماد نیاز دارد، بنابراین تحقیقات در مورد انرژی خورشیدی فضایی، به‌ویژه بر روی بهبود کارایی انتقال انرژی بی‌سیم، ادامه دارد. محققان امیدوارند که فقط به اندازه چند پیشرفت با تولید برق فرازمینی به صورت تجاری فاصله مانده باشد.
یکی از این پروژه‌های تحقیقاتی مربوط به همین «سیستم تأیید زمینی نیروی خورشیدی فضایی» است که در دانشگاه "شیدیان"(Xidian) چین ساخته شده است.این پروژه برای اولین بار در سال ۲۰۱۴ از دانشکده مهندسی الکترومکانیک دانشگاه "شیدیان" پیشنهاد شد. این سیستم تأیید زمینی با ارتفاع ۷۵ متر(۲۴۶ فوت) که ساخت آن در سال ۲۰۱۸ آغاز شد، به گونه‌ای طراحی شده است که امکان تحقیق در مورد متمرکز سازی نور با راندمان بالا و تبدیل فوتوالکتریک، تبدیل مایکروویو، انتشار امواج مایکروویو و بهینه‌سازی شکل موج، اندازه‌گیری و کنترل پرتوهای مایکروویو، دریافت و تصحیح مایکروویو، و طراحی ساختار مکانیکی هوشمند را فراهم کند.
طبق بیانیه مطبوعاتی این دانشگاه، کارایی این سازه به تازگی توسط گروهی از کارشناسان بازدیدکننده پس از نمایش انتقال بی‌سیم مایکروویو برق در فاصله ۵۵ متری(۱۸۰ فوت) تأیید شده است.این اولین سیستم در جهان است که طیف کامل عملکردهای خورشیدی فضایی از جمله ردیابی خورشید، متمرکز سازی نور، تبدیل آن به الکتریسیته، انتقال آن به شکل مایکروویو و دریافت آن در یک "آنتن یکسو کننده"(rectenna) جداگانه را پوشش می‌دهد.
آنتن یکسوکننده، آنتن تصحیح کننده یا آنتن اصلاح شونده، نوع خاصی از آنتن است که برای تبدیل انرژی مایکروویو به برق جریان مستقیم کاربرد دارد.دانشگاه "شیدیان" می‌گوید که این سیستم در حال حاضر در حالی که تست‌های موفقیت آمیز خود را سه سال زودتر از برنامه پشت سر گذاشته است، در حال کار است.
قسمت بالایی این سازه مجموعه‌ای از دیش‌ها را به حالت تعلیق در خود دارد که به عنوان یک ماهواره جانشین عمل می‌کند و نور خورشید را متمرکز می‌کند، آن را به انرژی تبدیل می‌کند و به زمین می‌فرستد، جایی که یک دیش یکسو کننده آن را دریافت و جمع می‌کند.
در بیانیه مطبوعاتی این دانشگاه آمده است که این تیم تحقیقاتی دچار توهم نیست و رسیدن از انتقال در فاصله ۵۵ متر به ۳۶ هزار کیلومتر با بازدهی کافی برای کارآمد و در دسترس ساختن انرژی خورشیدی فضایی نیازمند پیشرفت‌های متوالی از چندین نسل است و زمان زیادی طول می‌کشد تا پولی که برای این فناوری صرف می‌شود، ثمره بیشتری نسبت به ساختن آرایه‌های خورشیدی بیشتر در اینجا روی سطح زمین داشته باشد. در واقع، اگر یک آنتن انتقال انرژی از فضا مستقر شود، آرایه یکسو کننده زمینی به احتمال زیاد باید چندین کیلومتر عرض داشته باشد تا مقدار مفیدی انرژی دریافت کند.
گفتنی است که در سال ۲۰۱۲ نیز ناسا پروژه‌ای مشابه با این پروژه موسوم به "OMEGA" را به نام "SPS-ALPHA"را اعلام کرد و در وبسایت خود نوشت که این پروژه در صورت موفقیت، ساخت پلتفرم‌های عظیم از ده‌ها هزار عنصر کوچک را ممکن می‌سازد که می‌توانند از راه دور و به صورت مقرون به صرفه برق را با استفاده از انتقال بی‌سیم به روی زمین و همچنین برای ماموریت‌های فضایی منتقل کنند.در عین حال شرکت‌هایی مانند "امرود"(Emrod) در نیوزلند، انتقال بی‌سیم انرژی مایکروویو را برای کاربردهای نزدیک‌تر به زمین مانند جایگزینی خطوط برق ولتاژ بالا در زمین‌های صعب‌العبور پیش می‌برند.
آشنایی با طرح مفهومی هواپیمای خورشیدی "فالکون سولار"
عصر ایران - جهان به تدریج به سمت استفاده از روش ها و گزینه های دوستدار محیط زیست حرکت می کند، و حمل و نقل یکی از صنایع مهمی است که باید خود را با این شرایط سازگار کند. هواپیماهایی که از انرژی خورشیدی نیرو می گیرند یکی از گزینه هایی هستند که در این زمینه مورد توجه قرار گرفته و برخی طرح های مفهومی نگاهی به آینده سفر هوایی داشته اند.
دانلود فیلمهواپیماهای خورشیدی سولار ایمپالس که توسط شرکت هوافضای آمریکایی-اسپانیایی اسکای‌دوئلر اِرو معرفی شدند، چشم اندازی از این که ماشین های پرنده بدون وابستگی به مخزن سوخت یا نیاز به سوختگیری روی زمین چه توانایی هایی دارند را به ما ارائه کرده اند.
بکارگیری هواپیماهای خورشیدی در پروازهای بین قاره ای و طولانی مدت فرصت هایی برای محقق شدن پروازهای کاملا پایدار ایجاد می کند. در همین راستا، شرکت طراحی صنعتی لاسکی دیزاین با معرفی طرح مفهومی "فالکون سولار" (فالکن سولار) رویای پروازهای هواپیماهای تجاری و خصوصی بدون انتشار گازهای گلخانه ای را دنبال می کند.
هواپیمای مفهومی فالکون سولار را می توان به نوعی شبیه به خودرو تسلا مدل اس دنیای هواپیماهایی که از انرژی تجدیدپذیر نیرو می گیرند، در نظر گرفت که با بال هایی پهناور در آسمان پرواز می کند. این طرح مفهومی قواعد پذیرفته شده طراحی هواپیما را با ارائه مجموعه ای پیشرفته از بال ها به شکل منحنی، به چالش کشیده است. اندازه بزرگ و شکل بال ها در برابر نسبت کلی بدنه این هواپیمای خورشیدی جلب توجه می کند. طراحی هواپیما با الهام از پرنده شکاری قوش صورت گرفته و شکل آن می تواند به تامین نیروی بالابر بیشتر کمک کند.
در قسمت عقب هواپیمای خورشیدی فالکون سولار هیچ سکان، بال عقب یا تثبیت کننده عمودی دیده نمی شود. از این رو، امیدواریم در حال نگاه به فناوری پیشرفته ای باشیم که امکان چرخش بی نیاز از قسمت های کلیدی فعلی در هر ماشین پرنده را ممکن می سازد. مجموعه ای از پنل های خورشیدی در سراسر طول بال ها جای گرفته اند که باید قادر به تولید انرژی کافی هنگام پرواز فالکون سولار در آسمان باشند.
در حال حاضر، کابین هواپیمای فالکون سولار نسبتا جمع و جور به نظر می رسد و هنوز مشخص نیست فضای کافی برای جابجایی مسافران وجود دارد یا خیر. این هواپیما را می توان بیشتر شبیه به یک قایق تفریحی لوکس پرنده در نظر گرفت که می تواند در آینده نزدیک توجه افراد ثروتمند را به سوی خود جلب کند.
