شاتل بوران | هوافضای جوان

شاتل بوران

شاتل بوران، یک فضاپیمایه اتحاد شورویه . بوران تنها شاتل فضایی شوروی بود که به طور کامل ساخته و در مدار زمین آزمایش شده. این شاتل برای اولین بار، در ۱۵ نوامبر ۱۹۸۸ (۲۴ آبان ۱۳۶۷)، به مدت ۳ ساعت و ۴۰ دقیقه بدون سرنشین در خارج از جوّ زمین پرواز کرد و دوباره به فرودگاه بایکونور قزاقستان به همراه یه جنگنده میگ ۲۵ که فضاپیما را از ارتفاع ۲۰ کیلومتری سطح زمین تا لحظه فرود اسکورت می‌کرد به زمین نشست.

22

مقایسه بین دو سرویس رفت و برگشت مداری، شاتل آمریکایی و بوران روسی
شاتل، به اتوبوس‌هایی می‌گن که تو یه مسیر مشخص رفت و آمد می‌کنه. اما اگر مسیر رفت و آمد بین زمین و فضا باشه، به اون اتوبوس در اصطلاح، شاتل فضایی می گن. در حقیقت شاتل‌ها، وسایل حمل‌ونقل قابل استفاده مجددی هستند (یا بهتر است بگوییم بودند) که برای حمل انسان، محموله‌های فضایی و بردن ماهواره به فضا، طراحی شدن و به کار گرفته شدن.
نمونه‌های قبلی از اجسام پرنده‌ای که برای به پرواز درآوردن فضانوردان، رفت و آمد و تحویل بار در ایستگاه مداری استفاده می‌شدند – مثل واستوک‌ها و سایوزها – هرکدوم فقط از عهده یکی از نقش‌های بوران برمی‌یومدن و اون هم به صورت یک بار مصرف! اون‌ها با یه موشک حامل نه چندان بزرگ (متوسط)، در مدار قرار می‌گیرن و بارهای خودشون رو تو مدار قرار می‌دن. بعدش به صورت پرتابه‌ای با حرکت بالستیک وارد جوّ زمین می‌شن و با نزدیک شدن به زمین، چتر نجات و فرود اون‌ها باز می‌شه تا فرودی آروم روی زمین داشته باشن. این مسائل، طراحان را وادار کرد تا برای سهولت رفت و آمد به مدار، بسیاری از مسائل سخت و پیچیده را حل کنن. همچنین به دلیل افزایش ترابری فضایی در خط «مدار – زمین» توسعه چنین وسایلی – که دارای ظرفیت بالای حمل بار هستند – امری اجتناب ناپذیر شده بود و اکنون نیز هست. بوران تمام قابلیت‌های نمونه‌های پیشین اجسام پرنده یاد شده رو یکجا داره.

sapfir

تصویری کامپیوتری از بوران در حین انجام مأموریت با استفاده از بازوی رباتیک خود.

برتری اصلی شاتل فضایی این بود که به عنوان یک موشک قابل استفاده مجدد و فضاپیمای قابل بازیابی مطرح شد. چون تا اون زمان در فناوری پرتاب فضایی با موشک، بخش‌های مختلف از موشک جدا می‌شدن و به زمین سقوط می‌کردن و یا اینکه در فضا سرگردان می‌موندن! اون بخش‌ها که بازیابی می‌شدن با اینکه برایشون خیلی پول صرف شده بود ولی بیشتر قابل استفاده تو موزه‌ها بودنن! آمریکا و روسیه تقریباً همزمان (دهه ۱۹۷۰) روی چنین وسایلی کار کردن و هر کدوم هم نتایج قابل توجهی گرفتن؛ آمریکا روی شاتل معروفش و روسیه روی بوران! آمریکا زودتر به نتیجه رسید و بالاخره دوازدهم آوریل ۱۹۸۱ (اوایل دهه ۱۳۶۰)، اولین شاتل فضایی با نام کلمبیا رو با موفقیت به فضا فرستاد تا دوران جدیدی از تجسس‌های فضایی آغاز بشه. روسیه هم بعد از چهار سال، بوران رو تو یه پرواز آزمایشی موفق به فضا فرستاد! با این که خیلی از کارشناسان علوم و مهندسی قبول دارن که بوران مزیت‌های بیشتری نسبت به شاتل آمریکا داشت، ولی برنامه بوران به دلیل کمبود بودجه در اوایل دهه ۱۹۹۰ رسماً تعطیل شد.
در حقیقت، بودجه بوران به ساخت و توسعه موشک هوا به هوای کوتاه برد مولینا رسید. در کل، چهار مدل مختلف از بوران ساخته شد. دو مدل از اون، اصلاً تکمیل نشد و دو مدل دیگه، فقط پروازهای آزمایشی داشت. یکی از این دو مدل، هم اکنون در پارک گورکی در مسکو، روی زمین قرار گرفته و دیگری در پایگاه فضایی بایکونور قزاقستان قرار داره.

23

مدار گرد بوران قادر بود ۳۰ تن بار را در مدار قرار بده و با ۲۰ تن بار مفید، به زمین برگرده. اتاق ویژه حمل بار در این وسیله ترابری فضایی، می‌تونه اندازه‌های بزرگی رو تو خودش جای بده. این ویژگی سبب شده ساخت سازه‌های بزرگ در ابعاد ۱۷ متر و قطر ۴/۵ متر امکان‌پذیر بشه. بوران می‌تونه بین دو تا چهار خدمه داشته باشه که تعداد اون در شرایط ویژه می‌تونه تا شش نفر هم زیاد بشه.
برای فرود آزاد از مدار و از بین لایه های فشرده و متراکم هوا، باید از سامانه جدید سپرهای گرمایی با قابلیت به کارگیری مجدد استفاده می‌شد. این سامانه برای محافظت از گرما در ۱۰۰ پرواز طراحی شده بود. برای مدار گرد بوران، سه نمونه سامانه عایق گرمایی توسعه یافت:
۱- مواد «کربن – کربن» که بیشترین دمای عملیاتی یعنی ۱۶۵۰ درجه سانتی گراد را تحمل می‌کنن و برای بخش‌هایی که بالاترین بار گرمایی را دارنن، مانند دماغه بوران و لبه بال استفاده شدن.
۲- کاشی‌های سرامیکی برای قطعاتی که تا ۱۲۵۰ درجه سانتی گراد گرم می‌شن.
۳- مواد قابل انعطاف برای قطعات به کار رفته در سطوح که دمای کارکرد آن ۳۷۹ درجه سانتی گراد بالاتر نباشه.
این سه سامانه به استحکام و دوام بیشتر مواد به کار رفته در ساختار بوران فضایی، منجر شد که تقریباً هر ۴۰ هزار کاشی سرامیکی که در سامانه عایق گرمایی به کار رفتن، در پرواز شکل هندسی واقعی خودشون رو حفظ کردن.

buran-DFST9007205_JPG

سنجش‌ها و اندازه‌گیری‌های هندسی واقعی از سطح ساختار زیر هر کاشی در بین ۱۰۰ محل انجام شد تا اطمینان حاصل بشه که کاشی‌ها کاملاً با هم هماهنگن. این کار رو با دست نمی‌شه انجام داد. برای این کار مهندسای روسی یک نرم‌افزار ویژه رو توسعه دادن. در نتیجه ساخت، تولید و نصب کاشی‌ها با استفاده از نقشه انجام می‌شد. داده های این بانک نرم‌افزاری، بر اساس تعامل بین دفتر طراحی و کارخانه مونتاژ تولید می‌شد.

88eb38bf7d804c88e2b4c9b8012fd01c
تو فرود، بوران از یک مدار فضایی به زمین، مانورهای زیادی انجام می‌شد تا پرنده به زمین بنشینه. بوران، مانور خود را با سرعت ماورای صوت با ماخ ۲۵ (۲۵ برابر سرعت صوت) آغاز می‌کرد و تا زمان فرود که سرعت آن به ماخ ۲۰ می‌رسید، ادامه داشت. این گستره وسیع عدد ماخ، مجبور به طرح آیرودینامیکی بدون دم افقی، با یک جفت بال پیچ خورده، با ترمز آیرودینامیکی لاستیکی و زبانه‌ای برای متعادل کردن سفینه – همانند سطوح کنترلی هواپیماها – می‌کرد. این ساختار تو طول آزمون‌های طولانی و بسیار گرون تونل باد، توسعه پیدا کرد و در پروازهای مدل آزمایش شدن. این پروازها رو «بور-۵» گفتن. اولش، اولین بوران، برای بررسی مهم‌ترین مرحله پرواز – فرود و پیش فرود- ساخته شد و به پرواز دراومد. این بوران اولیه، چهار تا موتور توربوجت برای بلند شدن از فرودگاه به صورت مستقل بود و به همین دلیل اون رو از «مدارگرد فضایی بوران» متمایز می‌کنه. نمونه اولیه، ۲۴ پرواز انجام داد که ۱۵ مورد اون، برای فرود در وضعیت خودکار، انجام گرفت. دو چرخش دور زمین بدون این که خلبان درون مدارگرد باشه، انجام شد. باند پرواز با دقت، مورد کنترل و نظارت قرار گرفت تا هیچ مورد مشکوکی هنگام فرود رخ نده. این اولین فرود خودکار سفینه فضایی بوران بود که شاتل فضایی نمی‌توانست آن را انجام بده. پرواز مدارگرد بوران، یک حرکت مهم تو پیشرفت مهندسی فضا بود. با یک نگاه به روش به کار رفته در پروژه بوران، می‌شه به کاربرد گسترده مواد، فناوری‌ها، روش‌های طراحی یارانه‌ای و مؤلفه‌های تجهیزات جدید تو شاخه‌های اقتصادی علوم فضایی آشنا شد.
مختصری شاتل آمریکایی
اولین پرواز تو سال ۱۹۸۰، شاتل کلمبیا با خلبانی جان یانگ و رابرت کریمن با موفقیت انجام شد. تو سال ۱۹۸۶، به خاطر ایجاد شعله تو مخزن سوخت بیرونی، شاتل چلنجر منفجر شد و تمام خدمه آن در راه فضا مردن. برنامه سفر با شاتل‌ها جهت رفع اشکالات فنی چند سال عقب افتاد. بعد از این حادثه شاتل‌های فضایی باز هم به کار خود ادامه دادن تا اینکه حدود یک دهه پیش یک بار دیگه و در حالی که هفت فضانورد شاتل کلمبیا در پایان یک مأموریت ۱۶ روزه علمی در حال برگشت به زمین بودن، در کمال حیرت مردم، این فضاپیما در اثر یک مشکل در قسمت مخازن سوخت منفجر شد و از بین رفت. مأموریت شاتل‌های فضایی معمولاً هفت یا هشت روزه بود. شاتل‌های آمریکایی قادر بودند بسته به مأموریت‌های محموله، تا ۲۰ روز هم پرواز کنن. اجزای حرکتی شاتل عمدتاً عبارتند از: دو موشک بوستر سوخت جامد، مخزن سوخت بیرونی، سه موتور اصلی نصب شده روی مدارپیما و سیستم مدیریت مقصد در فضا نصب شده روی مدارپیما.
موشک‌های بوستر سوخت جامد، فراهم کننده بیشترین نیرو (حدود ۷۱ درصد) برای بلند کردن شاتل فضایی از سکوی پرتاب بودن. این موشک‌های تقویتی آخر از همه روشن می‌شن. چون اگر روشن بشن دیگه خاموش نمی‌شن.

 

 

 

 

STS-Buran-grand

فرق بنیادی
بوران، از انعطاف‌پذیرترین فضاپیماهای دنیاست. این شاتل فضایی به خاطر وزن کمتر و داشتن موتورهای جت، می‌تونه پرواز مستقیم از روی باند به مدار زمین داشته باشه یا می‌تونه توسط یه هواپیمای آنتونوف ۲۲۵ به ارتفاعات بالا منتقل و از همون جا به سمت مدار زمین پرتاب بشه. در حالی که شاتل آمریکا به کمک بوسترهای (راکت‌های تقویتی پرتاب) سوخت جامد به صورت عمودی تا یه ارتفاعی بالا می‌رن و بعد از جدا شدن بوسترها و بعد مخزن سوخت مایع، تو ارتفاع خاص به حرکت خود به سمت مدار ادامه می‌دادن. در کنار این مسأله، ارتفاع کمتر بوران، میدان دید بیشتری را به خلبان می‌ده. میزان بار حمل شده توسط بوران حدود چهار تن بیشتر از شاتل‌های آمریکایی بود و به علت کمتر بودن قطعات تعویضی در هر پرواز، هزینه کمتری رو برای پرتاب بعدی تحمیل می‌کنه. هم چنین برخلاف شاتل آمریکا، فضاپیمای بوران امکان پرتاب، پروازمداری و بازگشت و فرود کاملاً خودکار و بدون نیاز به سرنشین را داره.

26

اختلافات بوران و شاتل خلاصه :
۱- فرود خودکار بوران از مدار در فرودگاه زمینی
۲- استفاده نکردن از موتور بوران به عنوان موتور اصلی جهت بالا بردن موشک حامل آن (انرگیا)، موتور اصلی در بخش میانی موشک حامل انرگیا قرار دارد که می‌توانست با داشتن ۱۲۰ تن بار مفید در برابر ۳۰ تن بار مفید شاتل فضایی، به مدار پرتاب شود.
۳- میزان بالای نیروی برآ به پسا. این نسبت برای سفینه فضایی بوران ۶/۵ است و برای شاتل، ۵/۵.
۴- بوران ۲۰ تن بار مفید رو از مدار به فرودگاه بر می‌گردونه ولی شاتل، فقط ۱۰ تن را می تونه به زمین برگردونه. الگوی چیدمان کاشی‌‌های سپر گرمایی بوران، بهتره و شکاف طولی کمربندها نسبت به مسیر جریان، عموده. زاویه‌های تند در کاشی‌ها وجود نداره و کمربندهای کاشی در دماغه و باله‌ها در بهترین موقعیت هستند.

عمر بوران و تولید نمونه های دیگری که قرار بود نسل های آینده شاتل های روسیه باشند، در اواخر عمر اتحاد جماهیر شوروی به دلیل مشکلات مالی متوقف شد. بعد از آن هم در سال ۲۰۰۲ میلادی ریزش سقف آشیانه بوران، تنها شاتل روس ها را نابود کرد. (لینک تصاویر: سرنوشت بوران)

bbur90

تصویری از شاتل نیمه مدفون بوران، تنها نمونه از شاتل های روسی که به مرحله پرتاب به فضا رسید و در ریزش سال ۲۰۰۲، عمرش به پایان رسید


3 دیدگاه در ”شاتل بوران

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.