احداث پمپ بنزین در فضا!

از آغاز عصر فضا با پرتاب اسپوتنیک ۱ در سال ۱۹۵۷، انسان‌ها بیش از ۱۵۰۰۰ ماهواره را به مدار فرستاده‌اند که بیش از نیمی از آن‌ها هنوز فعال هستند. بقیه آن‌ها پس از اتمام سوخت و پایان عمر مفید خود، یا در جو زمین سوخته‌اند یا همچنان به عنوان تکه‌های فلزی بی‌مصرف به دور سیاره ما می‌چرخند.

به گزارش ایسنا، زباله‌های فضایی تهدیدی برای ایستگاه فضایی بین‌المللی و سایر ماهواره‌ها به شمار می‌روند، به طوری که آژانس فضایی اروپا تخمین می‌زند که تاکنون بیش از ۶۴۰ برخورد یا رویداد غیرعادی منجر به تکه تکه شدن این ماهواره‌ها شده است.

هاله‌ای از زباله‌های فضایی در اطراف سیاره ما شکل گرفته که ۳۶۵۰۰ مورد از آن‌ها بزرگ‌تر از ۱۰ سانتی‌متر و ۱۳۰ میلیون قطعه از آن‌ها تا یک سانتی‌متر هستند. پاکسازی این زباله‌ها پرهزینه و پیچیده است و درحالی که چندین برنامه برای انجام این کار در جریان است، هنوز نتایج ملموسی به دست نیامده است.

یکی از راه‌های مقابله با این مشکل، توقف تولید زباله بیشتر است که با سوخت‌گیری مجدد ماهواره‌ها به جای از کار انداختن آن‌ها پس از اتمام برق، امکان‌پذیر است.

دانیل فابر (Daniel Faber)، مدیرعامل اوربیت فاب (Orbit Fab) می‌گوید: در حال حاضر نمی‌توانید به ماهواره‌ها در مدار سوخت‌رسانی کنید. اما شرکت او در کلرادو می‌خواهد این وضعیت را تغییر دهد.

فابر توضیح می‌دهد: وقتی سوخت ماهواره‌ها تمام می‌شود، نمی‌توانید آن‌ها را در مکان مناسب در مدار نگه دارید و آن‌ها به زباله‌های خطرناکی تبدیل می‌شوند که با سرعت‌های بسیار بالا در محیط اطراف شناور می‌شوند و خطر برخورد با آن‌ها وجود دارد. این در حالی است که کمبود سوخت یک الگوی کامل ایجاد می‌کند که با استفاده از آن افراد مأموریت‌های فضاپیمای خود را طراحی می‌کنند تا کمترین حد جابه‌جایی را داشته باشد.

این بدان معناست که ما نمی‌توانیم کامیون‌های یدک‌کش را در مدار داشته باشیم تا از شر هر زباله‌ای که به‌طور اتفاقی باقی می‌ماند خلاص شویم. ما نمی‌توانیم تعمیر و نگهداری انجام دهیم و حتی نمی‌توانیم چیزی را ارتقا دهیم. در صورت شکستن چیزی نمی‌توانیم آن را بازرسی کنیم. کار‌های زیادی وجود دارد که ما نمی‌توانیم انجام دهیم و به روشی بسیار محدود عمل می‌کنیم. این‌ها مواردی هستند که ما در تلاشیم برای آن‌ها راه حلی ارائه دهیم.

جراحی فضایی

مفهوم سوخت‌گیری و سرویس‌دهی به ماهواره‌ها در مدار توسط ناسا در سال ۲۰۰۷ مطرح شد، زمانی که این سازمان با همکاری دارپا (سازمان پروژه‌های پژوهشی پیشرفتهٔ دفاعی) و بوئینگ، ماموریت اوربیتال اکسپرس را (Orbital Express) را به فضا فرستاد. در این ماموریت دو ماهواره هدفمند وجود داشت؛ که با موفقیت لنگر به یکدیگر متصل شده و عملیات سوختگیری انجام دادند. بعدها، ناسا روی ماموریت سوخت‌گیری رباتیک (RRM) کار کرد و چالش‌های سوخت‌گیری ماهواره‌های موجود را بیشتر بررسی کرد.

اکنون این آژانس در حال کار بر روی OSAM-۱ است، که قرار بود در سال ۲۰۲۶ پرتاب شود و تلاش خواهد کرد تا به ماهواره لندست-۷ (Landsat-۷) را که یک ماهواره رصدی زمین است و سوخت آن تمام شده سوخت‌رسانی کند.

فابر می‌گوید: این یک ماموریت برای سوخت‌رسانی به ماهواره‌هایی است که برای سوخت‌گیری آماده نشده بودند؛ بنابراین آن‌ها باید تحت عمل جراحی قرار بگیرند. باید برش داده شوند تا به لوله‌های سوخت دسترسی پیدا کنیم. این کار امکان تعمیرات ماهواره‌ای را فراهم می‌کند، اما هزینه دارد. ناسا اعلام کرد که ماموریت OSAM-۱ در مجموع حدود دو میلیارد دلارهزینه خواهد داشت.

شرکت اوربیت فاب هیچ برنامه‌ای برای رسیدگی به ناوگان ماهواره‌های موجود ندارد. در عوض، می‌خواهد روی آن‌هایی که هنوز پرتاب نشده‌اند تمرکز کند و آن‌ها را به یک درگاه استاندارد به نام RAFTI، برای انتقال مایع با قابلیت اتصال سریع مجهز کند که به طور چشمگیری عملیات سوخت‌گیری را ساده می‌کند و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.

فابر می‌گوید: کاری که ما به دنبال انجام آن هستیم ایجاد یک تغییرات کم‌هزینه است. هنوز هیچ بندر سوخت تجاری برای سوخت‌گیری ماهواره در مدار وجود ندارد. با وجود تمام آرزو‌های بزرگی که در مورد اقتصاد فضایی پرجنب‌وجوش داریم، واقعا چیزی که روی آن کار می‌کنیم درب مخزن سوخت است. ما یک شرکت تولید درب مخزن سوخت هستیم.

شرکت اوربیت فاب که خود را با شعار «پمپ بنزین در فضا» تبلیغ می‌کند، روی سیستمی کار می‌کند که شامل درگاه سوخت، شاتل‌های سوخت‌رسانی که سوخت را به ماهواره‌های نیازمند می‌رساند و تانکر‌ها یا پمپ بنزین‌های مداری است که شاتل‌ها می‌توانند از آن سوخت بگیرند. این شرکت قیمت ۲۰ میلیون دلاری را برای تحویل هیدرازین در مدار که رایج‌ترین پیشران ماهواره‌ای است، اعلام کرده است.

در سال ۲۰۱۸، این شرکت دو بستر آزمایشی را به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب کرد تا رابط‌ها، پمپ‌ها و لوله‌کشی را آزمایش کند. در سال ۲۰۲۱، Tanker-۰۰۱ Tenzing را پرتاب کرد که یک مخزن سوخت بود که طراحی سخت افزاری فعلی را نمایش می‌داد.

پرتاب بعدی این شرکت برای سال ۲۰۲۴ برنامه‌ریزی شده است. فابر می‌گوید: ما در حال تحویل سوخت در مدار زمین ثابت برای ماموریتی هستیم که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی هدایت می‌شود.

اولین مشتری خصوصی اوربیت فاب شرکت استرواسکیل (Astroscale) است که یک شرکت خدمات ماهواره‌ای ژاپنی است که اولین ماهواره طراحی شده برای سوخت‌گیری را توسعه داده است. این ماهواره که LEXI نام دارد، مجهز به درگاه‌های RAFTI است و در قرار است در سال ۲۰۲۶ پرتاب شود.

یک رویکرد اصلی

به گفته سیمون دامیکو (Simone D’Amico)، استادیار فضانوردی در دانشگاه استنفورد، که به اوربیت فاب وابسته نیست، ارائه خدمات در مدار یکی از کلید‌های تضمین توسعه ایمن و پایدار فضا است.

او می‌پرسد: آیا می‌توانید زیرساخت‌های زمینی، جاده‌ها و شهر‌ها را بدون وجود پمپ بنزین و تعمیرگاه‌های خودرو تصور کنید؟ آیا می‌توانید اتومبیل یا هواپیما‌های یکبار مصرف را تصور کنید؟ توسعه زیرساخت‌های فضایی و گسترش دارایی‌های فضایی در حال رسیدن به مرحله بحرانی است که دیگر بدون تغییر پارادایم پایدار نیست.

دامیکو اضافه می‌کند که دلایل زیادی وجود دارد که چرا این اتفاق زودتر از این رخ نداده است، از جمله اینکه تا همین اواخر با توجه به تعداد محدود فضاپیما‌ها و این واقعیت که فناوری سرویس‌دهی در مدار به تازگی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شده است، این نیاز درک نشده بود.

در ابتدا، اوربیت فاب قصد دارد بازار خود را به عنوان تأمین‌کننده سوخت برای شرکت‌هایی مانند استرواسکیل که در حال برنامه‌ریزی برای بازرسی، تعمیر و ارتقای ماهواره‌های موجود در مدار یا جمع‌آوری زباله‌های فضایی هستند، پیدا کند. به گفته فابر، موفقیت در این بخش می‌تواند شرکت‌های بزرگ مخابراتی را که تعداد زیادی ماهواره را اداره می‌کنند، متقاعد کند که کسب‌وکار خود را متحول کرده و سوخت‌گیری و سرویس‌دهی را بپذیرند.

او افزود: زمانی که الگوی ارسال و تحویل سوخت در مدار مشخص شد، گام بعدی شروع ساخت سوخت در آنجا است.

او می‌گوید: در ۱۰ یا ۱۵ سال، ما می‌خواهیم پالایشگاه‌هایی در مدار بسازیم و موادی را که از زمین پرتاب می‌شوند به طیف وسیعی از مواد شیمیایی که مردم آن‌ها را می‌خرند تبدیل کنیم. ما می‌خواهیم تامین کننده مواد شیمیایی صنعتی برای صنعت فضای تجاری در حال ظهور باشیم.