بنية سبيس إكس التحتية للنقل المريخي

اقترح إيلون ماسك، وشركة سبيس إكس التي أسسها، تطوير بنيةٍ تحتية للنقل المريخي بهدف تسهيل الاستعمار النهائي للمريخ. تشتمل بنية المهمة مركبات إطلاقٍ قابلةٍ لإعادة الاستخدام بالكامل، ومركبة فضائية آمنة للنقل البشري، وخزّانات وقود موضوعة في المدار، ومنصات إطلاقٍ وهبوطٍ سريعة التبديل، بالإضافة لإنتاج وقود الصواريخ على سطح المريخ عبر استخدام الموارد المتوفرة في المسقط (آي أس آر يو). هدف سبيس إكس الطموح هوإرسال أول مهمةٍ مأهولةٍ للهبوط على سطح المريخ بحلول عام 2024.

العنصر الأساسي في البنية التحتية هي مركبة ستارشيب التابعة لسبيس إكس، وهي مركبة فضائية قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل والفترة الثانية لصاروخ سوبر هايفي. لحمل حمولة كبيرة، ستدخل المركبة الفضائية مدار الأرض أولًا، لتُزود بالوقود قبل حتى تغادر إلى المريخ. بعد الهبوط على المريخ، ستُزود المركبة الفضائية مرةً أخرى بالوقود المُنتج محليًا على الكوكب الأحمر للعودة إلى الأرض. تتراوح الحمولة المتسقطة لمركبة ستارشيب المحمولة على متن صاروخ سوبر هايفي بين 100 و150 طنًا نحوالمريخ.

تنوي شركة سبيس إكس هجريز مواردها على الجزء المُتعلق بالنقل في مشروع استعمار المريخ، بما في ذلك تصميم محطة توليد وقود معتمدة على عملية ساباتييه الكيميائية التي سيجري نشرها على سطح المريخ لتصنيع الميثان والأكسجين السائل كوقودٍ للصواريخ اعتمادًاعلى الإمداد المحلي لغاز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والجليد المائي السطحي الذي يمكن الوصول إليه. مع ذلك، يدعوماسك إلى مجموعة أهدافٍ أكبر لاستيطان المريخ على المدى الطويل، والتي تتجاوز كثيرًا ما تنوي سبيس إكس بناءه، إذ سيضم الاستعمار الناجح في نهاية المطاف الكثير من العناصر الفعّالة اقتصاديًا –سواء كانوا أفرادًا أوشركاتٍ أوحكومات– من أجل تسهيل نموالوجود الإنساني على سطح المريخ على مدار العقود الكثيرة القادمة.

وصف الخطة

على مرّ السنين، تباينت أهداف المريخ الخاصة بسبيس إكس وهياكل المهمة المحددة وتصميمات مركبة الإطلاق، ولم يُنشر بشكلٍ علني سوى معلوماتٍ جزئية. مع ذلك، بمجرد الكشف عن هيكل الخطة في أواخر عام 2016، تشاركت جميع مركبات الإطلاق والمركبات الفضائية والبنية التحتية الأرضية بالكثير من العناصر الأساسية.

نظرة عامة على العناصر الرئيسية

تتكون بنية خطة المريخ الخاصة بسبيس إكس، التي أُعلن عنها بالتفصيل عام 2016، من مجموعةٍ من عدة عناصر أساسية –وفقًا لماسك– لجعل الرحلات طويلة المدى البعيدة عن مدار الأرض (بي إي أوه) ممكنة من خلال تقليص كُلفة نقل كلّ طنٍ إلى المريخ.

أعرب ماسك عن المزيد من التفاصيل عن هيكل الخطة في عام 2017.

مركبة إطلاق جديدة فائقة للحمل الثقيل قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل تتكون من فترة صاروخ مُعزز قابلة لإعادة الاستخدام وفترة ثانية قابلة لإعادة الاستخدام مدمجة مع مركبة فضائية يوجد منها نسختان على الأقل: مركبة فضائية كبيرة وطويلة الأمد، ستتجاوز مدار الأرض، وستكون قادرة على نقل الركاب أوالبضائع السائبة أووقود الصواريخ إلى وجهات أخرى في النظام الشمسي. من غير المعتاد، في هياكل المهمات الفضائية، المزج بين فترة إطلاقٍ ثانية مع مركبة فضائية طويلة المدى، ولم يسبق مشاهدة ذلك في تكنولوجيا الرحلات الفضائية السابقة.
إعادة تعبئة الوقود في المدار، وتحديدًا لتمكين المركبة الفضائية طويلة المدى من إنفاق معظم حمولتها من الوقود أثناء الإطلاق إلى مدارٍ أرضيٍ منخفض لتستخدم كفترة إطلاقٍ ثانية، لتوفر –بعد إعادة تعبئتها بالوقود في المدار– كمية كبيرة من الطاقة اللازمة لوضع المركبة الفضائية على مسار بين كوكبي.
إنتاج الوقود على سطح المريخ: لتمكين رحلة العودة إلى الأرض وإعادة استخدام المركبة الفضائية، ما يُخفض كثيرًا كُلفة نقل البضائع والركاب إلى وجهات بعيدة. مرة أخرى، سيجري ملء خزانات الوقود الكبيرة في المركبة الفضائية المدمجة عن بُعد.
اختيار الوقود المناسب: اختير وقود الميثان (CH4)/الأكسجين (O2) –المعروف أيضًا باسم "الميثالوكس العميق المُبرّد"– إذ تبين أنه أفضل من أنواع وقود الصواريخ المشهورة الأخرى مثل الكيرولوس أوالهيدرولوكس نظرًا لسهولة إنتاجه على سطح المريخ وانخفاض كُلفته على الأرض عند تقييمه من منظور تحسين النظام بشكلٍ عام. يعتبر الميثالوكس مكافئًا لأحد الخيارات الأساسية الأخرى من حيث قابلية إعادة استخدام المركبات الفضائية، وإعادة تعبئة الوقود في المدار، وملاءمتة للمركبات فائقة الحمل.

تطوير تكنولوجيا الصواريخ

أوضحت سبيس إكس الحاجة المُلحة لبناء مركبة إطلاق جديدة بالكامل، وقابلة لإعادة الاستخدام، وفائقة الحمل، وتقوم الشركة حاليًا بتطوير تصميمات تتكون من فترة صاروخ مُعزز قابلة لإعادة الاستخدام وفترة ثانية قابلة لإعادة الاستخدام مدمجة مع مركبة فضائية طويلة المدى. طوّر مهندسوا الشركة أكثر من مجموعةٍ شاملة واحدة من تصاميم الصواريخ الداعمة والمركبات الفضائية التي يعتقدون أنها ستحقق رؤية المريخ الخاصة بهم بشكلٍ أفضل.

يُطلق على التصميم الحالي للمركبة الفضائية، الذي كُشف النقاب عنه في عام 2018، اسم ستارشيب.

صاروخ سوبر هيفي

يبلغ ازدياد صاروخ سوبر هيفي، والذي هوفترة التعزيز "اللازمة للإفلات من حقل جاذبية الأرض القوي،" 68 مترًا (223 قدمًا) وقطرهتسعة أمتار (30 قدمًا) ويُتسقط حتى تبلغ كتلته الإجمالية عند الإنطلاق 3680000 كيلوجرام ( 8110000 باوند). سيُبنى هذا الصاروخ من خزانات الفولاذ المقاوم للصدأ، المملوءة بوقود الميثان والأكسجين السائلين المُبردان أسفل درجة غليانهما، مزودًا بـ 24 إلى 37 محركٍ صاروخي من نوع رابتور التي ستدفع الصاروخ بقوة 72 مليون نيوتن (16 مليون باوند–قوة) عند الإقلاع. من المتسقط حتى يعود الصاروخ المُعزز في النهاية إلى الأرض ليهبط على منصة الإطلاق، على الرغم من أنه سيمتلك في البداية عدة هبوطٍ لدعم اختبار الإقلاع والهبوط العاموديان المبكر للصاروخ.

سيُبنى النموذج الأولي لصاروخ سوبر هايفي بالحجم الكامل، وليس أقصر طولًا كما جرى مع نموذج ستارهوبر. ومع ذلك، فمن المتسقط حتى يُطلق في البداية بأقل من المجموعة الكاملة لمحركاته البالغة 37 محركًا، من الممكن بحوالي 20 محركًا.

في سبتمبر 2019، أُعلِن عن الكثير من التغييرات في التصميم الخارجي لصاروخ سوبر هايفي. ستتمتع فترة الصاروخ المُعزز بست زعانف تعمل حصريًا كمخازن لأرجل الهبوط الست، وأربع زعانف شبكية ذات شكلٍ ماسيّ من الفولاذ الملحوم لتوفير تحكمٍ ديناميكي بالصاروخ أثناء الهبوط.

مركبة ستارشيب

ستارشيب هي فترة الإطلاق الثانية القابلة لإعادة الاستخدام التي يجري تطويرها حاليًا من قِبل سبيس إكس، كمشروع رحلات فضائية خاص. صُممت ستارشيب لتكون مركبةً فضائية طويلة المدى لنقل البضائع والركاب. على الرغم من اختبارها لوحدها في البداية، ستُستخدم في عمليات الإطلاق المداري على متن صاروخ سوبر هايفي، إذ ستكون مركبة ستارشيب الفترة الثانية في مركبة الإطلاق ذات المرحلتين. يُطلق على هذه المركبة وصاروخها المُعزز اسم ستارشيب أيضًا.

انظر أيضًا

استعمار المريخ
آثار رحلة الفضاء على جسم الإنسان
تهديدات صحية من الأشعة الكونية
قاعدة الإنسان الأمامية
رحلة فضاء بشرية
الحياة على المريخ
بعثة مأهولة إلى المريخ
مارس دايركت
الإقامة على المريخ
طب الفضاء
إعادة تأهيل المريخ

مراجع

^ Amos, Jonathan (September 29, 2017). "Elon Musk: Rockets will fly people from city to city in minutes". بي بي سي. مؤرشف من الأصل في September 8, 2018. اطلع عليه بتاريخ 21 يوليو2018.
^ Etherington, Darrell (September 28, 2017). "Elon Musk shares images of "Moon Base Alpha" and "Mars City" ahead of IAC talk". تك كرانش. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2017.
^ Brown, Mike (September 25, 2017). "Elon Musk Teases 'Unexpected' Updates to Interplanetary Rocket". Inverse. مؤرشف من الأصل في 25 سبتمبر 2017. اطلع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2017.
^ Berger, Eric (2016-09-28). "Musk's Mars moment: Audacity, madness, brilliance—or maybe all three". Ars Technica. مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2016.
^ Foust, Jeff (2016-10-10). "Can Elon Musk get to Mars?". SpaceNews. مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 12 أكتوبر 2016.
^ Richardson, Derek (September 27, 2016). "Elon Musk Shows Off Interplanetary Transport System". Spaceflight Insider. مؤرشف من الأصل في October 1, 2016. اطلع عليه بتاريخ October 3, 2016.
↑ Elon Musk (September 27, 2016). (video). IAC67, Guadalajara, Mexico: SpaceX. سقط ذلك في 9:20–10:10. مؤرشف من الأصل فيعشرة أكتوبر 2016. اطلع عليه بتاريخعشرة أكتوبر 2016. So it is a bit tricky. Because we have to figure out how to improve the cost of the trips to Mars by five million percent ... translates to an improvement of approximately أربعة 1/2 orders of magnitude. These are the key elements that are needed in order to achieve a أربعة 1/2 order of magnitude improvement. Most of the improvement would come from full reusability—somewhere between 2 and 2 1/2 orders of magnitude—and then the other 2 orders of magnitude would come from refilling in orbit, propellant production on Mars, and choosing the right propellant. CS1 maint: location (link)
^ "Making Humans a Multiplanetary Species" (PDF). سبيس إكس. 2016-09-27. مؤرشف من الأصل (PDF) في 28 سبتمبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2016.
^ This Is How SpaceX Will Explore Mars and Beyond نسخة محفوظة 2016-10-22 على مسقط واي باك مشين., Seeker, September 27, 2016.
^ Bergin, Chris (2016-09-27). "SpaceX reveals ITS Mars game changer via colonization plan". NASASpaceFlight.com. مؤرشف من الأصل في 28 سبتمبر 2016. اطلع عليه بتاريخ 27 سبتمبر 2016.
^ Heath, Chris (December 12, 2015). "How Elon Musk Plans on Reinventing the World (and Mars)". GQ. مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2015. اطلع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2015.
↑ Musk, Elon (March 1, 2018). "Making Life Multi-Planetary". New Space. 6 (1): 2–11. Bibcode:2018NewSp...6....2M. doi:10.1089/space.2018.29013.emu.
^ Becoming a Multiplanetary Species نسخة محفوظة March 9, 2018, على مسقط واي باك مشين., September 29, 2017, 68th annual meeting of the المؤتمر الدولي للملاحة الفضائية in أديلايد
^ elonmusk (26 September 2019). "Mk1 ship is around 200 tons dry & 1400 tons wet, but aiming for 120 by Mk4 or Mk5. Total stack mass with max payload is 5000 tons" (تغريدة).
^ Lawler, Richard. "SpaceX's plan for in-orbit Starship refueling: a second Starship". Engadget. مؤرشف من الأصل في 08 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 29 سبتمبر 2019.
^ Gaynor, Phillip (August 9, 2018). "The Evolution of the Big Falcon Rocket". NASASpaceFlight.com. مؤرشف من الأصل في 17 أغسطس 2018. اطلع عليه بتاريخ 17 أغسطس 2018.
^ Jeff Foust (October 15, 2017). "Musk offers more technical details on BFR system". SpaceNews. اطلع عليه بتاريخ 15 أكتوبر 2017. [Musk wrote,] "The flight engine design is much lighter and tighter, and is extremely focused on reliability."
^ "Making Life Multiplanetary: Abridged transcript of Elon Musk's presentation to the 68th International Astronautical Congress in Adelaide, Australia" (PDF). SpaceX. September 2017. مؤرشف من الأصل (PDF) في 04 أغسطس 2019.
^ (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 22 يونيو2019. اطلع عليه بتاريخ 22 يناير 2020. Invalid |script-title=: missing prefix (مساعدة)
^ First flights would have fewer, so as to risk less loss of hardware. Probably around 20. نسخة محفوظة 21 سبتمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.
^ Elon Musk on Twitter: Welded steel نسخة محفوظة 24 يناير 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ Groh, Jamie (28 September 2019). "SpaceX debuts Starship's new Super Heavy booster design". Teslarati. مؤرشف من الأصل في 07 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 30 سبتمبر 2019.
^ Berger, Eric (29 September 2019). "Elon Musk, Man of Steel, reveals his stainless Starship". Ars Technica. مؤرشف من الأصل في 21 نوفمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 30 سبتمبر 2019.
^ Boyle, Alan (19 November 2018). "Goodbye, BFR … hello, Starship: Elon Musk gives a classic name to his Mars spaceship". GeekWire. مؤرشف من الأصل في 28 ديسمبر 2019. اطلع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2018. Starship is the spaceship/upper stage & Super Heavy is the rocket booster needed to escape Earth’s deep gravity well (not needed for other planets or moons)
^ "Starship". SpaceX. September 28, 2019. مؤرشف من الأصل في 19 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 02 أكتوبر 2019.