Get best of the week

بالتفصيل حول SpinLaunch - السر الأكثر حماسة في صناعة الفضاء

تقوم الشركة ببناء جهاز طرد مركزي ضخم لرمي الصواريخ في الفضاء




سيعمل جهاز الطرد المركزي الفراغي SpinLaunch على تسريع الصاروخ إلى 8000 كم / ساعة. تظهر هذه الصورة التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر داخل جهاز الطرد المركزي.

في الصيف الماضي ، استقرت شركة الفضاء الغامضة في مستودع ضخم في المنطقة الصناعية الشمسية المحيطة بمطار لونغ بيتش. الأرانب الشمسية من القفز التوربيني على الألواح الزجاجية للمبنى. عبر الشارع ، ترتفع لافتة ماكدونيل دوجلاس ذات الطراز القديم فوق مصنع عملاق سابق للفضاء ، وعلى مقربة ، تقوم فيرجن أوربت بتطوير صواريخ لإطلاقها في الهواء.

موقع مناسب لمقر شركة SpinLaunch ، وهي شركة تتنفس حياة جديدة في الفكرة القديمة المتمثلة في استخدام القاذفات الميكانيكية العملاقة لرمي الصواريخ في المدار. مؤلف هذه الخطة الجريئة هو رجل أعمال متسلسل.جوناثان ييني . لسنوات ، كان يدير شركة SpinLaunch ، حيث كان يعمل في مصنع سابق لمعالج سيليكون فالي بالقرب من Google. اليوم ، الشركة مستعدة لفتح مصنع حقيقي للصواريخ ، والذي سينتج قاذفات ، وإذا سار كل شيء على ما يرام ، فسوف يتخذ الخطوات الأولى في الفضاء.

خلال زيارتي الخريفية إلى المصنع ، كان عمال SpinLaunch لا يزالون يفكرون بعد الانتقال. مشينا بين العملاق الذي نشر صفائح من الصلب ، وأخبرني Yeni كيف ستعمل منصة الإطلاق الخاصة به. جهاز الطرد المركزي كبير جدًا بحيث يناسب ملعب كرة قدم ، وسوف يدور الصاروخ لمدة ساعة تقريبًا ، مما يزيد من سرعته تدريجيًا إلى 8000 كم / ساعة. ستشهد الوحدة ذات الحمولة - قمر صناعي يصل وزنه إلى 100 كجم - حمولات زائدة تصل إلى عشرات الآلاف من المرات أعلى من الجاذبية. عند الوصول إلى سرعة البداية ، سيطلق جهاز الطرد المركزي الصاروخ ويرسله إلى الستراتوسفير. على أعتاب الفضاء ، ستبدأ تشغيل المحرك للدفع الأخير في المدار.



من الصعب قبول فكرة أن جسمًا يزن آلاف الجنيهات [ يبدو أن هذا يشير إلى الصاروخ نفسه / تقريبًا. perev.] يمكن أن تصل إلى الفضاء بعد أن يتم تفكيكها على سطح الأرض. يبدو الأمر جنونًا ، وسيتعين على الشركة أن تثبت الكثير لتثبيط النقاد. حتى الآن ، تمكنت من فك حمولة 5 رطل بسرعة 1800 كم / ساعة ورميها في جدار فولاذي. ومع ذلك ، يتم فصل هذه الاختبارات والمساحة بحوالي 50 كم ومقاومة كبيرة للهواء. ناهيك عن مشاكل بناء جهاز طرد مركزي بطول 100 متر مع رافعة قوية بما يكفي لتحمل صاروخ بحجم SUV.

يأمل Yeni في الحصول على جميع الأدلة هذا العام. تخطط الشركة لإجراء أول عمليات إطلاق دون مدارية لها في فصل الشتاء ، في موقع اختبار جديد في نيو مكسيكو. إذا كان النظام يعمل ، فإن SpinLaunch يعد بتخفيض تكلفة إطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة إلى الفضاء بنحو 20 مرة. والأهم من ذلك قد يكون تغيير في تواتر البدء. يقترح Yeni أن المسرّع سيكون قادرًا على القيام بخمس بدايات في اليوم. لن تتمكن معظم الشركات التي تصنع الصواريخ من إطلاق العديد من الصواريخ في غضون شهر. في عصر التركيزات الضخمة من السواتل ، عندما يتم التخطيط لإطلاق آلاف الأقمار الصناعية في مدار منخفض في العقد المقبل ، يعتقد Yeni أن الوقت قد حان ل SpinLaunch.

أربعة ملايين دولار وفكرة مجنونة


مثل العديد من رواد الفضاء ، كان ييني مهووسًا بالفضاء طوال حياته. ومع ذلك ، فقط في عام 2014 حاول تحويل شغفه إلى مهنة. يقول إنه كان يحاول إطلاق شركة ناشئة ذات صلة بوسائل الإعلام في ذلك الوقت. عدم العثور على التمويل ، قرر المضي قدما. بالتفكير في ما يجب فعله الآن ، عاد مرارًا وتكرارًا إلى المشروع العسكري للحرب الباردة المسمى HARPاستخدمت فيها الولايات المتحدة مدافع عملاقة لتصويب أجسام في الفضاء. أثبت HARP أنه يمكنك الخروج إلى الفضاء بدون صاروخ ، وقرر Yeni إنشاء نظام إطلاق حركي بشكل مستقل. قام بتجميع منصة تثبت المفهوم للعمل ، حبال ميكانيكي قادر على تسريع الأشياء بحجم الرصاص إلى سرعات تفوق سرعة الصوت. عرضه على العديد من ملائكة الأعمال وجمع بعض المال.

لكنه كان بحاجة إلى المساعدة. في عام 2014 ، اتصل جاره ضيف الضيافة ، ريان هامبتون ، رئيس عمال البناء والصناعة. قاد هامبتون اللحام تحت الماء في منصات النفط في خليج المكسيك عندما جاء إليه ييني بمشروعه. يتذكر هامبتون: "لقد قال: لدي أربعة ملايين دولار وفكرة مجنونة ، هل تريد الانضمام؟"

لم يستطع هامبتون المقاومة. في يناير 2015 ، طار لرؤية التثبيت الذي قام به Yeni. لم تكن مؤثرة بشكل خاص. أظهر Yeni جهاز الطرد المركزي وجداول الحسابات الخاصة به. ومع ذلك ، أصبح هامبتون مهتمًا بهذا: لقد أدرك أن SpinLaunch سيكون "مشروعًا رائعًا" ، وتسجيل في منصب الموظف الأول.

كان لدى Yeni أفكار ، وكان لدى هامبتون خبرة في بناء مصانع مختلفة ، لكنها لا تزال بحاجة إلى مهندسي الفضاء. بعد بضعة أشهر ، في يوم ربيعي دافئ ، صعد الزوجان إلى سيسنا ييني وذهبا إلى حافة صحراء موهافي ، حيث تجمع عشرات الطلاب الجامعيين لاختبار صواريخهم. تمنى الثنائي توظيف موظفين هناك.

أحد أهدافهم كان ديفيد رين من جامعة سان دييغو. أمضى عدة أسابيع في مقابلة SpinLaunch عبر الهاتف ، وللمقابلات مع حضور شخصي ، كانت الظروف غير مواتية. يتذكر رين: "في ذلك الوقت ، لم أنم 36 ساعة ، لذلك كنت مجنونة بعض الشيء عندما قابلت جوناثان". ومع ذلك ، سار الاجتماع بشكل جيد. أخذ إجازة جامعية وذهب إلى سان فرانسيسكو للعمل في SpinLaunch ، حيث يعمل كرئيس مهندس ميكانيكي.

يقول هامبتون إن الأيام الأولى من مرض السكري تذكره بالحياة على منصة نفطية. عاش الموظفون وعملوا في مصنع معالج دقيق قديم يقع قبالة Googleplex. عند وصول رين ، كانت الظروف المعيشية نادرة. ويقول: "ثم كان مطبخنا عبارة عن طاولة بلاستيكية بها ميكروويف". "كنا بحاجة إلى أشخاص لديهم أفكار كبيرة أو أولئك الذين ليس لديهم ما يخسرونه." في وقت فراغهم ، عمل فريق SpinLaunch معًا على كرسي هزاز مرتجل ، أو شاهد أفلامًا في "المسرح المنزلي" ، أو استرخى أثناء الجلوس حول حفرة نار ، والتي كان يخدمها أول جهاز طرد مركزي في Yeni.

واجه الفريق تحديات التصميم بسرعة. يجب أن يكون جهاز الطرد المركزي الذي أنشأوه في غرفة فراغ ضخمة لتخليصه من الاضطراب الهوائي وتحسين الاستقرار. وعندما قدموا طلبًا لبناء مثل هذه الكاميرا ، استجاب مقاول واحد فقط - بسعر 20 مليون دولار.

ثم قرر فريق SpinLaunch بناء الكاميرا من تلقاء نفسها. أصبح هامبتون ، المتخصص في اللحام تحت الماء ، خبيرًا في إنشاء طبقات محكم السد ، والتي تتوافق جيدًا مع المهمة الجديدة. أمر Yeni بمضخات تفريغ على eBay واشترى ما قيمته 500000 دولار من الفولاذ ، وبعد ذلك بدأ الفريق في بناء سادس أكبر غرفة فراغ في العالم. استغرق الأمر منهم ثمانية أشهر للقيام بذلك. يقول Yeni: "أعتقد أننا بدأنا جميعًا نفهم كم بقي علينا تعلمه في عالم العلوم والهندسة ، ببساطة لأن الناس لم يجربوا ذلك من قبل".

في عام 2016 ، أكملوا بناء جهاز الطرد المركزي الأول. كان قطرها 12 مترًا ، وصغيرة جدًا لرمي صاروخ في الفضاء - ولكن في جوهره كان تصميمها هو نفسه. ذراع طويل ، أو مقود ، يمتد من محمل مشحم جيدًا يدور المحرك. يتم إرفاق الحمولة بنهاية المقود. لتحمل الأحمال الشديدة ، يجب أن يتم استخدام الحزام من مواد متينة للغاية مثل الكيفلار وألياف الكربون.

بعد ما يقرب من عامين من العمل لمدة 12 ساعة في اليوم وستة أيام في الأسبوع ، كان فريق SpinLaunch على استعداد لإطلاق أول جهاز طرد مركزي حقيقي. يقول Yeni: "لقد حشرنا جميعًا في غرفة مليئة بالشاشات والكاميرات ، تقع على بعد 15 مترًا". لقد تحققوا من أن النظام في حالة جيدة وبدأوا في البدء. "لقد نقروا على الغاز وحطموا الرقم القياسي العالمي لسرعة أنظمة التناوب."

على مدى السنوات القليلة القادمة ، أجرى الفريق مئات الاختبارات عالية السرعة. كانت هناك حاجة إلى معظمها لدراسة النظام وتحسينه ، وتم القيام ببعضها لطمأنة المستثمرين المتشككين والعملاء المحتملين الذين لم يعتقدوا أن الحمولة ستتحمل التأثيرات الشديدة. تسارع الفريق إلى الألواح الشمسية ، وأجهزة الراديو ، وعدسات التلسكوب ، والبطاريات ، ووحدات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وأجهزة الكمبيوتر للتحكم بسرعات عالية. اجتازت جميع المعدات الاختبار مع ضرر قليل أو معدوم. في أحد الاختبارات ، قام Yeni بإرفاق جهاز iPhone بمقود ، ولفه بسرعة كبيرة لدرجة أنه واجه قوة أكبر من الجاذبية بعشرة آلاف مرة. بعد ذلك ، اتصل بزميل في FaceTime. وكان كل اختبار خطوة صغيرة نحو الفضاء.


تم بناء أول نموذج أولي بطول 12 مترًا لجهاز الطرد المركزي SpinLaunch في المقر السابق في سانيفيل.

أسوأ صاروخ على الإطلاق


في وسط مستودع SpinLaunch الذي يشبه الكهف ، سار Yeni إلى الجسم وسحب قماش القنب منه. وقال بفخر إن هذا "أسوأ صاروخ على الإطلاق".

يبلغ طول الصاروخ المسقط 8 أمتار ، وكله أسود بطرف فضي لامع ، يبدو ثقيلًا بعض الشيء مقارنة بالأشكال الرفيعة على شكل سهم من الصواريخ التقليدية. عادة ، جزء صغير فقط من كتلة الصاروخ يمكن أن يكون حمولته - معظمها يأخذ الوقود. لذلك ، تتطلب شركات مثل SpaceX صواريخ بحجم مبنى لوضع جسم بحجم سيارة ركاب في المدار. في دوائر الفضاء ، يسمى هذا "استبداد المعادلة النفاثة ".

لكن ييني أدركت أنه إذا أطلقت صاروخًا على حدود الفضاء لا يحتاج إلى حمل كل الوقود اللازم للإقلاع إلى هذا الارتفاع ، فيمكنك جعله يجلس القرفصاء وإعطاء معظم كتلته للحمولة. ما هو أفضل ، لا يجب أن يكون محركها جيدًا جدًا. تم تصميم الصواريخ المدارية التقليدية للضغط على جميع الكفاءة من المحركات لزيادة الحمولة إلى أقصى حد مع التغلب على الجاذبية ؛ سوف يقوم جهاز الطرد المركزي بكل العمل الشاق لإطلاق صاروخ SpinLaunch.

في مشروع SpinLaunch ، لن يتم إطلاق الصاروخ بسرعة كبيرة ، وبعد ذلك ، سيتم فتح المنفذ لجزء من الثانية وسيطير الصاروخ. وفقًا لبراءات اختراع الشركة ، في نفس اللحظة ، سيتم فصل ثقل موازن يدور مقابل الصاروخ حتى لا يخرج جهاز الطرد المركزي أو ينكسر. سيستمر الصاروخ في التحليق لمدة دقيقة تقريبًا ، وعلى ارتفاع حوالي 61 كيلومترًا ، سيبدأ تشغيل المحرك. على هذا الارتفاع ، لن يقاوم الغلاف الجوي الصاروخ عمليًا ، لذلك من أجل الوصول به إلى أول سرعة فضائية تبلغ 28،476 كم / ساعة ، لن يستغرق الأمر أكثر من دقيقة من تشغيل المحرك. سيبدأ تشغيل محرك آخر مدته 10 ثوان صاروخًا في مدار حول الأرض.


المهندسون حول أول صاروخ مداري SpinLaunch ؛ جهاز الطرد المركزي مرئي في الخلفية.

على الأقل ، بحسب تصريحات ييني. خلال زيارتي ، لم يتم تجميع النموذج الأولي لجهاز الطرد المركزي بعد ، ولم تتمكن Yeni من عرض مقاطع الفيديو أينما كانت في العمل. أصر على أن حسابات مهندسي SpinLaunch صحيحة. كبار المستثمرين - إيرباص فينتشرز ، كلينر بيركنز وجي في (جزء من الأبجدية) - باركوا أيضًا من خلال استثمار 80 مليون دولار في الشركة. في العام الماضي ، أصدرت وزارة الدفاع الأمريكية عقدًا مع SpinLaunch للمساعدة في بناء جهاز الطرد المركزي. ومع ذلك ، بسبب عدم وجود أدلة على قابلية تشغيل المشروع ، يجب التفكير في معظمه فقط.

خوان ألونسو ، مهندس الطيران في ستانفورد الذي كان يقوم بفحوصات أمنية لأحد مستثمري SpinLaunch ، يتفهم الحذر. يقول: "هذه تقنية غريبة ، ولأول مرة سمعت عنها ، تعتقد أنها من حيث المبدأ لا يمكن أن تعمل". ولكن بعد التحقق من جميع الحسابات ، أعطى ألونسو الاستثمار ضوءًا أخضر.

على الرغم من صعوبة SpinLaunch في مشاركة الحسابات الدقيقة ، إلا أن براءتي اختراع صادرتين عن الشركة في 2018 و 2019 سلطوا بعض الضوء على هذه الفيزياء المذهلة. ولكن ، عندما عرضت براءات اختراع للعديد من مهندسي الفضاء من جامعات الأبحاث الرائدة ، كان معظمهم يشككون في ما رأوه.

كان الانتقاد الأكثر خطورة من قبل المهندسين يتعلق بالأحمال الزائدة التي يجب أن يتحملها الصاروخ في جهاز الطرد المركزي. أثناء الدوران ، سيشهد الصاروخ حمولات أعلى 10000 مرة من الجاذبية. عند دخول صاروخ عادي ، يجب أن يتعامل مع التأثيرات التي تزيد عن 5-7 أضعاف تأثير الجاذبية. يقول دان إروين ، مهندس الطيران في جامعة جنوب كاليفورنيا: "لا يمكن لأي صاروخ أن ينجو من هذا ، مثل الإلكترونيات في الصاروخ".

أقر أحد الموظفين السابقين ، شريطة عدم الكشف عن هويته بسبب توقيع اتفاقية عدم الكشف ، بالفجوة بين النظرية والواقع. ووصف النموذج الأولي لجهاز الطرد المركزي SpinLaunch بأنه آلة بسيطة إلى حد ما "يمكن لأي فريق من المهندسين ذوي الحجم المتوسط ​​تجميعها". قال الموظف إن توسيع نطاقه إلى قاذفة مدارية وظيفية سيكون "صعبًا للغاية" ، نظرًا لموارد SpinLaunch. كما أشار إلى قلة الخبرة لدى بعض القادة. وقال "إن القدرة على التنبؤ بظهور عدد كبير من المشاكل التي من المؤكد أنها ستظهر تفتقر".

كان ييني قد سمع مثل هذا النقد من قبل. وهو يعتقد أن عدم وجود مثل هذه الخبرة في الصناعة هو في أفضل حالاتها. قال: "لقد جمعنا فريقًا من المهندسين ، معظمهم من صغار السن للادعاء بأن SpinLaunch لن يعمل". "لديهم الكثير من الطاقة والحماس المرتبطين بالرغبة في معرفة ما يحدث."

أما بالنسبة للتأثيرات ، فهو يشير إلى التاريخ الطويل للمركبات الفضائية التي نجت من رحلة إلى الفضاء في ظروف مشابهة لتلك التي ستحتاج المركبة الفضائية إلى تحملها في SpinLaunch ، بما في ذلك بنادق الجيش الأمريكي العملاقة والصواريخ الصاروخية الحديثة القادرة على الصمود في مواجهة آلاف المرات أكبر من الجاذبية. بالإضافة إلى ذلك ، قال ، إن صاروخه سيكون أقوى من الجهاز العادي - سيكون أشبه بصاروخ قتالي من فالكون 9 من سبيس إكس.

كما يوضح العرض التوضيحي لـ iPhone ، يمكن للمكونات الإلكترونية أيضًا تحمل التأثيرات الشديدة أثناء التسارع ، على الرغم من أن بعض التعديلات قد تكون مطلوبة للإلكترونيات الحساسة بشكل خاص. على سبيل المثال ، قامت الشركة بالفعل بتسجيل براءات اختراع لألواح شمسية أكثر متانة ووحدات تحكم تستخدمها الأقمار الصناعية للتوجيه في الفضاء.

يقول Yeni: "SpinLaunch لا تقوم بشيء جديد بشكل أساسي - نحن نتبع خطى التطورات السابقة". في وقت لاحق من هذا العام ، يخطط لإثبات ذلك خلال الإطلاق دون المداري الأول ، والذي يجب على نظامه تنفيذه.


يقوم موظفو SpinLaunch بدراسة الجزء الداخلي من النموذج الأولي للطرد المركزي الذي يبلغ طوله 12 مترًا

طريق طويل إلى الفضاء


الفيزياء ليست العقبة الوحيدة أمام الشركة. ستحتاج SpinLaunch في نهاية المطاف إلى منصة إطلاق على الساحل حتى لا تشكل صواريخها خطراً على الجمهور. كان العثور على المكان الصحيح أكثر صعوبة مما توقعه Yeni. في أبريل 2018 ، سافر هامبتون ورفائيل فيلدمان ، مدير المشروع ، إلى هاواي للحصول على إذن لبناء منشآتهم في الجزيرة الكبيرة. في البداية ، دعمتهم سلطات الدولة ، بل ووضعت خطة استثمار بقيمة 25 مليون دولار من شأنها أن تسمح لمواطني هاواي بالاستثمار في الشركة من خلال التزامات الديون التي تضمنها الحكومة. ومع ذلك ، خلال اجتماع متوتر في قاعة المدينة في مركز ناليهو المجتمعي في الجزيرة الكبيرة ، بالقرب من المكان الذي كانت تخطط فيه شركة SpinLaunch لبناء موقعها ، ألقى السكان المحليون موجة من الانتقادات من المسؤولين المحليين ،اتهامهم بالفساد ، والقلق من أن موقع SpinLaunch سيدمر الطبيعة المحلية ويصبح تهديدًا للسكان المحليين.

قال أحد السكان المحليين: "إذا تم تخصيص مكان لهذا المشروع الخاطئ والتصور بطريقة ما ، فسأخبرك أين يمكنك أن تجدني". "يمكنك أن تجدني على أبواب هذه المؤسسة ، التي مهدت الأماكن المقدسة وأنابيب الحمم البركانية ، وسأكون مقيدة بهذه البوابات بقلاع وسلاسل الكريبتونيت حتى تخرج من هنا."

أدى الجو القاتم في قاعة المدينة إلى حقيقة أن التمويل لم يتم ، واضطر SpinLaunch إلى التخلي عن هاواي. في غضون ذلك ، تجري عمليات البحث لمواقع إطلاق خارجية أخرى ، وتقوم الشركة ببناء موقع اختبار جديد في البر الرئيسي.

في مايو بدأ SpinLaunch العمل في ميناء الفضاء "أمريكا"في نيو مكسيكو ، حيث تقوم الآن ببناء جهاز طرد مركزي أكبر بثلاث مرات من جهاز لوس أنجلوس. يأمل Yeni أن يتمكنوا من إجراء أول اختبار تحت المداري هذا العام ، وسوف يطلقون أشياء يصل وزنها إلى 50 كجم في ميدان الرماية White Sands. ستكون الاختبارات خطوة مهمة مقارنة بإطلاق حمولة خمسة كيلوغرامات التي عملوا معها حتى الآن. على مدى الأشهر القليلة الماضية ، عاش هامبتون مع عشرات الموظفين بالقرب من ميناء فضائي في بلدة مؤقتة من حاويات الشحن. لديهم جاكوزي ، ومجموعة رماية ، وغرفة واقع افتراضي - أنشطة صغيرة مصممة لجعل الحياة أسهل في وسط الصحراء.

يقول Yeni أنه واثق من أن نظامهم سيعمل في حدود التوقعات ، وأنهم سيكونون قريبًا جاهزين لقائمة انتظار العملاء. ستكلف الرحلة إلى الفضاء في SpinLaunch 500000 دولار لكل عملية إطلاق ، ويقول Yeni إنه مستعد للعمل فقط مع الشركات التي ترغب في إطلاق عشرات أو حتى مئات الأقمار الصناعية.

إن إطلاق مثل هذا القمر الصناعي في المدار سيكون إنجازًا كبيرًا. تاريخ شركات الفضاء الخاصة هو في الغالب قصة فشل ، كما لو أن عصر الفضاء سيزيف ، يبدو أن ييني يحب الصعوبات. يتطلب استكشاف الفضاء الشجاعة لاقتحام المجهول ، وفي حالة SpinLaunch مجال المجهول واسع للغاية. ومع ذلك ، كمكافأة ، سيكون من الممكن الحصول ، لا أكثر ولا أقل - باب جديد في الفضاء.

More articles:


All Articles