إنها معركة صاروخية ملحمية! أو صراع الجبابرة ، إذا صح التعبير. باستثناء أنه في هذه الحالة ، فإن جبابرة هما أثقل صاروخين شهدهما العالم على الإطلاق. ولا يمكن مطابقة المتنافسين بشكل أفضل. من ناحية ، لدينا أثقل صاروخ يخرج من الولايات المتحدة خلال سباق الفضاء ، والذي أوصل رواد فضاء أبولو إلى القمر. من ناحية أخرى ، لدينا أثقل صاروخ تم إنشاؤه بواسطة صناعة NewSpace ، والذي يعد بتسليم رواد فضاء إلى المريخ.
وفي كثير من النواحي ، فإنفالكون هيفييعتبر أن يكون خليفةساتورن الخامس. منذ أن تقاعد الأخير في عام 1973 ، كانت الولايات المتحدة بلا رافع ثقيل للغاية. ومع النظام الإطلاق الفضائيلا يزال قيد التطويرفالكون هيفيمن المرجح أن تصبح العمود الفقري لكل من شركات الفضاء الخاصة ووكالات الفضاء في السنوات القادمة.
لذلك دعونا نقارن بين هذين الصاروخين ، مع الأخذ في الاعتبار قدراتهما ومواصفاتهما وتاريخ تطورهما ومعرفة من يأتي في المقدمة. يبدأ!
إطلاق صاروخ Saturn V المعدل الذي يحمل محطة الفضاء Skylab. الائتمان: ناسا
تاريخ التنمية:
تطويرساتورن الخامسبدأت في عام 1946 بعملية مشبك الورق ، وهو برنامج حكومي أمريكي أدى إلى تجنيد ويرنر فون براون والعديد من علماء وفنيي الصواريخ الألمان في حقبة الحرب العالمية الثانية. كان الغرض من هذا البرنامج هو الاستفادة من خبرة هؤلاء العلماء لمنح الولايات المتحدة ميزة في الحرب الباردة من خلال تطوير الصواريخ الباليستية العابرة للقارات (ICBMs).
بين عام 1945 ومنتصف وأواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، عمل فون براون كمستشار للقوات المسلحة الأمريكية من أجل تطوير الصواريخ العسكرية فقط. لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1957 ، مع إطلاق السوفيت سبوتنيك -1 باستخدام آر - 7 صاروخ - وهو صاروخ سوفييتي باليستي عابر للقارات قادر أيضًا على إيصال رؤوس حربية نووية حرارية - بدأت حكومة الولايات المتحدة في النظر في استخدام الصواريخ لاستكشاف الفضاء.
بعد ذلك ، بدأ فون براون وفريقه في تطوير سلسلة جوبيتر الصواريخ - تعديل صاروخ ريدستون الباليستي مع مرحلتين علويتين تعملان بالوقود الصلب. أثبتت هذه أنها خطوة رئيسية نحو زحل الخامس ، ولهذا السبب أطلق على سلسلة كوكب المشتري لاحقًا لقب 'زحل الرضيع'. بين عامي 1960 و 1962 ، بدأ مركز مارشال لرحلات الفضاء في تصميم الصواريخ التي ستستخدمها في النهاية برنامج أبولو .
بعد عدة تكرارات ، ظهر ملفزحل سي -5التصميم (أطلق عليه لاحقًا اسمساتورن الخامس) تم انشائه. بحلول عام 1964 ، تم اختياره لبرنامج أبولو التابع لناسا باعتباره الصاروخ الذي سيجري ملتقى مدار حول القمر (LRO). دعت هذه الخطة إلى إطلاق صاروخ كبير لإطلاق مركبة فضائية واحدة إلى القمر ، ولكن فقط جزء صغير من تلك المركبة الفضائية ( المركبة القمرية ) ستهبط بالفعل على السطح. ستلتقي تلك الوحدة الأصغر بعد ذلك بالمركبة الفضائية الرئيسية - وحدة القيادة / الخدمة (CSM) - في المدار القمري وسيعود الطاقم إلى ديارهم.
A Saturn V يطلق مهمة Apollo 11 التاريخية. الائتمان: ناسا / مايكل فوييلستكي. صورة المجال العام.
تطويرفالكون هيفيتم الإعلان عنه لأول مرة في عام 2011 في National Press Club في واشنطن العاصمة في أ بيان ، أجرى المسك مقارنات مباشرة معساتورن الخامس، مدعيا أنفالكون هيفيسوف تقدم 'حمولة أكبر إلى المدار أو سرعة الهروب أكثر من أي مركبة في التاريخ ، بصرف النظر عنساتورن الخامسصاروخ القمر ، الذي تم إيقاف تشغيله بعد برنامج أبولو '.
تمشيا مع هذا الوعد بمركبة 'فائقة الرفع' ، أشارت المواصفات الأصلية لـ SpaceX إلى حمولة متوقعة تبلغ 53000 كجم (117000 رطل) إلى مدار أرضي منخفض (LEO) ، و 12000 كجم (26000 رطل) إلى مدار النقل المتزامن مع الأرض (GTO) ). في عام 2013 ، تم تعديل هذه التقديرات إلى 54400 كجم (119900 رطل) إلى المدار الأرضي المنخفض و 22200 كجم (48900 رطل) إلى GTO ، بالإضافة إلى 16000 كجم (35000 رطل) لمسار عبر القمر ، و 13600 كجم (31000 رطل) عبر- مدار المريخ إلى المريخ ، و 2900 كجم (6400 رطل) إلى بلوتو.
في عام 2015 ، تم تغيير التصميم - جنبًا إلى جنب مع التغييرات على Falcon 9 v.1.1 - للاستفادة من محرك Merlin 1D الجديد والتغييرات في خزانات الوقود. وضع الجدول الزمني الأصلي ، المقترح في عام 2011 ، وصول الصاروخ إلى موقع إطلاق سبيس إكس على الساحل الغربي - قاعدة فاندنبرغ الجوية في كاليفورنيا - قبل نهاية عام 2012.
تم الإطلاق الأول من Vandenberg في عام 2013 ، في حين كان من المقرر أن يتم الإطلاق الأول من Cape Canaveral في أواخر عام 2013 أو 2014. ولكن بحلول منتصف عام 2015 ، تأخيرات ناجمة عن الإخفاقات معفالكون 9تسببت الرحلات التجريبية في تأجيل الإطلاق الأول إلى أواخر عام 2016. كما تم نقل الصاروخ إلى مجمع إطلاق مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا.
مفهوم الفنان للمركبة الفضائية SpaceX Red Dragon التي يتم إطلاقها إلى المريخ على SpaceX Falcon Heavy في أقرب وقت 2018. Credit: SpaceX
أعلن SpaceX أيضًا في يوليو 0f 2016 أنها تخطط لتوسيع مرفق الهبوط بالقرب من كيب كانافيرال للاستفادة من التكنولوجيا القابلة لإعادة الاستخدام. مع التخطيط الآن لثلاث منصات هبوط (بدلاً من واحدة على الأرض وصندل بدون طيار في البحر) ، يأملون في أن يكونوا قادرين على استعادة جميع التعزيزات المستهلكة التي سيتم استخدامها لإطلاق صاروخفالكون هيفي.
تصميم:
كلا الساتورن الخامسوفالكون هيفيتم إنشاؤها للقيام ببعض الرفع الثقيل الجاد. لا عجب ، لأن كلاهما خُلقا لغرض وحيد هو 'انزلاق الروابط المؤلمة' للأرض ووضع البشر والبضائع على أجرام سماوية أخرى. من جانبها ، فإنساتورن الخامسلقد تجاوز حجم وحمولته جميع الصواريخ السابقة ، مما يعكس الغرض من إرسال رواد فضاء إلى القمر.
مع وجود مركبة الفضاء أبولو على القمة ، يبلغ ارتفاعها 111 مترًا (363 قدمًا) وقطرها 10 أمتار (33 قدمًا) ، بدون زعانف. تعمل بالوقود بالكاملساتورن الخامسيزن 2950 طنًا متريًا (6.5 مليون رطل) ، وتقدر سعة حمولته بـ 118000 كجم (261000 رطل) إلى المدار الأرضي المنخفض ، ولكن تم تصميمه لغرض إرسال 41000 كجم (90.000 رطل) إلى Trans Lunar Insertion (TLI).
عززت الترقيات اللاحقة في المهمات الثلاث الأخيرة تلك السعة إلى 140.000 كيلوجرام (310.000 رطل) إلى المدار الأرضي المنخفض و 48600 كيلوجرام (107100 رطل) إلى القمر. الساتورن الخامستم تصميمه بشكل أساسي من قبل مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا في هنتسفيل ، ألاباما ، بينما تم تطوير العديد من الأنظمة الفرعية بواسطة مقاولين من الباطن. وشمل ذلك المحركات ، التي صممتها شركة Rocketdyne ، وهي شركة صواريخ مقرها لوس أنجلوس.
رسم تخطيطي لمركبة الإطلاق Saturn V. الائتمان: NASA / MSFC
المرحلة الأولى (المعروفة أيضًا باسم S-IC) يبلغ ارتفاعها 42 مترًا (138 قدمًا) وقطرها 10 أمتار (33 قدمًا) ، وكان وزنها الجاف 131 طنًا متريًا (289000 رطل) ووزن إجمالي يزيد عن 2300 طن متري (5.1 مليون رطل) عند التزود بالوقود بالكامل. كان مدعومًا بخمسة محركات Rocketdyne F-1 مصفوفة في مربع خماسي (أربع وحدات مرتبة في مربع ، والخامس في المركز) مما زودها بـ 34000 كيلو نيوتن (7.6 مليون رطل-قوة) من الدفع.
الساتورن الخامسيتألف من ثلاث مراحل - المرحلة الأولى S-IC ، المرحلة الثانية S-II والمرحلة الثالثة S-IVB - ووحدة الأدوات. استخدمت المرحلة الأولى Rocket Propellant-1 (RP-1) ، وهو شكل من أشكال الكيروسين يشبه وقود الطائرات ، بينما اعتمدت المرحلتان الثانية والثالثة على الهيدروجين السائل للوقود. استخدمت المرحلتان الثانية والثالثة أيضًا صواريخ تعمل بالوقود الصلب للانفصال أثناء الإطلاق.
الفالكون هيفيعتمد y على نواة واحدة هي Falcon 9 مع مرحلتين إضافيتين من Falcon 9 تعملان كمعززات. بينما مماثلة في المفهوم ل دلتا 4 ثقيل قاذفة ومقترحات Atlas V HLV والروسية أنجارا A5V ، الفالكون هيفيتم تصميمه خصيصًا لتجاوز جميع التصاميم الحالية من حيث المرونة التشغيلية والحمولة. كما هو الحال مع صواريخ سبيس إكس الأخرى ، فقد تم تصميمه أيضًا لدمج إمكانية إعادة الاستخدام.
يعتمد الصاروخ على مرحلتين ، مع إمكانية ظهور المزيد ، بارتفاع 70 مترًا (229.6 قدمًا) وعرضه 12.2 مترًا (39.9 قدمًا). يتم تشغيل المرحلة الأولى من خلال ثلاثة مراكز من طراز Falcon 9 ، كل منها مجهز بتسعة محركات Merlin 1D. يتم ترتيبها بشكل دائري مع ثمانية حول الخارج وواحدة في الوسط (ما يشير إليه SpaceX باسم Octaweb) من أجل تبسيط عملية التصنيع. يتضمن كل قلب أيضًا أربعة أرجل هبوط قابلة للتوسيع وزعانف شبكية للتحكم في الهبوط وإجراء عمليات الإنزال.
رسم بياني يقارن صاروخ Falcon 9 من SpaceX وصاروخ Falcon Heavy. الائتمان: SpaceX
تعتمد المرحلة الأولى من Falcon Heavy على LOX المبرد (الأكسجين السائل) والوقود المبرد RP-1 ؛ بينما تستخدمهم المرحلة العليا أيضًا ، ولكن في ظل الظروف العادية. الفالكون هيفييبلغ إجمالي الدفع عند الإقلاع 22،819 كيلو نيوتن (5،130،000 رطل) والذي يرتفع إلى 24،681 كيلو نيوتن (5،549،000 رطل) مع صعود المركبة من الغلاف الجوي. يتم تشغيل المرحلة العليا بواسطة محرك Merlin 1D فردي بقوة دفع تبلغ 34 كيلو نيوتن (210.000 رطل) وتم تعديله للاستخدام في الفراغ.
وإن لم يكن جزءًا من الأوليفالكون هيفيالتصميم ، قامت SpaceX بتوسيع نطاق عملها مع أنظمة الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام لضمان إمكانية استعادة التعزيزات والمرحلة الأساسية. حاليًا ، لم يتم الإعلان عن أي عمل لجعل المراحل العليا قابلة للاسترداد أيضًا ، ولكن النجاحات الأخيرة في استعادة المراحل الأولى منفالكون 9قد يشير إلى تغيير محتمل في المستقبل.
ستعني نتيجة إضافة التكنولوجيا القابلة لإعادة الاستخدام أن ملففالكون هيفيسيكون لها حمولة مخفضة إلى GTO. ومع ذلك ، سيعني ذلك أيضًا أنها ستكون قادرة على الطيران بتكلفة أقل بكثير لكل عملية إطلاق. مع إمكانية إعادة الاستخدام الكاملة على جميع النوى الثلاثة المعززة ، ستكون حمولة GTO حوالي 7000 كجم (15000 رطل). إذا كان النوى الخارجيان فقط قابلين لإعادة الاستخدام بينما يكون المركز قابلاً للاستهلاك ، فستكون حمولة GTO حوالي 14000 كجم (31000 رطل).
كلفة:
الساتورن الخامسلم يكن الصاروخ استثمارًا صغيرًا بأي حال من الأحوال. في الواقع ، كان أحد الأسباب الرئيسية لإلغاء آخر ثلاث رحلات أبولو هو التكلفة الباهظة لإنتاج الصواريخ وتمويل عمليات الإطلاق. بين عامي 1964 و 1973 ، تم تخصيص إجمالي إجمالي قدره 6.417 مليار دولار أمريكي للبحث والتطوير والرحلات الجوية.
صاروخ ساتورن 5 يُنظر إليه من الخلف ، ويظهر محركاته الخمسة من طراز Rocketdyne F-1. الائتمان: مركز إنفينيتي للعلوم
بالتعديل إلى 2016 بالدولار ، يصل إلى 41.4 مليار دولار أمريكي. من حيث عمليات الإطلاق الفردية ، فإنساتورن الخامسسيكلف ما بين 185 و 189 مليون دولار أمريكي ، منها 110 مليون دولار تم إنفاقها على الإنتاج وحده. بعد تعديله للتضخم ، يصل هذا إلى ما يقرب من 1.23 مليار دولار لكل عملية إطلاق ، منها 710 مليون دولار ذهبت للإنتاج.
على النقيض من ذلك ، عندما ظهر ماسك أمام لجنة التجارة والعلوم والنقل في مجلس الشيوخ الأمريكي في مايو 2004 ، ذكر أن هدفه النهائي من تطوير SpaceX هو خفض التكلفة الإجمالية لكل عملية إطلاق إلى 1100 دولار لكل كيلوغرام (500 دولار / رطل). اعتبارا من أبريل 2016 ، أشارت SpaceX إلى أن Falcon Heavy يمكن أن ترفع 2268 كجم (8000 رطل) إلى GTO بتكلفة 90 مليون دولار للإطلاق - والتي تصل إلى 3968.25 دولارًا للكيلوغرام (1125 دولارًا للرطل).
لا توجد تقديرات متاحة حتى الآن حول كيفية قيام Falcon Heavy القابلة لإعادة الاستخدام بالكامل بتقليل تكلفة عمليات الإطلاق الفردية. ومرة أخرى ، سوف يختلف اعتمادًا على ما إذا كانت المعززات والجوهر ، أو مجرد التعزيزات الخارجية قابلة للاسترداد. سيؤدي جعل المرحلة العليا قابلة للاسترداد أيضًا إلى مزيد من الانخفاض في التكاليف ، ولكن من المحتمل أيضًا أن تؤثر على الأداء.
تحديد:
لذا بعد تغطية خلفياتهم وتصميماتهم وتكلفتهم الإجمالية ، دعنا ننتقل إلى مقارنة جنبًا إلى جنب بين هذين الصبيين السيئين. دعونا نرى كيف تتراكم ، رطل للرطل ، عندما يتم أخذ كل الأشياء في الاعتبار - بما في ذلك الطول والوزن وحمولة الرفع والدفع.
زحل الخامس: | فالكون هيفي: | |
ارتفاع: | 110.6 م (363 قدمًا) | 70 مترًا (230 قدمًا) |
قطر الدائرة: | 10.1 م (33 قدمًا) | 12.2 م (40 قدمًا) |
وزن: | 2،970،000 كجم (6540.000 رطل) | 1،420،788 كجم (3132301 رطلاً) |
مراحل: | 3 | 2+ |
محركات (المرحلة الأولى): | 5 صاروخ Rocketdyne F-1 | 3 × 9 ميرلين 1 د |
المرحلة الثانية | 5 صاروخ Rocketdyne J-2 | 1 ميرلين 1 د |
المرحلة الثالثة | 1 صاروخ Rocketdyne J-2 | |
دفع (المرحلة الأولى): | 34،020 كيلو نيوتن | 22.918 كيلو نيوتن (مستوى سطح البحر) ؛ |
المرحلة الثانية | 4،400 كيلو نيوتن | 934 كيلو نيوتن |
المرحلة الثالثة | 1،000 كيلو نيوتن | |
الحمولة (LEO): | 140.000 كجم (310،000 رطل) | 54400 كجم (119900 رطل) |
الحمولة (TLI): | 48600 كجم (107100 رطل) | 16000 كجم |
عند وضعها بجانب بعضها البعض ، يمكنك أن ترى أن ملفساتورن الخامسلديه ميزة عندما يتعلق الأمر بالعضلات. إنه أكبر وأثقل ويمكن أن ينقل حمولة أكبر إلى الفضاء. من ناحية أخرى ، فإنفالكون هيفيأصغر وأخف وأرخص بكثير. في حين أنساتورن الخامسيمكن أن تضع حمولة أثقل في المدار ، أو ترسلها إلى جرم سماوي آخر ، وفالكون هيفييمكن أن تؤدي عدة مهام لكل مهمة يقوم بها منافسها.
لكن بينما مساهمات الجليلةساتورن الخامسلا يمكن إنكاره ، فإنفالكون هيفيلم تثبت بعد قيمتها الحقيقية لاستكشاف الفضاء. من نواحٍ عديدة ، يشبه الأمر مقارنة بطل متقاعد بآخر صاعد ، على الرغم من إظهاره الكثير من الوعود وحصوله على جميع العناوين الرئيسية ، إلا أنه لم يفز بعد بمباراة واحدة.
ولكن يجبفالكون هيفيتثبت نجاحها ، فمن المرجح أن يتم التعرف عليها كخليفة طبيعية لـزحل الخامس.منذ أن تقاعد الأخير في عام 1973 ، كانت ناسا بدون صاروخ يمكن بواسطته القيام بمهام طويلة المدى مأهولة. وبينما كانت خيارات الرفع الثقيل متاحة - مثلدلتا 4 ثقيلوأطلس الخامس- لم يكن لدى أي منها الأداء أو سعة الحمولة أو القدرة على تحمل التكاليف التي يحتاجها العصر الجديد لاستكشاف الفضاء.
في الحقيقة ، ستستغرق هذه المعركة عدة سنوات لتتكشف. فقط بعدفالكون هيفيتم اختباره بصرامة وتمكنت SpaceX من الوفاء بوعودها بإطلاقات فضائية أرخص ، والعودة إلى القمر ومهمة إلى المريخ (أو تفشل في ذلك) ، فسنكون قادرين على تحديد الصاروخ الذي كان البطل الحقيقي لـ استكشاف الفضاء البشري! لكن في غضون ذلك ، أنا متأكد من أن هناك الكثير من الحديث اللطيف الذي يمكن أن يدلي به معجبو كلاهما! ويفضل أن يكون بتنسيق القافية!
وطرف من القبعة ل ERB !