اسپیس‌اکس برج ۱۴۶ متری مکازیلا را برای گرفتن موشک سوپر هوی ساخت
شرکت اسپیس‌اکس برجی به ارتفاع حدود ۱۴۶ متر در پایگاه استاربیس در تگزاس ساخته است که برای پرتاب و بازیابی موشک استارشیپ و مرحله نخست آن، سوپر هوی، طراحی شده است. این سازه به سامانه‌ای مجهز است که دو بازوی مکانیکی بزرگ دارد و به دلیل شکل ظاهری آنها، به بازوهای «چاپستیک» شهرت یافته‌اند. برج که «مکازیلا» نامیده می‌شود، علاوه بر پشتیبانی از مراحل آماده‌سازی و نصب موشک، برای گرفتن تقویت‌کننده سوپر هوی هنگام بازگشت به زمین طراحی شده است. سوپر هوی مرحله نخست سامانه پرتاب استارشیپ است. این تقویت‌کننده حدود ۷۲ متر ارتفاع دارد و از ۳۳ موتور رپتور استفاده می‌کند.
گزارش تکنولوژی شفق نیوز، برج “مکازیلای” اسپیس ایکس با استفاده از بازوهای مکانیکی غول‌پیکر، بوسترهای فوق سنگین در حال بازگشت را در هوا می‌گیرد، شاهکاری که قبلاً هرگز انجام نشده بود. در اینجا نحوه کار این سیستم، دلیل ساخت آن توسط اسپیس ایکس و معنای آن برای آینده قابلیت استفاده مجدد آورده شده است.
در ۱۳ اکتبر ۲۰۲۴، اسپیس ایکس به چیزی دست یافت که هرگز در تاریخ پروازهای فضایی انجام نشده بود: یک برج پرتاب غول‌پیکر با دو بازوی مکانیکی عظیم به سمت یک بوستر موشک ۷۱ متری که از فضا در حال فرود بود. این لحظه که به صورت زنده برای میلیون‌ها نفر پخش شد، شبیه داستان‌های علمی تخیلی بود. اما سیستم پشت آن، که ایلان ماسک و جامعه اسپیس ایکس به طور غیررسمی آن را “مکازیلا” نامیده‌اند، یک راه حل مهندسی دقیق برای یکی از سخت‌ترین مشکلات موشک‌سازی است: چگونه بزرگترین موشک جهان را به طور کامل و سریع قابل استفاده مجدد کنیم؟
چرا به جای فرود آوردن موشک، آن را بگیریم؟
اسپیس ایکس از قبل می‌داند چگونه موشک‌ها را فرود بیاورد. موشک‌های فالکون ۹ به طور معمول با استفاده از موتورها و پایه‌های فرود خود، روی کشتی‌های بدون سرنشین و سکوهای فرود فرود می‌آیند. پس چرا این رویکرد را برای موشک سوپر هوی به سادگی گسترش ندهیم؟
پاسخ به جرم، زمان و زیرساخت برمی‌گردد:
- صرفه‌جویی در جرم: پایه‌های فرود برای وسیله‌ای به اندازه سوپر هوی (۷۱ متر ارتفاع، ۹ متر قطر) بسیار زیاد و سنگین خواهد بود. هر کیلوگرم از ساختار پایه فرود، کیلوگرمی است که نمی‌تواند بار مفید باشد. با حذف کامل پایه‌ها و گرفتن بوستر در برج، اسپیس ایکس به طور بالقوه ده‌ها هزار کیلوگرم از جرم ساختاری را صرفه‌جویی می‌کند که مستقیماً به افزایش ظرفیت بار مفید یا حاشیه سوخت تبدیل می‌شود.
- چرخش سریع: هدف نهایی اسپیس ایکس پرتاب مجدد بوسترهای سوپر هوی در عرض چند ساعت، نه چند هفته است. بوستری که توسط برج گرفته شده است، در حال حاضر در محل پرتاب و مستقیماً بالای پایه پرتاب قرار دارد. در تئوری، می‌توان آن را بررسی کرد، دوباره روی یک کشتی جدید سوار کرد، سوخت‌گیری کرد و دوباره پرتاب کرد، همه این‌ها بدون انتقال آن از یک منطقه فرود دورافتاده. این عامل کلیدی برای آهنگ پرتاب شبیه به خطوط هوایی است.
- یکپارچگی ساختاری: فرود روی پایه‌ها، کل وزن بوستر را روی چند نقطه اتصال در پایه متمرکز می‌کند و نیاز به تقویت قوی (و سنگین) دارد. گرفتن بوستر توسط باله‌های شبکه‌ای آن، بار را در یک نقطه سخت ساختاری که از قبل برای کنترل آیرودینامیکی در حین فرود وجود دارد، توزیع می‌کند و نیاز به سخت‌افزار فرود اختصاصی را کاهش می‌دهد.
نحوه کار سیستم گیرنده مکازیلا
سیستم مکازیلا از چندین جزء یکپارچه تشکیل شده است:
1. برج
برج یکپارچه‌سازی پرتاب مداری در استاربیس تقریباً 146 متر (480 فوت) ارتفاع دارد و از فولاد سازه‌ای ساخته شده است. برج وظیفه سه‌گانه را انجام می‌دهد: پشتیبانی از وسیله نقلیه در حین انباشت و ادغام، ارائه اتصالات اصلی برای خدمات پیشران و برق، و قرار دادن مکانیزم گیرنده. این برج به گونه‌ای طراحی شده است که در برابر بارهای دینامیکی یک بوستر برگشتی که از سرعت مافوق صوت به حالت معلق در هوا در چند متری کاهش می‌یابد، مقاومت کند.
2. بازوهای چاپستیک
دو بازوی گیرنده، که رسماً بازوهای “چاپستیک” نامیده می‌شوند، قلب سیستم هستند. هر بازو یک سازه فولادی عظیم است که بر روی یک کالسکه نصب شده است که می‌تواند به صورت عمودی در امتداد برج و روی ریل‌های راهنما حرکت کند. بازوها می‌توانند کاملاً باز شوند تا به بوستر اجازه نزدیک شدن و سپس نزدیک شدن برای گرفتن آن را بدهند. آنها باید تکانه بوستری را که با سرعت نزدیک به صفر می‌رسد اما هنوز وزن زیادی دارد، جذب کنند.
بازوها بوستر را در نقاط سختی نزدیک به باله‌های شبکه‌ای، چهار سطح کنترل با الگوی وافل که در نزدیکی بالای بوستر فوق سنگین قرار دارند، می‌گیرند. این باله‌های شبکه‌ای از نظر ساختاری از قبل مقاوم هستند زیرا باید در طول نزول در برابر نیروهای آیرودینامیکی عظیم مقاومت کنند. با گرفتن در این نقاط، اسپیس ایکس به جای اضافه کردن سخت‌افزار اختصاصی گرفتن به بوستر، از توانایی ساختاری موجود بهره می‌برد.
3. هدایت و دقت
گرفتن یک موشک ۷۱ متری نیاز به دقت فوق‌العاده‌ای دارد. بوستر باید در یک پنجره جذب بسیار کوچک به برج برسد و در عین حال با سرعت کنترل شده‌ای در حال نزول باشد.
