ایستگاه فضایی چینی تیانگونگ (Tiangong)
تیانگونگ (به معنی «کاخ آسمانی») نام مجموعه‌ای از ایستگاه فضایی چین در مدار کم ارتفاع زمین است که از سال ۲۰۲۱ به بعد به شکل ماژولار برپا شده است. ساخت این ایستگاه بخشی از برنامه ملی انسان‌پیمای چین محسوب می‌شود و هدف آن فراهم آوردن سکونت دائم فضانوردان، انجام پژوهش‌های در شرایط بی‌وزنی و تقویت توانمندی‌های فضایی مستقل است.
به گزارش شفق نیوز، ایستگاه فضایی تیانگونگ شامل ماژول‌های متعدد است. ماژول اصلی یا «هسته» به نام تیانه (Tianhe) در آوریل ۲۰۲۱ به مدار فرستاده شد. سپس در سال ۲۰۲۲ دو ماژول آزمایشی به نام‌های ونتیان (Wentian) و منتیان (Mengtian) به آن متصل شدند تا ایستگاه کامل شود. در حالت معمول، سه فضانورد به صورت همزمان در تیانگونگ مستقر هستند. ولی در زمان تعویض خدمه امکان استقرار شش نفر نیز فراهم است.
در مقایسه با ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، تیانگونگ بسیار کوچکتر است و ظرفیت آن محدودتر. اما مزیت آن این است که چین کنترل کامل را بر آن دارد و نیازی به همکاری با دیگر قدرت‌های فضایی ندارد.
اطلاعات پایه‌ای ایستگاه فضایی تیانگونگ
| عنوان | توضیح |
|---|---|
| نام | تیانگونگ (Tiangong) |
| کشور سازنده / اپراتور | جمهوری خلق چین / سازمان فضایی چین |
| نوع | ایستگاه مداری ماژولار |
| ماژول‌های اصلی | ماژول فرماندهی اصلی و ماژول‌های تحقیقاتی (Tianhe, Wentian, Mengtian) |
| سال آغاز بهره‌برداری | اوایل دهه ۲۰۲۰ (ساخت و راه‌اندازی ماژول‌ها از ۲۰۲۱ به بعد) |
| ظرفیت خدمه | پشتیبانی از چند سرنشین در ماموریت‌های معمول (ظرفیت دائمی محدودتر) |
| کاربردها | آزمایش‌های علمی، فناوری، پزشکی فضایی و مأموریت‌های بلندمدت خدمه |
تاریخچه مسیر منتهی به تیانگونگ
برای درک بهتر وضعیت کنونی تیانگونگ، باید نگاهی به مراحل ساخت و آزمایش‌های پیشین چین بیندازیم:
۱. پیش‌آمدگاه‌های آزمایشی:
- چین پیش از تاسیس ایستگاه کامل، دو ایستگاه آزمایشی به نام تیانگونگ ۱ و تیانگونگ ۲ را طراحی و به فضا فرستاد.
- تیانگونگ ۱ در سال ۲۰۱۱ راه‌اندازی شد و مأموریت آن آزمون فناوری‌های مانور و اتصال ایستگاه و سفینه بود.
- تیانگونگ ۲ در سال ۲۰۱۶ به فضا رفت و تجربه‌های پیشرفته‌تری در پشتیبانی حیات و اقامت چند ماهه را آزمایش کرد.
- هر دو ایستگاه آزمایشی بعدها کنترل‌شان کم شده و در نهایت به جو زمین بازگشتند و از بین رفتند.
۲. تصویب و اجرا برنامه ماژولار:
– چین از دهه ۱۹۹۰ میلادی برنامه فضایی سرنشین‌دار خود را آغاز کرد و بعدها طراحی ایستگاه ماژولار را در دستور کار گذاشت.
– ماژول هسته تیانه در سال ۲۰۲۱ پرتاب شد، و سپس دو ماژول آزمایشی به آن اضافه شدند تا ایستگاه نهایی شکل بگیرد.
– پس از تکمیل سه ماژول، چین قصد دارد ماژول‌های بیشتر و حتی یک تلسکوپ مداری به نام شوئنتیان (Xuntian) را به ایستگاه متصل کند.
ساختار فنی و ویژگی‌های مهندسی ایستگاه فضایی تیانگونگ
در این بخش، ساختار فنی، تجهیزات و فناوری‌های کلیدی به زبان ساده توضیح داده می‌شود:
ماژول‌ها و اجزاء اصلی
- تیانه (هسته): محلی است که کنترل کل ایستگاه، سیستم پشتیبانی حیات، سامانه رانش و سامانه‌های مدیریتی در آن قرار دارد.
طول این ماژول حدود ۱۶٫۶ متر و قطر حداکثر آن ۴٫۲ متر است.
وزن هنگام پرتاب حدود ۲۲٫۵ تن بوده است.
- ماژول ونتیان: این ماژول توانایی تأمین پشتیبانی حیات اضافی، فضای زندگی بیشتر و سکوی آزمایشی در فضای آزاد دارد.
- ماژول منتیان: یک ماژول آزمایشی دیگر با امکاناتی برای اجرای آزمایش‌های بیرونی و مجاری انتقال آزمایش‌ها از داخل به خارج است.
- اتصال‌دهنده‌ها و بازوهای روباتیک: ماژول‌ها به کمک سامانه‌های روباتیک به هم متصل شده‌اند و در برخی مواقع بازوها برای حرکت دادن تجهیزات یا ماژول‌های آزمایشی استفاده می‌شوند.
سامانه‌های زیستی و پشتیبانی حیات
برای حفظ نیروهای انسانی در فضا، ایستگاه فضایی چینی تیانگونگ از فناوری‌های پیشرفته‌ای بهره می‌برد:
- بازچرخانی آب و پسماند: سیستم‌هایی طراحی شده‌اند که آب به دست آمده از تبخیر و حتی تصفیه ادرار را بازیابی کنند تا مصرف آب به حداقل برسد.
- کنترل محیط زیست: فشار داخلی، دما، اکسیژن، دی‌اکسید کربن و سایر پارامترهای زیست محیطی به دقت کنترل می‌شوند تا شرایطی شبیه زمین فراهم شود.
- منابع انرژی و سیستم‌های برقی: تامین انرژی از طریق پنل‌های خورشیدی و ذخیره‌سازی در باتری‌ها انجام می‌شود. ماژول هسته مسئول تولید برق اصلی است.
موقعیت مداری و پارامترهای حرکتی
- ایستگاه فضایی چینی تیانگونگ در مداری بین ۳۴۰ تا ۴۵۰ کیلومتر از سطح زمین قرار دارد.
- شیب مداری آن در حدود ۴۱٫۵ تا ۴۲ درجه است.
- مدار انتخاب شده مزایایی از جمله بازدید بر فراز نقاط مختلف زمین را فراهم می‌کند، اما برخی کشورها مانند روسیه نمی‌توانند به طور مستقیم به آن دسترسی پرتابی داشته باشند، زیرا شیب مداری پایین با پرتاب از پایگاه‌های روسی قابل دستیابی نیست.
مأموریات علمی و پژوهشی در تیانگونگ
ایستگاه فضایی چینی تیانگونگ به عنوان سکوی پژوهش در فضا با قابلیت اجرای صدها آزمایش معرفی شده است. در ادامه برخی از محورهای مطالعاتی برجسته آن آمده است:
- زیست‌شناسی و علوم پزشکی فضایی: مطالعه تأثیر بی‌وزنی بر سلول‌ها، رشد گیاه، تغییرات ژنتیکی، فرآیندهای زیستی و سازگاری بدن انسان در فضا
- فیزیک مایعات و انتقال حرارت: بررسی رفتار مایعات در شرایط گرانش صفر، پدیده‌های انتقال گرما و الگوهای جریان در فضا
- علوم مواد: تولید و بررسی مواد در شرایط خلأ و بی‌وزنی برای کاربردهای آینده، از جمله آلیاژهای نوین یا مواد نیمه‌رسانا
- فیزیک بنیادی و ساعت‌های اتمی: استفاده از ساعت‌های اتمی بسیار دقیق در ایستگاه فضایی برای آزمایش‌هایی مانند تغییرات گرانشی (redshift) امکان‌پذیر است. پژوهشی در این زمینه با لینک فرکانسی مایکروویو میان ایستگاه و زمین برنامه‌ریزی شده است.
- کاربردهای فناوری‌محور: آزمایش سامانه‌هایی مانند پیشرانش پیشرفته، ارتباطات پیشرفته، حسگرهای نوری، و مطالعه روش‌های ارتباطی رادیویی
- فضای آموزشی و فرهنگی: برنامه‌هایی برای آموزش دانش‌آموزان و برقراری ارتباط زنده میان فضانوردان و دانش‌آموزان روی زمین اجرا شده است.
چگونگی عملیات مأموریتی و پشتیبانی زمین‌محور
عملیات یک ایستگاه فضایی مانند ایستگاه فضایی تیانگونگ نیازمند هماهنگی دقیق میان مأموریت‌های مداری و پشتیبانی زمینی است:
1. پرتاب و مونتاژ ماژول‌ها:
ماژول‌ها معمولاً با راکت‌های قدرتمند پرتاب می‌شوند و سپس در مدار با استفاده از سامانه اتصال به ماژول موجود متصل می‌گردند. چین از راکت‌هایی مانند لانگ مارچ-۵B برای حمل ماژول‌های بزرگ استفاده کرده است.
2. پیوند فضاپیماها (دُکینگ):
فضاپیماهای سرنشین‌دار (مانند شنژو) و باربری (مانند تیانژو) به درگاه‌های اتصال در تیانگونگ می‌پیوندند تا خدمه و بار منتقل شوند. سیستم rendezvous و docking یکی از فناوری‌های کلیدی برای ایستگاه‌های فضایی محسوب می‌شود.
3. پشتیبانی زمینی و کنترل مأموریت:
مرکز کنترل مأموریت در زمین دائماً با ایستگاه ارتباط دارد، داده‌ها را منتقل می‌کند، وضعیت فنی را بررسی می‌کند و دستورات کنترلی ارسال می‌کند. مهندسین و متخصصان زمین‌پایه، سلامت سامانه‌ها، مصرف انرژی، و برنامه آزمایش‌ها را مدیریت می‌کنند.
4. تعویض خدمه و گردش مأموریت‌ها:
خدمه معمولاً برای دوره‌هایی چند ماهه در ایستگاه اقامت می‌کنند. در زمان تعویض، فضاپیما جدید همراه با خدمه وارد ایستگاه می‌شود و افراد قدیمی بازمی‌گردند.
5. تأمین بار و سوخت:
فضاپیماهای باربری مانند تیانژو، بارهای مورد نیاز (غذا، هوا، تجهیزات آزمایشی، قطعات یدکی) و گاهی سوخت را به ایستگاه ارسال می‌کنند.
6. پیاده‌روی فضانوردی و تعمیرات:
برخی تجهیزات یا آزمایش‌ها نیازمند بیرون رفتن از ایستگاه هستند (فضاپیماپیما). بازوهای روباتیک و ایستگاه‌های مخصوص در بیرون ماژول‌ها کمک می‌کنند تا این عملیات با ایمنی انجام شود.
مقایسه ایستگاه فضایی چینی تیانگونگ با ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)
| ویژگی | تیانگونگ | ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) |
|---|---|---|
| کشور / اپراتور | چین (سازمان فضایی چین) | کنسرسیومی بین‌المللی (ناسا، روسکاسموس و شرکای بین‌المللی) |
| نوع | ماژولار، طراحی جدید | ماژولار، مجموعه‌ای از ماژول‌ها از کشورهای مختلف |
| سال شروع به کار | اوایل دهه ۲۰۲۰ | اواخر دهه ۱۹۹۰ (تسلط در مدار از ۱۹۹۸ به بعد) |
| تعداد و مقیاس ماژول‌ها | تعداد محدودتر و طراحی متمرکز | بسیار بزرگ‌تر و شامل ماژول‌های متعدد از شرکا |
| ظرفیت خدمه | ظرفیت دائمی کمتر؛ مناسب برای تیم‌های کوچک و مأموریت‌های بلندمدت | پشتیبانی از تیم‌های بزرگ‌تر متغیر (چند نفر به طور همزمان) |
| مأموریت‌ها و کاربردها | آزمایش‌های علمی، فناوری‌های بومی چین، پزشکی فضایی | پژوهش بین‌المللی گسترده، مأموریت‌های علمی و فناوری، آموزش |
| ماهیت بین‌المللی | اکثراً ملی / منطقه‌ای، با امکان همکاری محدود | ماهیت بین‌المللی قوی با مشارکت چندین کشور |
مشارکت بین‌المللی و رقابت فضایی
چین قصد دارد به صورت محدود و هدفمند با کشورهای خارجی همکاری کند. یکی از زمینه‌های مورد توجه، پذیرش آزمایش‌های علمی کشورهای دیگر در تیانگونگ است. اما مشارکت کامل با کشورهای قدرتمند مانند آمریکا محدودیت‌هایی دارد، چون قوانین داخلی آن کشورها غالباً از همکاری مستقیم با چین جلوگیری می‌کند.
در عرصه رقابت فضایی، چین با داشتن ایستگاه مستقل، از قدرت و وجهه سیاسی جدیدی در حوزه فضا برخوردار شده است. همچنین ساخت تلسکوپ مداری شوئنتیان که قادر به داک شدن به ایستگاه خواهد بود، فرصتی تازه برای همکاری‌های بین‌المللی و رقابت با پروژه‌های فضایی جهانی خواهد بود.
