ترقية محركات RS-25 تعزز أداء صاروخ SLS نحو الفضاء العميق

أثبت صاروخ SLS (نظام إطلاق الفضاء) قدراته المدهشة في رحلته الأولى في نوفمبر 2022، ويُنتظر الآن تحسن كبير مع النسخة الجديدة SLS Block 1B التي تخضع للتطوير، هذه النسخة المعدلة تعد بتعزيز القدرة الحمولية والتنوع، مما سيدعم برامج استكشاف الفضاء والبحث العلمي بشكل أكبر.

تتضمن النسخة SLS Block 1B تحسينات بارزة تشمل تطوير محركات RS-25 الجديدة المشتقة من مكوك الفضاء، إلى جانب المرحلة العليا Exploration Upper Stage (EUS) التي تحتوي على أربعة محركات RL10، مما يتيح زيادة كبيرة في القدرة مقارنةً بالمرحلة الحالية Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) المستخدمة في مهام Artemis الأولى. تسير NASA وشركة L3Harris Technologies بخطى سريعة في هذا المجال.

محركات RS-25: أول محرك صاروخي قابل لإعادة الاستخدام

في يوليو الماضي، أكملت NASA وL3Harris مراجعة شهادة التصميم لمحركات RS-25 الجديدة. وتستخدم النسخ الحالية من SLS محركات RS-25 القابلة لإعادة الاستخدام التي بقيت من برنامج مكوك الفضاء الذي نفذ 135 مهمة على مدار ثلاثة عقود قبل تقاعده في 2011.

وأوضح مايك لاور، مدير برنامج RS-25 في شركة Aerojet Rocketdyne وL3Harris، قائلاً: "عند انتهاء برنامج مكوك الفضاء، كان لدى NASA 16 محركًا في مخزونها، وهو ما يكفي لأربع رحلات SLS. لتشغيل الرحلات القادمة، تم تحدينا لتصميم وبناء نسخة حديثة من RS-25 تكون أكثر اقتصادية وأداءً دون التضحية بالموثوقية الرائعة للمحرك."

تحسينات محرك RS-25

تتمتع المحركات الجديدة بتخفيض في التكلفة يصل إلى 30% مقارنة بتلك المستخدمة في برنامج المكوك. كما تم تصميمها لتعمل بنسبة 111% من مستوى الدفع المقيّم، وهو زيادة عن 104.5% في عصر المكوك و109% للمهام الأربعة الأولى من Artemis. هذا الدفع الإضافي يترجم إلى أكثر من 990 رطلاً إضافياً من الحمولة إلى القمر وزيادة مماثلة للوجهات البعيدة في الفضاء.

اقرأ أيضًا| شركة فايرفلاي ايروسبيس تكمل بنجاح أول هبوط لها على سطح القمر

وقد أعادت L3Harris تنشيط سلاسل الإمداد وأهلت عمليات ومورّدين جدد لبدء بناء هذه المحركات الجديدة والأكثر اقتصادية. تمت إعادة تصميم عدة مكونات لجعلها أسهل في الإنتاج وبالتالي أكثر توفيراً. تشمل الترقيات الرئيسية:

تجميع تجمع Pogo Accumulator: يعزز استقرار الرحلة عن طريق تقليل الاهتزازات في ضغط المحرك، وتم تصنيعه باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لتقليل عدد اللحامات بنسبة 78%.

غرفة الاحتراق الرئيسية: تم تجميعها باستخدام الضغط الإيزوستاتيكي الساخن، وهي تقنية ربط تقلل تكلفة وتوقيت التصنيع إلى النصف.

وحدة تحكم المحرك الجديدة: تقدم قدرة معالجة أعلى بـ 20 مرة من سابقتها، وهي أخف وزناً وأكثر موثوقية مع وظائف موسعة.

فوهة المحرك: تم إعادة تصميمها لتقليل الأجزاء واللحامات بنسبة 80% مع تحسين التصنيع والتركيب.

أنابيب المرونة: استبدلت المفاصل الداخلية المعقدة في المحركات القديمة بأنابيب مرونة.

الأجزاء المطبوعة ثلاثياً:** استخدمت أيضاً في مكونات أخرى مثل القنوات، وخزانات الصمامات، وأعمدة الكرة، وخطوط التوربين، مما أدى إلى تقليل كبير في التصنيع واللحام ووقت الدورة.

تم اختبار المحركات الجديدة بشكل مكثف خلال 69 اختباراً في مركز ستينيس الفضائي في ميسيسيبي لضمان تلبيتها لمتطلبات الأداء الجديدة لـ SLS Block 1B.

المرحلة العليا Exploration Upper Stage

في الوقت نفسه، تحقق NASA وBoeing تقدمًا في المرحلة العليا الجديدة لـ SLS، التي تمثل ترقية رئيسية من ICPS المستخدم في المهام الأولى من Artemis. توفر EUS قدرة دفع تصل إلى 97,000 رطل خلال حقن الانتقال إلى القمر، وهو زيادة ملحوظة من 25,000 رطل التي توفرها ICPS. هذا القوة الإضافية تعني زيادة بنسبة 40% في القدرة الحمولية، مما يسمح لناسا بإرسال أكثر من 83,000 رطل في مهمة مأهولة إلى القمر في عملية إطلاق واحدة و93,000 رطل لنسخة SLS الشحنية المحتملة. بالنسبة للمهام الأطول إلى الكواكب، يمكن لمخططي المهام استخدام قوة SLS لنقل مركبات فضائية أكبر وأثقل أو تقصير أوقات السفر بشكل كبير.

الإمكانات الحقيقية لـ SLS

تشكل محركات RS-25 الجديدة وEUS خطوة أولى هامة في استكشاف الإمكانات الكاملة لـ SLS، الصاروخ الأكثر قدرة المصمم لدعم أكثر المهمات طموحاً إلى الفضاء العميق. مع النسخة Block 1B، ستتمكن NASA من إطلاق فرق الفضاء مباشرة إلى الفضاء العميق مع الحمولات المشتركة مثل الهبوط، والمركبات الجوالة، ووحدات البحث. يمكن للعلماء التطلع إلى إرسال أدوات أكبر وأكثر تعقيداً إلى الفضاء، بما في ذلك التلسكوبات الكبيرة ذات الفتحات المتقدمة، وإطلاق مسبارات فضائية تتجه إلى أبعد في نظامنا الشمسي لتقديم المزيد من العلوم في وقت أقرب. ويمكن لمجتمع الأمن القومي الاستفادة من فرص النقل المشترك على مهام SLS Block 1B.

اقرأ أيضًا| بلا رواد فضاء على متنها.. عودة «ستارلاين» في سبتمبر

وختامًا، قال لاور: "مع النسخة المطورة Block 1B من SLS، نحن نتطلع إلى اكتشافات محتملة في علوم الكواكب وعلم الفضاء، بالإضافة إلى رؤى حول أصول الحياة وإمكانية الحياة على عوالم أخرى. النسخة Block 1B ضرورية للخطوة التالية في استكشاف الفضاء العميق، خصوصاً لأنها لا تحتاج إلى التوقف أو التزود بالوقود. إن نظام SLS وOrion هما الوحيدان القادران على حمل البشر مباشرة إلى القمر وما بعده وإعادتهم بأمان إلى الأرض".

بعد النسخة Block 1B، تطور NASA النسخة Block 2 من الصاروخ التي ستوفر أداءً أعلى بكثير للحمولات لتمكين رحلات استكشاف أكثر تعقيداً وعميقة إلى المريخ.