Starship vs Saturn V: مقارنة سعة الصواريخ

كان استكشاف القمر، بلا شك، أحد أعظم إنجازات سباق الفضاء في القرن العشرين. لكن التاريخ يتقدم للأمام، والآن، في القرن الحادي والعشرين، نحن مصممون على بناء قاعدة على القمر واستخدامها لمزيد من الرحلات الجوية إلى المريخ. ولن تقوم وكالة ناسا بهذا الأمر بمفردها بعد الآن، إذ ستعتمد الوكالة اليوم على الشركات الخاصة لتحقيق أهدافها الطموحة.

في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات من القرن الماضي، كان صاروخ Saturn V هو الصاروخ الأكثر تقدمًا على الإطلاق، حيث أكمل بنجاح جميع المهام الـ 13 بنجاح، حيث حمل بأمان إجمالي 24 رائد فضاء إلى وجهاتهم. اليوم، ستقع معظم "الأحمال الثقيلة" على عاتق مركبة Starship (SN) التابعة لشركة SpaceX. لذا، فمن المنطقي إجراء مقارنة سريعة بين Starship و Saturn V لمعرفة كيف بدأ كل شيء وإلى أي مدى تقدمنا ​​بالفعل.

مقارنة Starship Saturn V: الحجم والارتفاع

على الرغم من أن ستة عقود من التقدم التكنولوجي تفصل بين هذين الصاروخين، إلا أن أحجام Starship و Saturn V متشابهة جدًا، على الرغم من أن المركبة الفضائية الجديدة، المصممة لحمل حمولات أكبر، من المتوقع أن تكون أكبر. ما هو حجم المركبة الفضائية أكبر من كوكب زحل الخامس؟ يبلغ ارتفاعه 9.4 مترًا ولكن قطره أصغر بمقدار 1.1 مترًا، ويبلغ ارتفاع كوكب زحل 110.6 مترًا وعرضه 10.1 مترًا، بينما يبلغ ارتفاع المركبة الفضائية 120 مترًا وعرضها 9 أمتار.

ومع ذلك، تم بناء هاتين الناقلتين من مواد مختلفة. يعد صاروخ أبولو الشهير أخف بكثير من قاذفة القرن الحادي والعشرين، حيث يبلغ وزنه 190 ألف كجم مقابل 330 ألف كجم على التوالي. نظرًا لأن صاروخ Saturn V لم يكن صاروخًا قابلاً لإعادة الاستخدام، فقد اختار مهندسو ناسا المواد خفيفة الوزن التي يمكن التخلص منها، مثل الألومنيوم والأسبستوس والتيتانيوم. ستكون منصة إطلاق Starship الجديدة قابلة لإعادة الاستخدام بالكامل، لذلك قامت شركة SpaceX ببنائها من الفولاذ المقاوم للصدأ.

المركبة الفضائية مقابل ساتورن الخامس باور

ومن المتوقع تمامًا أن تكون الحاملة الجديدة أقوى من حاملة أبولو القديمة. في الواقع، فإن مرحلة التعزيز SN فقط هي التي تولد ما يقرب من ضعف قوة الدفع التي تنتجها مراحل زحل الثلاث مجتمعة. كانت مرحلة التعزيز الأولى على صاروخ ناسا تحتوي على عشرة محركات يمكنها توليد قوة دفع تبلغ 33000 كيلو نيوتن. وبدمجه مع المرحلتين الإضافيتين، يمكن لـ Saturn V توليد ما يصل إلى 40000 كيلو نيوتن. تحتوي مرحلة التعزيز الأولى لمركبة Starship وحدها على 33 محركًا تولد أكثر من 7500 كيلو نيوتن. إذًا، كم عدد الصواريخ التي تمتلكها المركبة الفضائية؟ وبشكل أكثر تحديدا، مراحل الصاروخ؟ اثنان فقط، لكن هذا يكفي بالفعل للتفوق على تكنولوجيا القرن العشرين.

بالطبع، وبالنظر إلى الفرق في الوزن، تحتاج المركبة الفضائية إلى قوة دفع أكبر للإقلاع. وهذا بدوره يؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود عند الإقلاع وحده، لكن SpaceX تخطط أيضًا لإعادة استخدام جميع مراحلها، أي إعادتها إلى الأرض. ولهذا السبب يتم تشغيل منصة الإطلاق الجديدة بواسطة الميثان السائل، وليس مزيجًا من الكيروسين والهيدروجين السائل والأكسجين الذي كان شائعًا في القرن العشرين.

مثل هذا الاختيار للوقود له ميزتان مهمتان للغاية. أولا، الميثان "أنظف" من الكيروسين - على الرغم من أننا يجب أن نتفق مع أوربيتال توداي وغيرها من المصادر المحترمة على أن الكيروسين "نظيف" مثل الوقود الذي كان يمكن أن يكون في الستينيات. ثانيًا، وربما الأكثر أهمية بالنسبة لشركة SpaceX، هو أنه يمكن استخراج الميثان مباشرة على المريخ. وهذا يعني أن المركبة الفضائية لن تحتاج إلى حمل إمدادات وقود إضافية لرحلات العودة إلى الأرض، مما يعني أنها يمكن أن توفر حمولة أكثر فائدة لاستكشاف المريخ.

وهذا يقودنا إلى السؤال التالي الأكثر إثارة للاهتمام – ما هي القدرة الاستيعابية للمركبة الفضائية؟ وكيف يمكن مقارنتها مع المخضرم في القرن العشرين؟

مقارنة الحمولة الصافية بين Starship و Saturn V

على الرغم من أن SpaceX لا تزال تقوم برحلات تجريبية باستخدام نماذج SN الأولية ، فمن الواضح بالفعل أن القدرة الاستيعابية لمركبة Starship ستكون أكبر بكثير من سابقتها في القرن العشرين. وفقًا لشركة SpaceX، ستكون المركبة الفضائية قادرة على حمل ما بين 100 إلى 150 طنًا من الحمولة، اعتمادًا على وجهتها المدارية.

إذًا، ما هي قدرة صاروخ Saturn V؟ وكان يعتمد على المدار أيضًا، ويمكن مقارنته بقاذفة الصواريخ الجديدة على مسافات صغيرة. يمكن للصاروخ الأكثر شهرة في القرن العشرين أن يحمل ما يصل إلى 140 طنًا من البضائع المفيدة إلى المدار الأرضي المنخفض (LEO). ومع ذلك، يمكنها فقط إيصال 43.5 طنًا من البضائع إلى مدار عبر القمر. وبالنظر إلى هذا، فإن الجديد يتفوق مرة أخرى على القديم، ولكن لا يزال من المثير للإعجاب مقدار ما يمكن أن يحمله زحل في أوجه.

سعر Starship vs Saturn V: التصنيع والإطلاق

تشير سعة الحمولة وحدها بالفعل إلى أن المركبة الفضائية ستكون أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية. ومع ذلك، لا ينبغي لنا أن ننسى أن تطوير تكنولوجيا الفضاء أصبح أيضًا أرخص كثيرًا في الخمسين عامًا الماضية. على سبيل المثال، استغرقت وكالة ناسا ما يقرب من 6.5 مليار دولار لتطوير ساتورن 5. وبالنظر إلى معدل التضخم، فإن هذا يترجم إلى 50 مليار دولار بأسعار عشرينيات القرن الحادي والعشرين. وبطبيعة الحال، هناك تكلفة كل عملية إطلاق، ففي وقت برنامج أبولو، كان على وكالة ناسا صرف 185 مليون دولار لكل مهمة إقلاع، وهو ما يعادل اليوم 1.3 مليار دولار. ميزانيات هائلة!

ولحسن الحظ بالنسبة لنا، أصبحت التكنولوجيا اليوم أكثر فعالية من حيث التكلفة إلى حد كبير. على الرغم من أن Starship لا تزال في مرحلة النموذج الأولي، إلا أن مؤسس SpaceX Elon Musk يدعي أن سعر التطوير سيكون في مكان ما بين 5 و10 مليارات دولار. ضع في اعتبارك أن SN سيكون قابلاً لإعادة الاستخدام بالكامل، في حين يجب بناء كل مرحلة من مراحل التعزيز Saturn V من الصفر لكل إطلاق جديد - لذا فهذه نقطة ميزانية أخرى يجب تذكرها. من المفترض أن تكون تكلفة الإطلاق المقدرة لـ SN أرخص بكثير – ما بين 1.5 إلى 2 مليون دولار.

والآن، ماذا عن استدامة الإطلاق والأثر البيئي؟ حسنًا، لا يمكن إخفاء الفيل في هذه الغرفة، فإطلاق الصواريخ لا يزال ضارًا بالبيئة. ولكن، كما ذكرنا من قبل، فإن غاز الميثان الذي ينبغي أن يزود المركبات الفضائية بالطاقة هو ملوث أخف ويمكن استخراجه أيضًا من المريخ دون استغلال موارد كوكبنا الأصلي. من المؤكد أن مسألة استخراج الموارد الفضائية تثير بعض الشكوك المعقولة، لكن هذه قصة ليوم آخر.

في الوقت الحالي، وبالنظر إلى هذه المقارنة السريعة بين Starship و Saturn V، يصبح من الواضح أن البشرية قد حققت تقدمًا مثيرًا للإعجاب في بناء الصواريخ. ومن ناحية أخرى، فإن إنجازات اليوم مدعومة بتصميمات بارزة من القرن العشرين، حيث يعتبر زحل المثال الأكثر إثارة للإعجاب.