درخشش فضاپیمای هوشمند محققان ایرانی در مسابقات هوانوردی آمریکا

به گزارش جی پلاس؛  تیم شداکس(ShadX – New Horizon) از دانشکده‌ مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف با سرپرستی دکتر محمدباقر ملائک عضو هیات علمی این دانشکده موفق به کسب رتبه‌ دوم مسابقات معتبر هوانوردی و فضانوردی آمریکا (AIAA) شدند.

اعضای این تیم که همگی دانشجوی مقطع کارشناسی در رشته‌ مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی شریف هستند، موفق شدند پس از ۸ ماه مطالعه و تحقیق، طرح خود را برای فضاپیمایی به نام "آریانا" در غالب یک گزارش آماده و در سایت مسابقات ثبت کنند. در نهایت تیم ShadX – New Horizon موفق شد از بین ۱۳ تیم در سراسر دنیا که موفق به ارائه یا submit طرح خود شده بودند، مقام دوم را کسب کند.

سید فرزان موسوی، ایلیا نصیری‌زیبا، محمدجواد عسگری پیربلوطی، محمد روزبهانی، سید محمدحسن علوی ارجاس، عاطفه اسمعیل‌زاده، اشکان باقرزاده، امیرحسین فشامیها، فائزه شعبانی، امید میرزایی دودانگه و کیانا قزلباش اعضای تیم شداکس بودند که موفق به کسب این عنوان شدند.

سید فرزان موسوی، سرگروه تیم شداکس در این باره گفت: ما با این انگیزه که به عنوان اولین تیم شرکت‌کننده‌ در مسابقات فضا AIAA طرح خود را ثبت کنیم و اینکه خود را در یک مسابقه بین‌المللی به عنوان یک چالش جدید محک بزنیم، در سپتامبر ۲۰۱۸ شروع به کار کردیم و با وجود اختصاص نداشتن اتاق کافی برای انجام کارهای تیم، عدم دسترسی به برخی از نرم‌افزارهای مهندسی مرتبط و در دسترس نبودن افرادی که در زمینه مرتبط با طرح درخواستی مسابقات فعالیت داشته‌اند، با شور و اشتیاق فراوان به کار خود ادامه‌ دادیم و طی حدود ۸ ماه مطالعه و تحقیق، طرح خود را در غالب یک گزارش آماده و در سایت مسابقات ثبت کردیم.

وی گفت: طرح درخواستی (RFP) سال ۲۰۱۹- ۲۰۱۸ انجمن هوانوردی و فضانوردی آمریکا (AIAA) در زمینه طراحی سیستم‌های فضایی بخش کارشناسی، طراحی یک فضاپیما با قابلیت استفاده مجدد (Reusable) بود که به سطح ماه دسترسی داشته‌ باشد.

بدین صورت که فضاپیما پس از پرتاب از زمین و حرکت به سمت ماه، به یک ایستگاه فضایی که در مداری که حول ماه است، متصل می‌شود. سپس وسیله باید مانورهای لازم برای رسیدن به سطح ماه را انجام دهد و توانایی نشست و برخاست از سطح ماه را داشته‌باشد و درنهایت به ایستگاه فضایی بازگردد.

این دانشجو در ادامه در خصوص محدودیت‌ها و الزامات طراحی که عوامل تعیین‌کننده ایده‌های تیم در طراحی وسیله بود، گفت: وسیله‌ طراحی شده باید به همه نقاط ماه دسترسی داشته‌ باشد. همچنین باید به دو صورت؛ همراه با خدمه و همراه با بار، ماموریت خود را با موفقیت به انجام رساند. باری که وسیله به سطح می‌رساند، باید حداقل ۱۵ تن و باری که از سطح باز می‌گرداند، باید حداقل ۱۰ تن باشد.

وی افزود: وسیله باید قابلیت تامین حیات خدمه به مدت حداقل ۲۴ ساعت روی سطح ماه را داشته‌ باشد. وسیله باید قابلیت انجام چندین سفر را به سطح ماه داشته ‌باشد. سقف هزینه برای این طراحی که شامل هزینه تحقیق و توسعه، ساخت و تست خواهد بود، ۱۰ بیلیون دلار آمریکا باشد و زمان اولین سفر وسیله به ماه از ایستگاه باید نهایتا تا ۳۱ دسامبر سال ۲۰۲۸ باشد.

خلاصه‌ای از طرح فضاپیمای هوشمند آریانا

سرگروه تیم شداکس در ادامه به تشریح طرح فضاپیمای هوشمند آریانا پرداخت و گفت: طراحی وسیله به صورت ماژولار و چند مرحله‌ای است. به این شکل که اولین ماژول آریانا که ماژول پیشرانش است، به فضا پرتاب می‌شود و به ایستگاه حول ماه متصل می‌شود. دومین و سومین ماژول آریانا به ترتیب ماژول سازه یا بار و زیستگاه نام دارد. این دو ماژول با هم به فضا پرتاب می‌شوند و به صورت جداگانه به ایستگاه متصل می‌شوند. تمامی این ماژول‌ها قابلیت استفاده مجدد را دارند.

ماژول پیشرانش برای انجام مانورهای وسیله و نشست و برخاست روی سطح ماه، ماژول سازه برای حمل بار و ماژول زیستگاه برای سکونت خدمه طراحی شده‌ است.

سفرهای آریانا به دو صورت؛ به همراه خدمه و به همراه بار انجام می‌شود. در حالت اول وسیله قابلیت تامین حیات برای ۴ نفر به مدت حداقل ۱۴۴ ساعت را روی سطح ماه دارد. همچنین در این حالت آریانا تا ۶ تن بار را می‌تواند از ایستگاه به سطح برساند و تا یک تن بار را از سطح ماه به ایستگاه برگرداند.

در حالت دوم وسیله قابلیت حمل حداکثر ۲۲.۵ تن بار از ایستگاه به روی سطح ماه و حمل ۱۷.۵ تن بار از سطح ماه به ایستگاه را دارد. از ویژگی‌های این طرح که بسیار مورد توجه و تمجید داوران قرار گرفت، قابلیت تخلیه و بارگیری از روی سطح ماه است. این وسیله با مکانیزمی خودکار کار می‌کند، بار را از ماژول سازه به روی سطح ماه تخلیه کرده و همچنین بارگیری را از روی سطح‌ ماه به داخل ماژول سازه انجام می‌دهد.

کل مدت انجام ماموریت تقریبا ۷ روز و ۱۲ ساعت است، سوخت مورد نیاز برای انجام ماموریت نزدیک به ۸۰ تن است.

طراحی ماموریت آریانا که شامل طراحی مسیر حرکت وسیله و زمان‌بندی سفر می‌شود نیز بسیار مورد توجه داوران قرار گرفت. مسیر حرکت آریانا با بهینه‌ساز الگوریتم ژنتیک، بهترین مسیر ممکن را در دستگاه سه جسم‌ (ماه، زمین و فضاپیما) از ایستگاه به سطح ماه و بالعکس پیدا می‌کند.

ارتفاع و وزن فضاپیما در حالتی که خدمه را حمل نمی‌کند، به ترتیب ۱۶ متر و ۲۳.۷ تن و در حالتی که با خدمه سفر می‌کند تا حدود ۲۳ متر و ۱۲.۱ تن است. همچنین قطر آن ۷.۵ متر است.

آریانا قابلیت نشستن روی سطوحی از ماه که تا ۱۳ درجه شیب دارند را دارد. پایه‌های تنظیم‌پذیر که هر کدام ۳ پایه دیگر دارد، این کار را امکان‌پذیر می‌کنند.

آریانا یک فضاپیمای هوشمند است که قابلیت انجام ۱۰ بار سفر رفت و برگشت از ایستگاه فضایی حول ماه به سطح ماه را دارد که با تعویض ماژول پیشرانش این تعداد دو برابر می‌شود.

همچنین سیستم هوشمند آریانا طوری طراحی شده است که خطاهای ایجاد شده توسط عملگرهای زیر سیستم‌های فضاپیما را تصحیح کند. استفاده از سیستم هوشمند آریانا غالبا در سیستم کنترلی فضاپیما صورت می‌گیرد.