موشك بالستيك چيست؟
یكی از پشتوانه ها و تكیه گاه های نظامی كشورها در عرصه بین المللی، قدرت موشكی آنهاست. در جهان امروزی به رغم امضای پیمان نامه های متعدد كشورها و قراردادهای بین المللی كه برای كنترل تكنولوژی موشكی در سازمان ملل به امضاء می رسد، در نهایت كشوری حرف اول را می زند كه به لحاظ موشكی مجهزتر باشد.
تا قبل از جنگ جهانی دوم (بنا به مقتضیات جنگ) فقط چندین كشور كه در حال جنگ بودند ابرقدرت موشكی محسوب می شدند (مانند روسیه و آلمان). در واقع جنگ برای اینها مانند كاتالیزوری در جهت پیشرفت صنایع موشكی بود؛ همچنان قدرتمند و قدرتمندتر می شدند و این امر موجب رعب و وحشت كشورهای دیگر شد، چرا كه از همان ابتدا هم پیش بینی می شد اگر فقط چند ابرقدرت خاص، این تكنولوژی را به دست می گرفتند، دیگر پاسخ ندادن به درخواست های آنها كار مشكلی بود.
پس از فروكش كردن التهابات جنگ جهانی دوم، بسیاری از كشورها دست به كار شدند و شروع به ساخت یا حداقل خرید موشك كردند زیرا می دانستند اگر سیستم موشكی قوی داشته باشند، پشتوانه خوبی برای حفظ امنیت دارند. هرروزه انواع موشك ساخته و آماده می شد و در این میان یك فناوری، توجه همگان را بیش از دیگر شاخه ها به خود جلب كرد و آن، تكنولوژی ساخت موشك های بالستیك بود.
برد بسیار بالا و توانایی حمل مقدار زیاد مهمات، آنها را از سایر موشك ها متمایز می سازد و همین موضوع، موجب رعب و وحشت و نگرانی می شود. با اینكه یك موشك بالستیك به خودی خود یك سلاح كشتار جمعی (WMD) محسوب نمی شود، ولی می تواند مقدار زیادی از انواع سلاح های كشتار جمعی را حمل كند و به عنوان یك منبع نگرانی برای كشورها به حساب آید.
تكنولوژی موشك های بالستیك هم پس از جنگ جهانی دوم نمو پیدا كرد و از دهه 1950 ابرقدرت هایی موشكی به وجود آمدند كه تهدیدی برای كشورهای دیگر محسوب می شدند. در این عرصه، اتحاد جماهیر شوروی یك سر و گردن از رقبای خود بالاتر بود. با گذشت زمان، قدرتش بیشتر و بیشتر می شد و همواره حرف اول را در این زمینه می زد. این مسئله، كشورهای دیگر- مخصوصاً رقیب سرسختش یعنی ایالات متحده آمریكا- را آزار می داد.
تعریف موشک بالستیک؟
يك موشك بالستيك در حقيقت يك ماشين تحويل موشك- مولد، شامل سيستم رهيابي و محفظه حمل مهمات است كه اساساً عليه اهداف زميني و سطحي مورد استفاده قرار مي گيرد. انواع گوناگون موشك هاي بالستيك بر حسب برد، طبقه بندي مي شوند. نوع خاصي از موشك هاي بالستيك وجود دارد كه از زيردريايي ها شليك مي شود و SBLM نام دارد. در ساخت موشك هاي بالستيك، مبحث «پيشران» كه مشخص كننده برد موشك است مهمترين مسئله محسوب مي شود و پس از آن ميزان توانايي حمل مهمات كه قدرت تخريب آن را افزايش مي دهد.
موشك هاي بالستيك به موشك هايي مي گويند كه تا ارتفاع بسيار بالايي اوج مي گيرند(كه اين قسمت راه با موتور روشن انجام مي شود) و مابقي راه را با استفاده از نيروي جاذبه زمين به سمت هدف مي روند كه مانند يك سقوط آزاد البته با هدايت صحيح است.
برخي از موشك هاي بالستيك حتي از جو زمين نيز خارج مي شوند و با استفاده از يك ماشين ورود مجدد (RV) به جو باز مي گردند كه برد بسيار بالايي دارند.
موشك هاي بالستيك از لحاظ برد به ۵ گروه زير تقسيم مي شوند:
۱- موشك جنگي كوتاه برد با ميزان برد ۱۵۰ كيلومتر
۲- موشك بالستيك كوتاه برد با ميزان برد ۱۵۰ تا ۷۹۹ كيلومتر
۳- موشك بالستيك ميان برد با ميزان برد ۸۰۰ تا ۲۳۹۹ كيلومتر
۴- موشك بالستيك دوربرد با ميزان برد ۲۴۰۰ تا ۵۴۹۹ كيلومتر
۵- موشك بالستيك قاره پيما با ميزان برد ۵۵۰۰ كيلومتر به بالا
سوخت موشکها
موشکهایی با سوخت پیشران جامد
سوختهای پیشران از یک نوع سوخت و یک اکسنده تشکیل شدهاند. برای روشن شدن موشک ، کافی است یک جرقه کوچک سوخت پیشران آنرا آتش بزند. سوخت آتش گرفته تا آخرین قطره میسوزد. گازهای حاصل از سوخت پیشران را از طریق دماغه انتهایی موشک خارج میشوند. اولین موشکها را احتمالا در قرن یازدهم میلادی در کشور چین ساختهاند. آنها موشکهایی بودند که از سوخت پیشران جامد استفاده میکردند. سوخت موشک یک نوع باروت بود که از مخلوطی از نیترات پتاسیم ، زغال چوب و سولفور تشکیل شده بود.
موشکهایی که از سوخت پیشران جامد استفاده می کنند، اغلب به عنوان موشکهای تقویت کنندهای استفاده میشوند که نیروی اولیه موشکهای بزرگتر را تأمین میکنند. موشکهای بزرگتر خود از سوخت پیشران مایع استفاده میکنند. بزرگترین موشکهای مصرف کننده سوخت جامد با 45 متر ارتفاع جزء موشکهای تقویت کننده شاتل فضایی ایالات متحده محسوب میشوند. آنها حاوی 586500 کیلوگرم (2/1 میلیون پوند) سوخت پیشران هستند که بطور متوسط 13 میلیون تن (5/3 میلیون پوند نیرو) نیروی پیشران را تولید میکنند.
این موشکها را طوری طراحی کردهاند که بعد از اتمام سوخت و افتادن در دریا ، از دریا بیرون کشیده شده ، دوباره برای مأموریتهای بعدی سوختگیری میشوند. ساخت موشکهایی که از سوخت جامد استفاده میکنند چندان دشوار نیست. آنها مقدار زیادی نیروی پیشران را در یک مدت زمان کم تولید میکنند. تنها ایراد این نوع موشکها این است که بعد از روشن شدن به راحتی خاموش نمی شوند. به عبارت دیگر ، نمیتوان آن را به آسانی تحت کنترل درآورد.
موشکهای با سوخت مایع
اکثر موشکهایی که از آنها در پروازهای فضایی استفاده میشود، از سوخت پیشران مایع بهره می برند. سوخت و اکسنده که در مخزنهای جداگانهای نگهداری میشوند، هر دو مایع هستند. پمپهای قدرتمندی آنها را به محفظه احتراق میبرند؛ در آنجا آنها باهم ترکیب شده ، شروع به تولید گازهای خروجی میکنند. گازهای مذکور نیز به نوبه خود از دماغه انتهایی موشک خارج میشوند. بعضی از موشکها از یک ماده قابل اشتعال سریع برای شروع احتراق استفاده میکنند. سوخت پیشران سایر موشکها هنگام ترکیب سوخت و اکسنده شروع به احتراق میکند
اما روش احتراق در اين موشكها اکسنده و سوخت باهم ترکیب میشوند و در محفظه احتراق شروع به سوختن میکنند. سپس گازهای خروجی حاصل از فرآیند احتراق از دماغه خارج و به عنوان نیروی پیشران ، موشک را به طرف جلو حرکت میدهند.
توجه كنيد كمتر از سوخت مايع در موشكهاي بالستيك استفاده مي شود مگر در انواع قاره پيما كه نياز به رانش بيشتري دارند و گرنه بيشترين مورد استفاده در موشكهاي فضايي است
همچنین آنها از لحاظ کاربرد به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند:
موشکهای بالستیک
موشکهای اتمی
موشکهای فضایی
موشکهای ضد ماهواره
موشکهای لیزری
موشکهای شیمیایی، میکروبی، صوتی،...
موشکهای جنگ شهری
موشکهای ضدتانک
موشکهای ضدزره
موشکهای ضدهوایی
طرز كار وساختار يك موشك بالستيك
براي اين قسمت من براي نمونه موشكه شهاب 3 را انتخاب كردم .موشك شهاب 3 كه يك موشك ميانبرد بحساب مي آيد و در انواع جديد آن تا 2500 كيلومتر برد دارند البته گفته مي شود قادر ايت از جو هم خارج شود در مورد سري شهاب همين قدر بگم كه شهاب 4 قادر خواهد بود از جو خارج شود يا حتي به عنوان يك موشك فضاپيما استفاده گردد بگذريم همانطور كه در تصوير مي بينيد ساختار داخلي آن بسيار شبيه موشكهاي فضاپيماست با اين تفاوت كه از موتور هاي چند گانه و مخازن جداشوند استفاده نمي كند همانطور كه ميبينيد بيشتر بدنه را مخزن سوخت تشكيل مي دهد كه خود از دوقسمت تشكيل شده قسمت سوخت اصلي و قسمت گازي كه براي اشتعال لازم است اگر دقت كنيد در نمايي كه از موتور موشك قرار داده شده مي توان دو استارتر راكتي كوچك را ديد كه موجب روشن شدن موتور اصلي مي گردند سيستم كنترلي و مكانيابي و همچنين كامپيوتر ماموريتي موشك در جلوي موشك و چسبيده به كلاهك مخروطي قرار داردكلاهك آن نيز كه نياز به شرح ندارد البته ساختار تمامي موشكهاي بالستيك مثل هم نيست اما اصول يكيست و ساختار كلي همين طور است.
ساختمان یک موشک
قبل از اینکه وارد بخش های دیگه بشیم لازم دونستم بطور کلی ساختمان موشکها را مورد بررسی قرار دهیم
امروزه تعداد متنوعی از موشکها موجود است و اغلب آنها اختلاف عمدهای باهم دارند. با این وصف ، موشکها در قسمتهای اصلی تشکیل دهنده شبیه به هم هستند. هر موشک از چهار قسمت اصلی به نام سازه (AIRFAME) ، سیستم هدایت موشک (GUIDANCE SYSTEM) ، کلاهک یا سرجنگی (WarHead) ، بخش پیشران Prou plision unit) یا موتور که نیروی لازم را برای هدایت موشک به جلو و سمت هدف تامین مینماید، تشکیل شده است.
اجزای اصلی موشک
بدنه موشک :
قطعات بدنه موشک شامل اسکلت که الحاق کننده یا محافظ و نگهدارنده سایر قسمتهای موشک میباشد و در واقع اتصال قسمتهای مختلف موشک و استواری آن در حین پرواز در هوا به این قسمت متکی است. شاسی ، خود از بخشهای دیگر به نام بدنه اصلی موشک (Missils Main Body) با بالها و بالچهها تشکیل شده است. سیستم هدایت ، موشک را به سوی هدف یا محوطه آن سوق میدهد.
وقتی موشک به شعاع مشخصی از هدف رسید، سرجنگی که قسمت از موشک و حاوی مقدار مشخصی از مواد منفجره میباشد ، منفجر و باعث انهدام و صدمه زدن به هدف میشود. بدنه اصلی موشک معمولا به شکل لوله از جنس محکم و از فلز سبک مانند آلومینیوم با دیگر فلز است که در مقابل درجه حرارت زیاد و فشارهای بالا (که در حین پرواز در هوا به موشک وارد میشود.) مقاوم باشد، ساخته میشود.
بالها و بالکهای موشک (Wings & FINS)
بالها در اطراف و بیرون بدنه اصلی قرار گرفتهاند و نیروی اصلی جهت پرواز در هواست تامین مینماید. لبه جلویی بالها به لبه مقاوم ، لبه عقبی آن به لبه فرار (Trailing EDGE) و بالای آن تیپ (TIP) گفته میشود
بالکها کوچکتر از بالها بوده و بطور معمول در قسمت عقب موشک قرار میگیرند، ولی در بعضی از موشکها در قسمت جلو بدنه طراحی شده است. هدف از به کارگیری بالک ، متعادل نگهداشتن موشک و تامین پدیداری آن (انطباق محور موشک با زاویه حرکت) ، در مسیر پرواز میباشد به همین علت به بالکها ، تثبیت کننده نیز اطلاق میشود
سیستم هدایت و کنترل موشک (Guidance and control system)
سیستم هدایت یکی از بخشهای عمده موشک است و کار هدایت موشک از محل روانه سازی و پرتاب تا بخشی از مسیر و یا هدف را به عهده دارد. بعضی از موشکها از هدایتهای مختلفی ، در قسمتهای مسیر استفاده میکنند. سیستمهای هدایت جهت انجام وظایف مربوط ، دارای قسمتهای زیر میباشد
هدایت حساسه :
این قسمت به انواع مختلف انرژی نظیر حرارت ، روشنایی ، امواج الکترومغناطیسی ، صدا و یا حرکت مکانیکی را تشخیص میدهند. این وسایل (حساسهها) انرژی دریافتی را تجزیه و تحلیل کرده و به شکلی بکارگیری در میآورند و آنها را به قسمتهای مربوطه نظیر شتاب سنجها به کامپیوتر ارجاع میدهند.
کامپیوتر :
اطلاعات را از حساسهها دریافت و آنها را پردازش مینمایند. خروجی به نحوی است که قابل دریافت و واکنش مناسب بوسیله قسمتهای کنترل باشد. این قسمت در واقع مغز موشک تلقی میشود. زیرا اطلاعات لازم برای قسمتهای داخلی و سطوح کنترل از این بخش صادر میشود.
کلاهک یا سرجنگی:
سرجنگی که به آن کلاهک جنگی گفته میشود، از مهمترین بخشهای موشک بوده و هدف از طراحی موشک یا راکت ، (به عنوان تسلیحات نظامی) در واقع رساندن این قسمت به هدف و یا نزدیک آن است که با انجام عمل هدف آسیب یا منهدم میشود. اغلب محل قرار گرفتن این بخش جلو مورد نظر است. در صورتی که وقتی بحث کلاهک جنگی در اینگونه سلاحها باشد، محلی غیر از دماغه موشک مورد نظر است.
این بخش در موشکها اکتشافی یا عملی شامل تجهیزاتی است که برای مثال به منظور جمعآوری اطلاعات جوی ، عکسبرداری جمعآوری اطلاعات علمی و سرانجام عملیاتی نظیر قرار دادن ماهواره در مدار زمین میباشد که به علت اهمیت این بخش شاخه علمی به نام «بالستیک انتهایی» بوجود آمده و موضع آن طراحی سرجنگیهای مختلفی با توجه به اهداف متفاوت است.
انواع سرجنگی متعارف:
سرجنگی انفجاری
سرجنگی متلاشی یا ترکشی
سرجنگی با خرج شکلدار
پیشران (موتور):
موتور یکی از بخشهای عمده موشک است که نسبت به سایر قسمتها هزینه و دقت زیادی صرف تکمیل آن شده است. کار این قسمت ایجاد نیروی محرکه لازم (برای اینکه موشک مسافت مشخصی را طی نماید) میباشد. انواع موتور موشکها با توجه به سوخت و مکانیزم طراحی و ساختشان به قسمتهای مختلف تقسیم میشود.
تعداد زیادی از موتورهای موشک برای تولید نیرو اکسیژن مصرف میکنند این اکسیژن ممکن است مستقیما از اتمسفر که پرواز میکنند دریافت کنند و یا از اکسیژن تحت فشار که با خود حمل میکنند و یا از اکسیژن مواد سوختی (سوخت جامد) دریافت میکنند. این عامل سبب میشود که موشکها در خارج از جو نیز حرکت کنند.
بررسی کوتاهی از موتور موشک:
دامنه استفاده از راکتها فقط به ارتش و جنگ ختم نمیشود، بلکه از آن برای ارسال ماهواره یا سفینههای فضانورد و مکتشف نیز استفاده میگردد. اولین مورد استفاده نظامی از موشک یا به اصطلاح دیگر راکت مربوط به قرن سیزدهم و در چین بوده است. در این هنگام چینیها از سلاحهائی به نام « تیرهای آتش » برای محاصره و سقوط « قلعه کیفینگ » استفاده کردند. این تیرها در حقیقت راکتهای سوخت جامد (باروت تفنگ) بودند. ایده طرح و ساخت راکتها از آن زمان به بعد مورد توجه قرار گرفت. بطوری که امروزه راکتهای سوخت مایع نیز ساخته شده و تکامل بسیاری یافتهاند.
تاریخ تحولات ورشد موتور موشکها:
در سال 1285 راکتها در « کولوگن » اروپا مورد استفاده قرار گرفتند و از آن تاریخ تا به حال به عنوان یک اسلحه مورد توجه میباشند. از میان جنگهای معروفی که در آنها از راکت به عنوان اسلحه استفاده شد، میتوان جنگهای « سرنیگاپاتا » در هند و در سالهای 1722 و 1799 جنگهای « بولوگن » ، در سال 1806 جنگ « دانزیگ » و جنگ « کپنهاگ » در 1807 و همچنین حمله انگلیس در « فورت مک هنری » را نام برد.
در طی جنگ جهانی دوم ، چند کشور از جمله ایالات متحده آمریکا با موفقیت از مقرهای پرتاپ چند موشکه استفاده کردند. راکتهائی که در جنگ « استالینگراد » توسط شوروی بکار گرفته شدند، در طی جنگ دوم جهانی توسط آمریکا در اختیار شوروی قرار گرفته بودند. راکتهای سوخت مایع در ایالات متحده توسط پروفسور « رابرت راچ گادارد » ساخته شده و تکامل یافتند. گادارد چندین سال سعی کرد تا ایدههای خود را به دولت امریکا قبولاند و وسایل مورد نیاز خود را تهیه کرد. گادارد با همکاری « چارلز لیندبرگ » بالاخره توانستند تعدادی راکت سوخت مایع که با بنزین و اکسیژن مایع تغذیه میشدند را ساخته و با موفقیت به پرواز در آورند.
تقریبا در همین زمان چند دانشمند آلمانی به رهبری « هرمان اوبرت » بر روی موتورهای سوخت مایع کار میکردند. این گروه توسط « ورنهر ون براوف » که بعدها اسیر شده و به امریکا منتقل شد، کمک میشدند. ون براون بعدها در امریکا رهبری دانشمندان امریکایی را که بر روی پروژه راکت سوخت مایع کار میکردند، بر عهده گرفت. در پایان جنگ جهانی دوم موشکهای وی _ 2 که توسط براون در آلمان طراحی شده بود، به سمت انگلستان پرتاپ شده و قدرت و کفایت خود را به اثبان رساندند. امروزه انواع مختلف راکتها برای مقاصد گوناگون ساخته و بکار گرفته شدهاند.
موتور راکت با سوخت مایع:
یک موتور موشک که با سوخت مایع کار میکند، شامل تزریق کننده ، اتاقک احتراق ، گلوگاه و شیپور میباشد. بخش پشتی اتاقک انفجار یا احتراق که محل تزریق سوخت است را اینجکتور یا تزریق کننده مینامند. لایه داخلی اتاقک احتراق دارای جداری تو خالی است که گاز خنک کنندهای در آن جریان دارد. شیپور در قسمت عقب دارای شکلی همگرا بوده و ایجاد گلو میکند و در قسمت جلو شکلی واگرا داشته و تولید دهانه بزرگ خروجی را مینماید. در پشت شیپور اتاقک احتراق قرار دارد. معمولترین طرح شیپور ، شیپور دلاوال نام دارد. این نام از اسم دکتر « گوستاو پاتریک دلاواو » یک مهندس سوئدی بود، گرفته شده است.
پمپ مواد سوختی :
معمولا پمپ مواد سوختی در هر موتور موشک شامل یک توربین گازی است که دو پمپ سانتریفوژی (گریز از مرکز) که بر روی شافت (محور) همان توربین سوار است را میگرداند. جنس توربین گازی و لوله سفید آن از آلیاژ نیکل است که در مقابل حرارت زیاد مقاوم میباشد. بدنه پمپ مواد سوختی و پروانههای آنها از آلیاژ آلومینیوم ساخته میشود تا از وزن آنها کاسته شود. ژنراتور گاز توربو پمپ شبیه به اتاقک احتراق موتور راکت است. سوخت ژنراتور گاز معمولا از منبع اصلی سوخت موشک تامین میشود.
سیستم اشتعال در موتورهای سوخت مایع موشک:
سیستم اشتعال در راکتهای سوخت مایع میتواند یک سیستم جرقه زنی الکتریکی یا یک سیستم هیپرگولیک باشد. در سیستم الکتریکی ، سوخت و اکسید کننده به صورت پودر به اتاقک احتراق تزریق شده و پس از مخلوط شدن توسط جرقههای الکتریکی مشتعل میشوند.
اینجکتورها :
اینجکتورها در شکلهای مختلف طراحی شده و ساخته میشوند. در همه اینجکتورها سوخت و اکسید کننده به هنگام خروج به خوبی و بطور کامل با هم مخلوط میشوند. در بعضی از اینجکتورها سوخت و اکسید کننده پس از ورود به اتاقک با هم مخلوط میشوند. در این روش ذرات کوچکتر که همان گازهای حاصل از احتراق باشند، تولید میشوند. در روش دیگر ، سوخت و مایع اکسید کننده بر روی صفحاتی که در مقابل اینجکتور تعبیه شدهاند، پاشیده میشوند. در این عمل سوخت و ماده اکسید کننده با هم مخلوط شده و مشتعل میشوند.
مواد سوختی مایع :
مواد سوختی به مجموعه سوخت و ماده اکسید کننده اطلاق میشود. برای موتورهای موشک سوخت مایع انواع بسیاری سوخت و اکسید کننده وجود دارد، اما باید توجه داشت که خصوصیات این مواد با هم متفاوتند. از مواد اکسید کننده میتوان اکسیژن مایع ، فلورین ، پراکسید هیدروژن ، اسید نیتریک سفید دود کننده و کلرین را نام برد. بعضی از ترکیبات سوختی بسیار آتشزا هستند. برای مثال اکسید کننده فلورین در ترکیب با آمونیاک ترکیب بسیار قابل احتراقی را تولید میکند.
کار با مواد سوختی مایع:
تکنسین یا تعمیرکار موشک که مسئول مواد سوختی راکت است، باید بطور کامل با تکنیکهای این موضوع آشنا باشد. وی ابتدا باید با طبیعت این مواد آشنا بوده و ترکیبات و خصوصیات هر کدام را بداند. برای مثال اکسیژن مایع همیشه در دمای کم نگهداری میشود و در صورت تماس با ترکیبات آلی و بافتهای زنده بلافاصله آنها را منجمد میکند و به همین دلیل هرگز نباید اکسژن مایع با پوست تماس پیدا کند، زیرا در اثر تبخیر شدید و گرفتن مقدار زیادی از دمای پوست باعث صدمه زدن به آن میشود.
کاربرد موتورهای راکت:
موتورهای راکت در موشکهای نظامی مانند موشکهای هوا به هوا (ای ای ام) ، زمین به هوا (اس ای ام) ، هوا به زمین (ای اس ام) ، زمین به زمین (اس اس ام) و غیره استفاده میشود. موتورهای راکت که در موشکهای رزمی بکار میرود هم از نوع سوخت مایع و هم از نوع سوخت جامد میباشد. قدرت این موتورها بین چند صد تا چند میلیون پوند متغیر است.