پروژه هرمس یکی از جاهطلبانهترین ابتکارات آژانس فضایی اروپا (ESA) در دهه ۱۹۸۰ بود که با هدف ایجاد یک فضاپیمای سرنشیندار مستقل برای دسترسی به مدار زمین و ایستگاههای فضایی طراحی شد. این پروژه، که توسط مرکز ملی مطالعات فضایی فرانسه (CNES) آغاز شد و بعداً به سطح اروپایی رسید، قرار بود اروپا را از وابستگی به فضاپیماهای آمریکایی و روسی رها کند. هرمس، با طراحی شبیه به شاتل فضایی آمریکا اما در مقیاس کوچکتر، نمادی از آرزوی اروپا برای استقلال در پروازهای فضایی انسانی بود. با وجود پیشرفتهای فنی، پروژه در سال ۱۹۹۲ به دلیل هزینههای بالا و تغییرات سیاسی لغو شد.
پروژه هرمس یک برنامه فضایی برای توسعه یک فضاپیمای سرنشیندار کوچک و قابل استفاده مجدد بود که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) و مرکز ملی مطالعات فضایی فرانسه (CNES) پیگیری میشد. این فضاپیما قرار بود با موشک آریان ۵ پرتاب شود و سه فضانورد را به همراه محمولههای فشرده به مدارهای ارتفاع پایین (تا ۸۰۰ کیلومتر) ببرد. هرمس بخشی از برنامههای بزرگتر ESA برای ایجاد دسترسی مستقل به فضا بود و هدف آن سرویسدهی به ایستگاههای فضایی مانند Columbus Man-Tended Free Flyer (MTFF) بود. پروژه از سال ۱۹۷۵ با ایدههای اولیه CNES آغاز شد و در ۱۹۸۷ به طور رسمی توسط ESA تصویب گردید.
به گزارش ابرار صنعتی، هرمس با وزن پرتاب حدود ۲۱,۰۰۰ کیلوگرم و ظرفیت محموله ۳,۰۰۰ کیلوگرم، برای مأموریتهای ۳۰ تا ۹۰ روزه طراحی شده بود. این فضاپیما شامل یک کابین سرنشینان، محفظه بار و ماژول خدماتی بود و تنها بخش اصلی آن (فضاپیما) قابل استفاده مجدد بود، در حالی که ماژول خدماتی دور انداخته میشد. پروژه هرمس نمادی از تلاش اروپا برای ورود به عرصه پروازهای فضایی انسانی مستقل بود، اما به دلیل تأخیرها و هزینهها، هرگز به مرحله ساخت نرسید.
معرفی پروژه هرمس
پروژه هرمس در دهه ۱۹۷۰ توسط CNES فرانسه به عنوان پاسخی به نیاز به یک فضاپیمای اروپایی برای حمل مواد و فضانوردان به مدار زمین پیشنهاد شد. این ایده در اوایل دهه ۱۹۸۰ گسترش یافت و در ژانویه ۱۹۸۵، CNES پیشنهاد رسمی برای توسعه هرمس را به ESA داد. هرمس قرار بود بخشی از یک سیستم حمل و نقل فضایی مستقل باشد که با آریان ۵ پرتاب میشد و اروپا را قادر به سرویسدهی به ایستگاههای فضایی میکرد. در نوامبر ۱۹۸۷، وزرای ESA در لاهه پروژه را تصویب کردند و فاز مقدماتی از ۱۹۸۸ تا ۱۹۹۰ آغاز شد.
هرمس در ابتدا برای حمل ۶ فضانورد طراحی شده بود، اما پس از فاجعه شاتل چلنجر در ۱۹۸۶، طراحی تغییر کرد و ظرفیت به ۳ نفر کاهش یافت تا ایمنی افزایش یابد. شرکتهای فرانسوی مانند آئرواسپاتیال و داسو برژه مسئولیت اصلی طراحی را بر عهده داشتند. پروژه هرمس بیش از ۲ میلیارد دلار هزینه داشت و در نهایت در ۱۹۹۲ لغو شد، اما تجربیات آن به برنامههای بعدی مانند Automated Transfer Vehicle (ATV) کمک کرد.
هرمس بخشی از استراتژی بزرگتر فرانسه و ESA برای رقابت با ایالات متحده و شوروی بود. این فضاپیما قرار بود در سال ۱۹۹۸ پرتاب شود، اما تأخیرها آن را به ۲۰۰۲-۲۰۰۳ رساند. پروژه هرمس اروپا را به عنوان یک قدرت فضایی جدی معرفی کرد، هرچند بدون دستیابی به پرواز واقعی.
طراحی کلی و مشخصات فضاپیمای هرمس
طراحی هرمس شامل یک فضاپیمای بالدار با طول ۱۹ متر، عرض بال ۱۰ متر و وزن پرتاب ۲۱,۰۰۰ کیلوگرم بود. فضاپیما از آلیاژهای آلومینیوم و مواد کامپوزیتی ساخته میشد و شامل کابین سرنشینان، محفظه بار فشرده، قفل هوا و ماژول خدماتی بود. هرمس برای بازگشت glider-like طراحی شده بود و بر روی باند فرود میآمد. طراحی اولیه در ۱۹۸۵ توسط آئرواسپاتیال انجام شد و پس از ۱۹۸۶، صندلیهای پرتاب اضطراری اضافه شد.
مشخصات شامل ارتفاع مدار ۸۰۰ کیلومتر، زمان مأموریت ۹۰ روز و ظرفیت محموله ۳,۰۰۰ کیلوگرم بود. ماژول خدماتی (Resource Module) دور انداخته میشد و شامل پیشرانهای هیدرازین بود. طراحی حرارتی با کاشیهای سیلیکونی مشابه شاتل بود و سیستم هدایت دیجیتال داشت. هرمس در فاز ۱ (۱۹۸۸-۱۹۹۰) نهایی شد و شامل ۳ فضانورد، آزمایشگاه میکروگرانش و سنسورهای زیستپزشکی بود. طراحی مدولار اجازه سفارشیسازی را میداد و وزن نهایی ۲۱ تن بود، که حد آریان ۵ را به چالش میکشید.
اهداف کلان آژانس فضایی اروپا از هرمس
اهداف کلان ESA از پروژه هرمس ایجاد دسترسی مستقل به فضا برای حمل فضانوردان و محمولههای کوچک بود. این پروژه بخشی از برنامه Manned Space Transportation System (MSTS) بود که شامل هرمس، آریان ۵ و ایستگاه Columbus میشد. ESA میخواست با هرمس، اروپا را از وابستگی به شاتل آمریکایی یا سایوز روسی رها کند و مأموریتهای علمی و صنعتی در مدار زمین را انجام دهد. تصویب در ۱۹۸۷، هرمس را به نمادی از استقلال اروپایی تبدیل کرد.
یکی از اهداف کلیدی، سرویسدهی به MTFF (که بعداً به Columbus در ISS تبدیل شد) بود. هرمس قرار بود آزمایشهای میکروگرانش انجام دهد، مواد را بازگرداند و همکاری با ناسا را تسهیل کند. ESA همچنین به دنبال توسعه صنایع فضایی اروپایی بود و هرمس را ابزاری برای ایجاد شغل و فناوری میدید. اهداف کلان شامل ۱۵ مأموریت در سال تا ۲۰۱۰ بود، اما تأخیرها این را غیرممکن کرد.
هرمس اهداف استراتژیک مانند رقابت در بازار تجاری فضا و همکاری بینالمللی را پیگیری میکرد. ESA میخواست با هرمس، سهم اروپا در ایستگاه فضایی آزادی (بعداً ISS) را افزایش دهد و فناوریهای قابل استفاده مجدد را توسعه دهد. این پروژه بخشی از چشمانداز ESA برای تبدیل شدن به سومین قدرت فضایی جهان بود.
نقش فرانسه و CNES
فرانسه و CNES نقش رهبری در پروژه هرمس داشتند و ۵۰ درصد بودجه و کار را تأمین کردند. CNES در ۱۹۷۵ ایده اولیه را مطرح کرد و در ۱۹۸۵، آئرواسپاتیال را به عنوان پیمانکار اصلی انتخاب کرد. فرانسه هرمس را ابزاری برای تقویت صنعت هوافضای خود میدید و CNES مسئولیت طراحی آیرودینامیک و حرارتی را بر عهده داشت. نقش فرانسه فراتر از مالی بود و شامل لابیگری برای “اروپاییسازی” پروژه در ۱۹۸۶ شد. CNES با داسو برژه برای جنبههای آیرودینامیک همکاری کرد و ۵۱ درصد سهام شرکت Hermespace France را به آئرواسپاتیال داد. فرانسه ۱.۹ میلیارد دلار هزینه کرد و CNES مطالعات اولیه را مدیریت کرد. نقش CNES شامل ادغام ESA و CNES در ۱۹۹۰ بود و تلاش برای کاهش وزن هرمس پس از چلنجر.
ظرفیت سرنشینان و ویژگیهای کابین
ظرفیت سرنشینان هرمس ۳ نفر بود که پس از چلنجر از ۶ به این عدد کاهش یافت. کابین شامل صندلیهای پرتاب اضطراری، سیستمهای حیات (اکسیژن، دما و رطوبت) و نمایشگرهای دیجیتال بود. کابین فشرده با حجم ۱۵ متر مکعب، شامل محل خواب، آشپزخانه و توالت بود و برای مأموریتهای طولانی طراحی شده بود.
ویژگیهای کابین شامل پنجرههای مقاوم به حرارت، سیستمهای ارتباطی VHF/UHF و کامپیوترهای بورد برای هدایت بود. کابین با مواد ضدآتش و ضدتشعشع ساخته میشد و امکان جداسازی اضطراری داشت. طراحی ارگونومیک بر اساس مطالعات CNES بود و برای فعالیتهای علمی بهینهسازی شده بود.
کابین هرمس برای ۳ سرنشین با محموله ۳ تن طراحی شد و شامل رکهای مدولار برای آزمایشها بود. ویژگیهای ایمنی شامل ماسکهای اکسیژن و سیستمهای پشتیبان بود، که پس از چلنجر تقویت شد.
پرتابگرهای موردنظر برای هرمس (آریان ۵)
پرتابگر اصلی هرمس، آریان ۵ بود که مشخصات آن بر اساس نیازهای هرمس تنظیم شد. آریان ۵ با دو موتور Vulcain و بوسترهای جامد P230، ظرفیت ۲۱ تن به مدار پایین را داشت. هرمس به عنوان بار مفید آریان ۵ قرار میگرفت و پرتاب از گوئینا اسپیس سنتر انجام میشد. توسعه آریان ۵ از ۱۹۸۷ با هرمس همگام بود.
آریان ۵ برای حمل هرمس ارتقا یافت و مخزن اکستندد برای افزایش ظرفیت داشت. پرتاب شامل جداسازی هرمس در ۱۸۰ ثانیه و تزریق مداری توسط ماژول خدماتی بود. آریان ۵ بدون هرمس نیز برای ماهوارهها استفاده شد. هرمس آریان ۵ را به موشکی سرنشیندار تبدیل میکرد و تستهای اولیه آریان ۵ با هرمس برنامهریزی شده بود. ظرفیت آریان ۵ برای هرمس ۲۱ تن بود، که حد بالایی داشت.
مأموریتهای پیشبینیشده برای هرمس
مأموریتهای پیشبینیشده هرمس شامل سرویسدهی به MTFF، حمل مواد به مدار و بازگشت نمونهها بود. اولین مأموریت بدون سرنشین در ۱۹۹۸ و سرنشیندار در ۱۹۹۹ برنامهریزی شده بود. هرمس ۱۵ مأموریت سالانه برای Columbus و همکاری با ناسا پیشبینی میشد. مأموریتها شامل آزمایشهای میکروگرانش، تعمیر ماهوارهها و حمل فضانوردان اروپایی به ISS (در طرحهای بعدی) بود. هرمس برای ۹۰ روز مدار طراحی شده بود و مأموریتهای دوگانه با شاتل آمریکایی پیشبینی میشد.
چالشهای فنی پروژه هرمس
چالشهای فنی هرمس شامل افزایش وزن پس از چلنجر (اضافه شدن صندلیهای پرتاب) و مشکلات حرارتی در بازگشت بود. طراحی آیرودینامیک با داسو چالشبرانگیز بود و تستهای باد تونل تأخیر ایجاد کرد. سیستمهای حیات و هدایت دیجیتال پیچیده بودند. چالشها شامل همخوانی با آریان ۵ و مواد کامپوزیتی برای کاهش وزن بود. تستهای اربیترال و جداسازی ماژول خدماتی مشکلات داشت. چالشهای فنی منجر به تأخیر از ۱۹۹۸ به ۲۰۰۲ شد و هزینهها را افزایش داد.
هزینهها و بودجهبندی پروژه هرمس
هزینههای هرمس از ۴.۷۲ میلیارد دلار در ۱۹۸۹ به ۶.۰۵ میلیارد دلار در ۱۹۹۱ رسید. بودجه فاز ۱ (۱۹۸۸-۱۹۹۰) ۳۹۰ میلیون دلار بود و فاز ۲ (توسعه) ۵.۷ میلیارد دلار پیشبینی میشد. فرانسه ۵۰% (حدود ۲ میلیارد دلار) پرداخت کرد و بقیه توسط ESA (آلمان ۱۵%، ایتالیا ۱۳%) تأمین شد.
بودجهبندی شامل ۱.۱ میلیارد دلار برای ساخت دو فضاپیما و ۱.۹ میلیارد دلار کل بود. افزایش هزینهها به دلیل ایمنی و تأخیرها، پروژه را تحت فشار قرار داد و در ۱۹۹۲، بودجه به ۴۰۵ میلیون دلار برای مطالعات کاهش یافت. هزینهها ۲ میلیارد دلار سرمایهگذاری شده را هدر داد و ESA را به سمت همکاری با روسیه سوق داد.
مقایسه با شاتل فضایی آمریکا
هرمس کوچکتر از شاتل فضایی آمریکا بود (طول ۱۹ متر در مقابل ۳۷ متر شاتل) و ظرفیت محموله ۳ تن داشت (در مقابل ۲۵ تن شاتل). هرمس برای حمل سرنشینان و محموله کوچک طراحی شده بود، در حالی که شاتل برای محمولههای سنگین و ساخت ایستگاه بود. هر دو بالدار و glider-like بودند، اما هرمس ماژول خدماتی دورانداختنی داشت.
شاتل با ۳ موتور اصلی و بوسترهای جامد پرتاب میشد، در حالی که هرمس بر روی آریان ۵ سوار بود. شاتل ۱۳۵ مأموریت انجام داد، اما هرمس هرگز پرواز نکرد. هرمس ایمنتر بود (صندلیهای پرتاب) اما هزینه هر پرواز بالاتر (به دلیل آریان ۵). هرمس برای استقلال اروپایی طراحی شد، در حالی که شاتل چندمنظوره بود. هر دو پس از چلنجر ایمنی را افزایش دادند، اما شاتل عملیاتی شد.
مقایسه هرمس با بوران روسیه
هرمس و بوران هر دو فضاپیماهای بالدار شوروی/روسی بودند، اما بوران بزرگتر (طول ۳۶.۳۷ متر در مقابل ۱۹ متر هرمس) و ظرفیت ۱۰ تن محموله داشت. بوران بدون سرنشین پرواز کرد (۱۹۸۸)، در حالی که هرمس هرگز پرتاب نشد. هر دو ماژول خدماتی دورانداختنی داشتند، اما بوران بر روی انرژیای پرتاب میشد.
بوران برای رقابت با شاتل طراحی شد و قابلیت پرواز خودکار داشت، در حالی که هرمس برای مأموریتهای کوتاه اروپایی بود. بوران ۱ پرواز داشت، اما هرمس لغو شد. هزینه بوران بالاتر (۱۶ میلیارد دلار) بود، اما هرمس ۶ میلیارد دلار هزینه داشت. هرمس کوچک و اقتصادیتر بود، اما بوران قدرتمندتر و نظامیتر. هر دو تحت تأثیر شاتل بودند، اما بوران کپی نزدیکتری بود.
دلایل لغو رسمی پروژه هرمس
دلایل لغو پروژه هرمس در ۱۹۹۲ شامل افزایش هزینهها (از ۴.۷ به ۶ میلیارد دلار) و تأخیرها (از ۱۹۹۸ به ۲۰۰۳) بود. تغییرات سیاسی پس از جنگ سرد، همکاری با روسیه را ترجیح داد و نیاز به هرمس را کاهش داد. وزن اضافی پس از چلنجر و مشکلات فنی، پروژه را غیراقتصادی کرد.
لغو رسمی در نوامبر ۱۹۹۲ توسط شورای وزرای ESA در گرانادا اعلام شد. بودجه به مطالعات مشترک با روسیه و ناسا اختصاص یافت. ۲ میلیارد دلار سرمایهگذاری هدر رفت، اما تجربیات به ATV و Space Rider کمک کرد. دلایل شامل مخالفت آلمان و ایتالیا با هزینهها و تمرکز بر Columbus بود. لغو هرمس اروپا را به سمت ISS سوق داد.
