نخستین تلاش های امریکا برای ساخت موشک کروز و بالستیک

بهروز عساکره

آلمان در جنگ جهانی دوم چند سلاح شگفتانگیز معرفی کرد که مورد توجه متفقین قرار گرفتند. برخی در کشورهای دیگر نمونه مشابه داشتند ولی موشک کروز V-1 و بالستیک V-2 نمایانگر فناوریهای بینظیری بودند که قبلاً هیچجا سابقه نداشتند. هرچند در دست نازیها تأثیر راهبردی نسبتاً کمی داشتند و برای ایجاد خسارت اساسی، هزاران فروند شلیک شدند.

نیازهای جدید

آلمان نازی بمب اتم نداشت وگرنه حتی یک موشک اتمی تأثیری معادل هزاران موشک عادی داشت. پس نیروی هوایی آمریکا تحقیقات خود را از 1944 شروع کرد. بعد از جنگ جهانی دوم و دستیابی به زرادخانه علمی نازیها مثل دانشمندان، اسناد، خطوط تولید و موشکهای مختلف نیز پروژه شتاب گرفت و آمریکا برنامهریزی برای طیف وسیع موشکهای بالستیک کوتاهبُرد و کروز دوربرد را شروع کرد.

در آن زمان موشک بالستیک توان حمل بمب اتمی نداشت چون ضعیف بود و کلاهکها بسیار بزرگ و سنگین بودند. برخی دانشمندان گفتند برای حمل کوچکترین کلاهک اتمی توسط این موشک حداقل 10 سال زمان لازم است. برخی دیگر هم آن را کاملاً غیر ممکن دانسته و هواپیمای بیسرنشین خود کنترل شونده انتحاری مثل موشک کروز V-1 را تنها راه برای نقش دوربرد ارزیابی کردند. در 1945 نیز پس از مذاکرات فراوان بین شاخههای ارتش، به اجماع رسیدند که انواع موشک کروز برگرفته از V-1 با وزن و بُرد بیشتر را برای حمل کلاهک اتمی به خدمت گیرند.

بسته به بُرد، 3 شاخه اصلی تعیین شد: 280 تا 800 کیلومتر، 800 تا 2400 کیلومتر و نوع قارهپیما که 2400 تا 8 هزار کیلومتر بُرد داشت. هر شاخه نیز شامل مادون صوت و مافوق صوت بود. درخواست نیروی هوایی در اکتبر 1945 برای 17 شرکت ارسال شد که فقط 6 کمپانی پذیرفته شدند و همه موشک کروز برای بُرد طولانی پیشنهاد دادند اما برای بُرد کوتاه ترکیب بالستیک و کروز ارائه شد.

طراح ارشد نورث امریکن، داچ کیندِلبرگر نیز که اعتقاد داشت آینده از آن موشک است، ویلیام بولای از دفتر هوانوردی نیروی دریایی را برای اداره آزمایشگاه تازه تأسیس استخدام کرد. بولای قبلاً مشغول ساخت توربوجت برای نیروی دریایی بود. ولی حالا گلایدر تهاجمی نسبتاً کوتاهبُرد بر اساس A4B (نسخه بالدار موشک بالستیک V-2) را پیشنهاد کرد. این ابتکار نازیها بود که زمان خود واقعاً شگفتانگیز محسوب میشد ولی A-4B چه بود؟

گلایدر مافوق صوت

اواخر جنگ جهانی دوم که عقبنشینی آلمان شروع شد، معلوم بود که سایتهای پرتاب V-2 بهزودی به قلمروی اصلی رایش برمیگردند. لذا به لندن نمیرسیدند پس به فونبران و تیمش دستور دادند راهی برای افزایش برد V-2 بیابند. دانشمند آلمانی کورت پات پیشنهاد کرد بالهایی بدان بیفزایند تا سرعت و ارتفاع موشک را به بُرد زیاد و نیروی برآ تبدیل کند! در این شیوه V-2 به همان صورت موشک بالستیک پرتاب میشد اما وقتی هنگام سقوط به لایه ضخیم جو میرسید، تبدیل به گلایدر شده و روی هوا سُر میخورد تا بُردش افزایش یابد!

V-2 با نام A-4 نیز شناخته میشد و موشک بالدار جدید A-9 خوانده شد که اندکی بزرگتر بود و قرار شد موتور جدید با 30 درصد رانش بیشتر داشته باشد. پس از آزمایش تونل باد نیز بالها به تیغه روی بدنه تبدیل شدند تا در سرعت مافوق صوت، نیروی برآی بیشتر ایجاد کنند. تغییرات جدید باید آن را نه تنها به لندن بلکه به آمریکا میرساند! در واقع A-9 قسمت اصلی بود که روی راکت عظیم A-10 قرار میگرفت تا به سرعت و ارتفاع کافی برسد.

سپس A-10 جدا شده و A-9 به سوی هدف پرواز میکرد. ولی چون نمیتوانست از آلمان تا آمریکا ناوبری کند، خلبان داشت! والتر دورنبرگر از رهبران پروژه V-2 نیز در نامه به هیتلر، ترکیب A-9 و A-10 را موشک آمریکا خواند. این شبیه فضاپیمای داستان علمی تخیلی بود که از حوصله مطلب خارج است. در نهایت نیز رها شد و سال 1944 که سراغش رفتند، چند V-2 یا همان A-4 را بر اساس طرح اولیه به بالهای بزرگ مجهز کردند و A-4B نامیدند. لذا بُردش به 740 کیلومتر رسید در حالیکه سلفش فقط 300 کیلومتر بُرد داشت و توانست از پرتابگرهایی در آلمان، لندن را هدف قرار دهد.

همچنین پیشبینی شد که رهگیریاش توسط جنگندههای دشمن تقریباً غیر ممکن باشد. چون زاویه شیرجه نزدیک به عمودی بود و زمان کمی برای رهگیری داشت. در نهایت دو فروند آماده شد. اولین پرتاب در 27 دسامبر 1944 شکست خورد ولی دومی در ژانویه 1945 تقریباً موفقیت آمیز بود. یعنی اگرچه بال شکست ولی نخستین موشک هدایت شونده بالدار شد که دیوار صوتی را شکست و به سرعت 4 ماخ رسید!

درباره ابعاد این موفقیت فقط میتوان گفت نازیها برای اولینبار ترکیب گلایدر تهاجمی و موشک بالستیک را 70 سال پیش اختراع و با موفقیت آزمایش کردند! در حالیکه عموماً تصور میشود گلایدر تهاجمی مبتنی بر موشک بالستیک مثل آوانگارد روسیه یا چین پدیده جدیدی است ولی آلمان نازی دهها سال پیش اولین نمونه را ساخت!

موشک آمریکا شامل راکت تقویتی A-10 و قسمت سرنشین¬دار A-9

موشک V-2، موشک A-4B، موشک A-9، راکت A-10

تلاشهای نورث امریکن

این شرکت A-4B را مصادره و در 1946 قرارداد توسعه موشک MX-770 را دریافت کرد. نیروی هوایی بُرد 800 کیلومتر و کلاهک 900 کیلوگرم میخواست ولی بعداً به 1400 کیلوگرم افزایش داد. طرحهای دیگری هم پذیرفته شدند که همه کروز دوربُرد بودند. ولی پرزیدنت ترومن راهبرد جدیدی اعلام کرد و دستور داد هزینههای نظامی سال 1947 به طرز چشمگیر کم شوند.

نیروی هوایی نیز مجبور به کاهش عمده برنامه توسعه موشکی شد. بودجه این بخش از 29 به 13 میلیون دلار اُفت کرد که معادل 325 و 146 میلیون دلار امروز بود. لذا بسیاری از پروژههای اصلی لغو شدند و به شرکتهای باقیمانده که دو طرح مافوق صوت و مادون صوت داشتند، دستور دادند فقط روی مافوق صوت کار کنند. تنها کمپانی مارتین بود که طرح مادون صوت را هم ادامه داد و اولین موشک ماتادور در 1949 تحویل شد.

نورث امریکن هم از 1946 آزمایش پیشرانه راکتی را در پارکینگ شرکت آغاز کرد و برای محافظت از خودروها یک بولدوزر جلوی راکت پارک میشد. آنها دو پیشرانه 1100 و 300 پوندی آزمایش کردند. ولی بزودی اطلاعات کسب شده از موشکهای آلمان بهطور گسترده در اختیار شرکتهای آمریکایی قرار گرفت و نورث امریکن هم طرحش را رها کرد و موتور جدید را بر اساس V-2 ساخت.

دو پیشرانه آلمانی هم در اختیارشان قرار گرفت و مهندسان 18 انژکتور سوخت جداگانه طرح اصلی را با یک صفحه افشانه که داخل محفظه احتراق بزرگتری بود، جایگزین کردند. این کار نه تنها طراحی را ساده کرد بلکه باعث کاهش وزن و بهبود عملکرد شد. در حالیکه نازیها به دلیل ناپایداری احتراق هرگز نتوانستند چنین کاری کنند و علیرغم عملکرد پایین طرح اصلی، به کاربردش ادامه دادند.

تیم طراح V-2 نیز که در عملیات گیره کاغذ به آمریکا منتقل شد، تحت هدایت فونبران در پروژههای تحقیقاتی ارتش آمریکا حضور یافت. نورث امریکن هم یکی از آنها به نام دیتر هوزل را استخدام کرد تا مسئول هماهنگی پروژه بین ارتش و شرکت شود. در 1947 نیز طراحی پیشرانه دیگری بر اساس V-2 آغاز شد که 56 هزار پوند رانش و 15 درصد وزن کمتر داشت.

همچنین کارشناسان آیرودینامیک نورث امریکن فهمیدند طرح بال A-4B در سرعت مافوق صوت ذاتاً ناپایدار است. پس طراحی را بهصورت بال مثلثی در قسمت انتها و بالچههای کانارد دماغه تغییر دادند. همچنین سیستم ناوبری اینرسی با طرح کاملاً جدید ساختند که شتاب سنج دوگانه جنبشی داشت. V-2 از شتاب سنج برای تعیین سرعت و دو ژیروسکوپ افقی و عمودی برای تعیین زاویه استفاده میکرد تا سیستم هدایت اینرسی مختصات موشک را در فضا تعیین کند. این دقت بسیار کمی داشت اما شتاب سنج دوگانه خیلی بهتر بود و میتوانست موقعیت دقیق موشک را تعیین کند تا اصلاحات لازم در مسیر انجام شود. بنابراین تا ژوئن 1947 تمام قسمتهای طرح اصلی A-4B مثل موتور، بدنه و ناوبری تغییر کرد.

ولی این کل فعالیت نورث امریکن نبود چون بخشی از تحقیقات نازیها درباره پیشرانه رمجت بود و به نظر میرسید طراحی موشک کروز مافوق صوت را میسر سازد. پس بولای پروژهای موازی آغاز کرد که شامل طراحی رمجت قابل استفاده و تحقیق روی بوستر راکتی مورد نیاز بود که بتواند پرندهای با پیشرانه رمجت را بهصورت عمودی پرتاب کرده و به سرعتی برساند که موتورش فعال شود.

تحولات بزرگ

در 1947 نیروی هوایی از ارتش (نیروی زمینی) جدا شد و توافق گردید که پروژههای در حال توسعه را بر اساس بُرد تقسیم کنند. ارتش موشکهای تا بُرد 1600 کیلومتر را برداشت و نیروی هوایی صاحب دوربردترها شد. بُرد MX770 نیز خیلی کمتر بود ولی نیروی هوایی بجای تحویل به ارتش که با کمک فونبران روی موشک بالستیک کار میکرد، در فوریه 1948 از نورث امریکن خواست بُرد را دو برابر کند تا در حوزه نیروی هوایی جای گیرد.

پس موشک بالستیک هواسُرش کنار رفت و موشک کروز با پیشرانه رمجت جایگزین شد. حتی با رانش کارآمدتر رمجت، موشک برای رسیدن به بُرد مورد نظر باید 33 درصد بزرگتر میشد پس بوستر غولآسا نیاز داشتند. همچنین سیستم هدایت اینرسی در سرعت زیاد بهم میریخت و نمیتوانست در حداکثر بُرد، دایره خطای 760 متر تعیین شده توسط نیروی هوایی را فراهم کند. پس سیستم هدایت جدیدی ساختند که یک ستاره را به عنوان مرجع موقعیتیابی در نظر میگرفت و هر چند دقیقه با بهروزرسانی موقعیت، خطای سامانه اینرسی را رفع میکرد. دقیقاً مثل ترکیب جیپیاس و اینرسی که امروزه در موشکهای بالستیک و کروز وجود دارد.

پروژه ناواهو

طرح جدید XSSM-A2 نام گرفت و برنامه سه مرحلهای برای توسعهاش تعیین شد. فاز یک شامل تحقیق روی فناوری بوستر و مفاهیم دیگر مثل سکوی پرتاب، شیوه جدایش و سقوط بود. فاز دو، رساندن برد موشک به 3200 تا 4800 کیلومتر بود. فاز سه نیز افزایش بُرد به 8 هزار کیلومتر (قارهپیما) با حمل کلاهک سنگینتر 4500 کیلوگرمی بود. ولی بازهم طرح در ابعاد گوناگون تکامل یافت و منجر به پروژه WS104A ناواهو در 1950 شد. موشک کروز مافوق صوت که در نهایت باید میتوانست به سرعت 3 ماخ رسیده و با بُرد 8900 کیلومتر، کلاهک اتمی را مستقیماً از آمریکا به شوروی برساند.

این برنامه در سه بخش به تکامل رسید. اول، تولید اکس10 برای آزمایش آیرودینامیک کلی و فناوری سیستم هدایت و کنترل بود. اکس10 نوعی پهپاد با عملکرد بالا، دارای دو پیشرانه توربوجت اکسجِی40 ساخت وستینگهاس با رانش 10 هزار 900 پوند برای هر کدام بود. همچنن ارابه فرود جمع شونده داشت و میتوانست با سرعت 2 ماخ پرواز کرده و به بُرد 800 کیلومتر دست یابد. موفقیت چشمگیر پروازهای اکس10 فاز دوم را میسر کرد.

این بخش شامل ساخت و آزمایش موشک کروز با اندازه تقریباً کامل G-26 بود. طول آن 7/20 متر، دهانه بالش 7/8 متر و وزنش 29 هزار 420 کیلوگرم بود. همچنین دو پیشرانه رمجت XRJ47 ساخت رایت اِیروناتیکال با رانش 15 هزار پوند برای هر کدام داشت. برای سرعت 3 هزار 200 کیلومتر بر ساعت نیز طراحی شد ولی در واقعیت فقط توانست به 2 هزار 500 کیلومتر بر ساعت برسد. ارتفاع پرواز هم 23 هزار متر و نسبت رانش به وزن 46/ بود و میتوانست یک کلاهک اتمی دبلیو41 را حمل کند. G-26 دو بال ذوزنقهای کوچک به علاوه کانارد و سکانهای عمودی کج شده داشت. ابتدا بوستر راکتی سوخت مایع، موشک را عمودی پرتاب میکرد و تا رسیدن به سرعت 2 ماخ و ارتفاع 15 هزار متر فعال بود. سپس جدا شده و پیشرانههای رمجت فعال میشدند. طراحی بوستر هم به سالها پیش برمیگشت.

مهندسان آمریکایی در 1947 پیشران موشک V-2 را نوسازی کردند و همان سال نسخه ساده شده با قطعات آمریکایی را ساخته و XLR-41 نامیدند. نازیها طرح آزمایشی کاربرد صفحه انژکتور برای V-2 داشتند ولی چون نتوانستند مشکل پایداری احتراق را حل کنند، رهایش کردند. ولی آمریکا مشکل را حل کرد و صفحه انژکتور آلمانی را با محفظه احتراق استوانهای ترکیب کرد. پیشرانه جدید اکسالآر43 نامیده شد و 75 هزار پوند رانش داشت که در 1951 با موفقیت آزمایش شد. در نسخه پیشرفتهتر نیز جداره موتور آلمانی که سیستم خنک کننده ضعیف داشت، با سازهای از لولههای لحیم شده به نام اسپاگتی جایگزین شد. بدینترتیب رانش به 120 هزار پوند رسید و اسپاگتی به روش استاندارد خنکسازی موتورهای آمریکایی تبدیل شد.

در نهایت دو پیشرانه را بهم چسبانده و اکسالآر71 نامیدند که از نفت سفید بهعنوان سوخت و اکیسژن مایع بهعنوان اکسید کننده استفاده میکرد. لذا رانش 240 هزار پوند مورد نیاز برای پرتاب و تأمین سرعت اولیه فراهم گردید. موشک کروز G-26 هم از سال 1956 تا 1957 مجموعاً 10 بار پرتاب شد ولی ناموفق بود. اولین آزمایش 6 نوامبر 1956 بود ولی فقط 26 ثانیه پس از پرتاب سقوط کرد. آزمایش 22 مارس 1957 نیز فقط 4 دقیقه و 39 ثانیه طول کشید. در آزمایش 25 آوریل، چند لحظه پس از پرتاب منفجر شد و 26 ژوئن نیز فقط 4 دقیقه و 29 ثانیه پرواز کرد.

موشک G-38

فاز سوم پروژه، نسخه نهایی G-38 بود که از همان طراحی G-26 ولی با ابعاد بزرگتر و تغییرات جزئی بهره میبُرد. همچنین فناوریهای جدید، اجزای تیتانیوم و کنترلهای الکترونیک کاملاً نیمههادی داشت. بالهایش برخلاف G-26 مثلث متساوی الاضلاع با نوک تیز بودند. بوستر هم نسخه سه قلوی سلفش با سیستم خنک کننده پیشرفتهتر، سیستم تغییر بُردار رانش و سوخت قویتر بود که 405 هزار پوند نیرو داشت و اکسالآر83 خوانده شد.

رانشگر سوخت مایع پیشرفته که جز نازل زنگی، تمام عناصر پیشرانه مدرن را داشت. طوریکه فناوریاش منجر به تولید موشکهای بالستیک قارهپیمای اطلس و تایتان شد! همچنین سیستم هدایت اینرسی ناواهو به عنوان موقعیتیاب در نسل اول زیردریایی اتمی آمریکا بکار رفت. ولی G-38 هرگز پرواز نکرد چون برنامه قبل از تکمیل اولین فروند لغو شد. مشکل اینجا بود که مهندسان یک نکته اساسی را کاملاً نادیده گرفتند. اینکه فناوری آن زمان و حتی چند دهه بعد، برای ساخت موشک کروز قارهپیما، آن هم مافوق صوت به هیچ عنوان کافی و قابل اعتماد نبود.

طرح XSSM-A2، قرمز: موشک G-26، آبی: G-38، به تفاوت این دو موشک خصوصاً بالها توجه کنید

لغو پروژه

بعد از آن همه شکست، برنامه ناواهو در اواسط 1957 لغو شد ولی در عمل ادامه یافت چون دست نیروی هوایی تقریباً خالی بود. موشک بالستیک بسیار امید بخشتر اطلس نیز ژوئن همان سال پرواز کرد. اما ساخت اطلس بدون توسعه پیشران راکتی سوخت مایع که در پروژه ناواهو انجام شد، امکان نداشت. اطلس همان اهداف عملکردی را ظرف چند دقیقه بهجای چند ساعت انجام میداد.

همچنین به دلیل سرعت و ارتفاع بسیار بالا، هرگونه رهگیری اطلس با فناوری آن زمان مطلقاً غیرممکن بود. در حالیکه تصور میشد رهگیری ناواهو بسیار سخت باشد. پرتاب ماهواره اسپوتنیک شوروی در اکتبر همان سال نیز باعث وحشت آمریکا از شکاف موشکی شد و میخ آخر را به تابوت ناواهو زد. چون تمام بودجه تحقیق و توسعه به موشکهای بالستیک سرازیر شد و اطلس مهمترین اولویت را بهدست آورد.

پروژه ناواهو تا 1958 که اطلس به بلوغ رسید، به عنوان پشتیبان ادامه یافت و سپس حذف گردید. البته قاب اصلاح شدهاش را به پیشرانه توربوجت مجهز کردند و نتیجه، موشک کروز مافوق صوت اتمی هاندداگ بود که سال 1959 به تولید رسید. این از بمبافکن بی52 پرتاب میشد و به سرعت 2 ماخ میرسید اما فقط 1260 کیلومتر بُرد داشت. از ناواهو فقط پهپاد اکس10 ماند که امروزه در موزه نیروی هوایی آمریکاست. برای یادبود G-26 نیز ماکت بزرگی بعلاوه بوستر ساخته شد و در فورت مککوی فلوریدا نصب گردید که چند سال پیش در اثر طوفان بهکلی از بین رفت.

جالب است که شوروی هم به موازات آن، مشغول پروژههای مشابه بود. بوران ساخت میاسیشچِف و بوریا ساخت لاووکین، موشکهای کروز قارهپیما با پیشرانه رمجت بودند. کمی بعد توپالف123 هم با موتور توربوجت ساخته شد. اما پیشرفت موشکهای بالستیک و توقف ناواهو در آمریکا باعث لغو بوران و بوریا نیز شد هرچند دومی پروازهای موفق هم داشت. توپالف123 نیز به پهپاد شناسایی بزرگ مافوق صوت تبدیل شد.