تفاوت موشکِ سوخت جامد و موشکِ سوخت مایع در چیست؟

باشگاه خبرنگاران جوان - شب گذشته بود که اطلاعیه شماره ۲۴ عملیات وعده صادق۴ روابط عمومی سپاه پاسداران انقلاب اسلامی منتشر شد؛ اطلاعیه‌ای که طی آن اعلام شد سپاه پاسداران انقلاب اسلامی یک عملیات ترکیبی موشکی پهپادی، در موج بیست‌وسوم عملیات وعده صادق ۴ را با رمز مبارک یا صاحب‌الزمان عجل‌الله توسط رزمندگان سرافراز نیروی هوافضا انجام داده اشت.

سپاه اعلام کرد که در این موج موشک‌های سوخت جامد و مایع نسل جدید، اهدافی در سرزمین‌های اشغالی و پایگاه‌های آمریکایی در منطقه را نشانه گرفتند و مقر نیرو‌های تروریستی آمریکا در پایگاه‌های شیخ عیسی، علی السالم، جفیر و الازرق از جمله اهداف مورد اصابت در این موج هستند؛ نکته‌ای که در این میان حائز اهمیت است این است که موشک سوخت مایع یا موشک سوخت جامد چیست و تفاوت این نوع موشک‌ها از کجا نشات می‌گیرد؟

سوخت موشک‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند؛ سوخت جامد و سوخت مایع. هر کدام از این انواع سوخت‌ها ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که آن‌ها را برای کاربرد‌های خاصی مناسب می‌سازد. سوخت موشک به منزله نیروی محرکه‌ای است که باعث حرکت و بلند شدن موشک از زمین می‌‌شود. در گذشته برای سوخت موشک‌ها از باروت استفاده می‌کردند که کم کم با گذر زمان این نوع سوخت کنار رفت و سوخت جدید جایگزین شد.

همه موشک‌های ساخته شده در دنیا چند بخش اصلی دارند که عبارتند از موتور و پیشران، بدنه موشک، بال یا بالک‌های هدایت‌کننده، سیستم‌های کنترل و هدایت، کامپیوتر و کلاهک‌های مختلف. هر کدام از این بخش‌ها نقش مهم و مخصوص خود را در هدایت موشک دارند. اهمیت این نقش‌ها به قدری است که اگر هر کدام از آنها به درستی انجام نشود، شاید بر روی فعالیت سایر قسمت‌های موشک‌ها نیز تاثیر بگذارد.

موشک با سوخت جامد (Solid-propellant rocket) موشکی است که نیروی محرکه آن از خروج گاز‌های داغ ناشی از سوختن یک ماده جامد تأمین می‌شود؛ بِیس موشک‌های با سوخت جامد ساده و نگهداری آن‌ها آسان است؛ تمام موشک‌های مورد استفاده در جهان تا قرن ۲۰ میلادی نوعی موشک سوخت جامد یا پودری بودند تا اینکه موشک‌های سوخت مایع با توان کنترل بیشتر مصرف سوخت معرفی شدند.

سوخت جامد موشک از ترکیبات شیمیایی مختلفی تشکیل شده است که در حالت جامد قرار دارند . مواد سوخت معمولاً شامل پلی‌اکریلات‌ها، نایلون، گلیسرین و یا مواد مشابه هستند که انرژی را در هنگام احتراق تولید می‌کنند. مواد اکسید کننده معمولاً شامل نیترات‌های آمونیوم، کلرات‌ها، پرکلرات‌ها و یا هیپوکلرات‌ها می‌باشند که در فرایند احتراق به عنوان اکسید کننده عمل می‌کنند.

بیشتر موشک‌های نظامی را موشک‌های با سوخت جامد تشکیل می‌دهند. در عرصه غیرنظامی یکی از پرکاربردترین موارد مصرف این موشک‌ها استفاده از آنها به عنوان راکت‌های کمکی برای حمل شاتل‌ها به فضا است.

سوخت مایع موشک از ترکیبات شیمیایی مختلفی تشکیل شده است که در حالت مایع قرار دارند و در فرایند احتراق موشک استفاده می‌شوند. این ترکیبات شامل مواد سوخت و مواد اکسید کننده می‌شوند.

مواد سوخت مایع معمولاً شامل هیدروژن، هیدروکربن‌ها (مثل متان، متانول، و هیدروکسیل آمونیوم)، هیدروکسیل آمونیوم پرکسید، و گلیسرول می‌باشند. این مواد به عنوان منبع اصلی انرژی در هنگام احتراق عمل می‌کنند.

مواد اکسید کننده سوخت مایع عموماً شامل اکسیژن مایع، اکسیژن فلورید، ازکسید نیتروژن، و نیترات‌های مختلف (مانند نیترات آمونیوم، نیترات پتاسیم و نیترات نیکل) می‌باشند. این مواد به عنوان اکسید کننده در فرایند احتراق عمل می‌کنند و با مواد سوخت واکنش می‌دهند تا انرژی تولید شود.

موتور‌های پیشران مایع از یک مولد گاز تکشیل شده‌اند که این قسمت بخش کوچکی از سوخت و اکسیدکننده را دریافت کرده، توربین را به گردش درمی‌آورد و در نهایت محصولات احتراق آن از یک نازل کوچک فرعی خارج می‌شوند. اما موتور‌های پیشران جامد به این نحو عمل می‌کنند که در این نوع موتور، بخش بزرگی از سوخت یا اکسیدکننده وارد مولد گاز شده و توربین را به حرکت در می‌آورد. سپس گاز‌های خروجی از توربین که هنوز دارای مقدار زیادی سوخت یا اکسیدکننده هستند، از یک مسیر خاص وارد محفظه احتراق اصلی راکت می‌شوند. اصولاً سامانه‌های سیکل بسته، بازده بیشتری دارند و موتور‌های پیشران مایع پیشرفته‌تر از این نوع استفاده می‌کنند.

موشک‌های سوخت جامد که کشورمان از ابتدای شروع صنعت موشکی خود توسط شهید حسن طهرانی مقدم به سوی طراحی و ساخت آن قدم برداشته است، موشک‌هایی هستند که پیشران (موتور) آن‌ها نسبت به سوخت مایع چند ویژگی متفاوت دارند، نخست مدت زمانی بارگذاری سوخت در داخل محفظه سوخت است. دومین تفاوت در مدت زمان نگهداری سوخت جامد نسبت به سوخت مایع است، چرا که ساختار سوخت جامد به دلیل انسجام بافت خود این قابلیت را دارند که چندین ماه در داخل محفظه سوخت موشک‌ها بمانند، اما موشک‌های سوخت مایع فقط یک مدت کوتاه یعنی فقط چند ماه قابلیت استفاده دارند و پس از آن باید تعویض شوند.

یکی دیگر از تفاوت‌های بین این دو پیشرانه این است که نیروی رانش در موتور‌هایی با سوخت مایع کمتر و در مدت زمان بیشتری تولید می‌شود که این مولفه در موتور‌های سوخت جامد به این شکل است که نیروی پیشران بیشتری در مدت زمان کوتاهی تولید می‌شود.

سرعت؛ مولفه مهم بعدی است که در ارزیابی و بررسی یک موشک مورد توجه قرار می‌گیرد. طبق اعلام متخصصان و دانشمندان صنایع موشکی موتور‌ها و پیشران‌های سوخت جامد، سرعت و پایداری بیشتری را برای موشک‌ها فراهم می‌کنند که مولفه پایداری حرکت یک موشک باعث افزایش دقت اصابت موشک‌ها می‌شود.

شاید تفاوت اصلی بین این دو پیشران در این است که موتور‌های پیشران، مایع فناوریِ به نسبت قابل اعتمادتری نسبت به پیشران‌های جامد دارند. از این حیث که این پیشران‌ها به دلیل قدیمی‌تر بودن و آزمایش پس‌داده‌تر بودن انواع شناخته‌شده آنها در دنیا به موتور‌های قابل اعتمادتری معروف شده‌اند. اما در ساختار همان پیچیدگی پیشران‌های سوخت جامد را دارند.

ایران که کار ساخت موشک‌های مختلف را از سال ۶۳ و با فرماندهی سردار تهرانی مقدم آغاز کرده بود، برای اولین بار و در سال ۱۳۶۵ نخستین بار از پیشران‌های سوخت جامد در موشک نازعات استفاده کرد که این کار هم با استفاده از تجربه ساخت موشک‌های گراد (کاتیوشا) آغاز شد. کار ساخت موشک نازعات در نهایت در سال ۱۳۶۶ به ثمر می‌نشیند و این محصول بلاخره نهایی می‌شود.