هواپیماهای استراتوسفری؛ هوانوردی در مرز فضا

ژوئن ۲۰۲۲ است و ماشین پرنده‌ای که شبیه تلاقی میان جانوری باستانی و سفینه فضایی است، در آستانه برخاستن از زمین است. این ماشین پرنده که زفیر اس (Zephyr S) نام دارد، دارای بال‌های دوکی‌شکل به طول بال‌های هواپیمای مسافربری است. ویژگی‌های مذکور به همراه سر و بدن کوچک و نازک آن موجب می‌شود شبیه پتروداکتیل (نوعی خزنده باستانی بالدار) به‌نظر برسد. پنل‌های خورشیدی درخشان و اسکلت سبک به آن ظاهری مانند کاردستی می‌دهد. برای بلند کردن زفیر پنج شش نفر باید همکاری کنند. وقتی زفیر آماده پرتاب است، آن‌ها درحالی‌که سفینه را بالای سرخود نگه داشته‌اند، در باند می‌دوند. دو ملخ کوچک هواپیما به شکل دیوانه‌وار حرکت می‌کنند تا درنهایت زفیر به آهستگی بالا برود و به آسمان بدون ابر یعنی به ارتفاع ۱۸۳۰۰ متری یا ۲۱۳۰۰ متری برسد.‌ صعود بی‌وقفه‌ی زفیر به استراتوسفر می‌تواند ۱۰ روز طول بکشد.

ماموریتی که زفیر اس برای ارتش ایالات متحده دارد مخفی است، اما بدیهی است در ذهن سازنده آن میل به شکستن چندین رکورد خصوصا رکورد طولانی‌ترین مدت پرواز هواپیماها وجود دارد که ۶۳ سال است شکسته نشده است. در سال ۱۹۵۹، دو مرد با هواپیمای کوچک سسنا به مدت ۶۴ روز و ۲۲ ساعت و ۱۹ دقیقه پرواز کردند و حین پرواز از یک کامیون سوخت‌گیری کردند.

کریس کلهر، پیشگام هوانوردی بریتانیا، اولین زفیر را در سال ۲۰۰۲ طراحی کرد. ایده او ساخت هواپیمای بدون سرنشینی بود که بتواند در استراتوسفر «پروازی جاودانه» داشته باشد. او تصور می‌کرد انرژی خورشیدی و مواد سبک به ساخت هواپیمایی کمک می‌کنند که می‌تواند ماه‌ها یا حتی سال‌ها در آسمان بماند. زفیر اس اولین مدل تولید است.

در گذشته، اگر می‌خواستید استراتوسفر را کاوش کنید، فقط یک گزینه یعنی بالن وجود داشت. بالن‌ها می‌توانند تاجایی که اکسیژن بسیار کمی وجود دارد، بالا بروند. موتورها و بال‌هایی که برای عملکرد به هوا نیاز دارند، در آن ارتفاع کارآیی ندارند. مشکلی که در گذشته وجود داشت، زنده ماندن در آن ارتفاعات بود و تلاش تعداد زیادی از بالن‌سواران نتیجه‌ای نداشت.

در سال ۱۹۳۱، سرانجام انسان به استراتوسفر رسید و بالن‌سواری به کمک بالن هیدروژنی موفق شد به ارتفاع ۱۵۸۰۰ متری برسد. دو سال بعد ژانت پیکارد، اولین زنی بود که به استراتوسفر در ارتفاع ۱۷۶۰۰ متری رسید. از دهه ۱۹۵۰، نوبت هواپیماهای جاسوسی گران‌قیمت دولتی مانند یو ۲، اس آر ۷۱ و اخیرا پهپاد آرکیو ۱۷۰ رسید.

درحال‌حاضر استراتوسفر همچنین محلی برای بالن‌های هواشناسی، بالن‌سواران، بالن‌های جاسوسی و هنرنمایی‌های تبلیغاتی است. گروهی از دانش‌آموزان بریتانیایی از بالن هواشناسی برای بلند کردن غذایی معروف به کورنیش تا ارتفاع باورنکردنی ۳۵۵۰۰ متر استفاده کردند. غذا درحالی به زمین برگشت که یخزده بود.

اگرچه عصر اکتشافات هنوز به پایان نرسیده است. در سپتامبر ۲۰۱۸، گلایدر تحقیقاتی Windward Performance Perlan 2 رکورد جدیدی در ارتفاع ۲۳۵۰۰ متری ثبت کرد. این گلایدر در ارتفاعی بالاتر از ارتفاعی که گلایدرهای دیگر پرواز کرده‌ بودند، پرواز کرد و حتی رکورد حداکثر ارتفاع هواپیمای جاسوسی یو ۲ را شکست.

زفیر ساخت شرکت آلتو بریتانیا (این شرکت اخیرا از ایرباس جدا شده است) یکی از انواع جدید ماشین‌های پرنده است که برای فتح مجدد استراتوسفر طراحی شده است. این هواپیماها با ترکیب کوچک‌سازی اجزا و مدل‌های کامپیوتری قدرتمند از اتمسفر، برای اولین‌بار به انسان امکان حضور تقریبا دائمی را در این ارتفاعات می‌دهند.

هواپیماهای خودمختار و فوق سبک (Haps) که به شبه‌ماهواره‌ها در ارتفاع بالا معروف هستند (high-altitude pseudo-satellite)، شامل هواپیماهایی مانند گلایدرهای خورشیدی تا زپلین‌هایی می‌شوند که از خورشید انرژی می‌گیرند. وظایف آن‌ها شامل ارائه پوشش تلفنی 4G یا 5G و خدمات اینترنتی پس از وقوع فاجعه، پیدا کردن آتش‌سوزی در جنگل‌ها و ردیابی حرکت نیروهای دشمن در زمان جنگ است. آن‌ها می‌توانند این کارها را بهتر، ارزان‌تر، سریع‌تر و انعطاف‌پذیرتر از ماهواره‌ها انجام دهند.