زیرساخت‌های شاخص در صنعت هوافضا کدامند؟

«زیرساخت» واژه‌ای است که بویژه با متحول شدن جوامع در قرن بیستم، کاربرد و محبوبیت خاصی در حوزه‌های جامعه، فرهنگ، صنعت، اقتصاد و . . . پیدا کرده است. زیرساخت عبارت است از ساختار پایه‌ای که سامانه‌های مختلف بر روی آن بنا شده و توسط آن پشتیبانی می‌شوند. زیرساخت می‌تواند سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری باشد. معنا و کاربرد این واژه در دنیای امروز به‌قدری روشن است که جای شرح بیشتر ندارد. جهت ورود به بحث، می‌توان مصادیقی را برای زیرساخت بیان کرد. به عنوان نمونه، کمیت و کیفیت شبکه راه‌های زمینی، زیرساخت حمل و نقل در یک کشور و به تبع آن زیرساخت اقتصاد یک کشور به حساب می‌آید؛ در حالی‌که مثلاً تعداد کامیون‌ها اگرچه یک معیار است، اما زیرساخت به حساب نمی‌آید. حال اگر کشوری با مقدار اندکی راه، تعداد بسیار زیادی کامیون یا اتومبیل را وارد یا تولید کند، در عمل پیشرفت مهمی در حوزه حمل و نقل حاصل نخواهد شد؛ درحالی‌که اگر شبکه راه‌های یک کشور کامل و استاندارد باشد، حتی اگر در مقطعی به هر دلیل وسایل نقلیه کم شوند، قوت و استحکام شبکه حمل و نقل و به تبع آن اقتصاد آن کشور عوض نخواهد شد. به عبارت دیگر، آنچه که زیرساخت و محرکه شبکه حمل و نقل است، شبکه راه است نه وسایل نقلیه. همین مثال را می‌توان به کلیه حوزه‌های صنعتی از جمله هوافضا، تعمیم داد.

اما زیرساخت‌ها در صنعت هوافضا چه مصادیقی دارند؟ اگر در صنعت حمل و نقل، «راه» یک زیرساخت است، در صنعت هوافضا چه چیزی زیرساخت به حساب می‌آید؟ صنعت طراحی و ساخت وسایل پرنده در یک کشور بر کدام پایه‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری بنا می‌شود؟ آیا مسیر توسعه در این صنعت حتماً باید از نقطه توسعه زیرساخت شروع شود؟ آیا اصلاً زیرساخت در این حوزه اهمیتی دارد؟

قبل از ادامه بحث، لازم است یادآور شویم، منظور از صنعت هوافضا در این نوشتار، «طراحی»، «ساخت» و «تولید» انواع وسایل پرنده شامل: هواپیما، بالگرد، موشک، پهپاد و ماهواره است. با این تعریف موضوعاتی مانند تعمیر و نگهداری یا حمل و نقل هوایی خارج از این محدوده این بحث قرار می‌گیرد. 

مصادیق زیرساخت‌های سخت‌افزاری در صنعت هوافضا

توسعه هر سامانه مهندسی (پس از مطالعات اولیه نیازسنجی و امکان‌سنجی) از طراحی شروع می‌شود و طراحی و آزمایش، دو مقوله همزاد و مزدوج هستند. اصولاً در مهندسی، تصور طراحی بدون آزمایش بی‌معناست. لذا آزمایشگاه‌ها، اصلی‌ترین زیرساخت‌های سخت‌افزاری در صنعت هوافضا هستند. آزمایشگاه تونل باد، یک زیرساخت نمادین در حوزه طراحی سامانه‌های هوایی و فضایی است. بدون در اختیار داشتن تونل‌های باد بزرگ و صنعتی، نمی‌توان طرح‌های صنعتی هوافضایی نوین را در دفاتر طراحی کلید زد. البته امروزه با پیشرفت چشمگیر روش‌های بی‌سابقه شبیه‌سازی یارانه‌ای و همچنین با انبوهی از اطلاعات ده‌ها سال آزمایش‌های مختلف تونل باد، روش‌های میان‌بُر به جای آزمایش تونل باد کاربرد خاص خود را پیدا کرده‌اند؛ اما هرگز نمی‌توان گفت بدون استفاده از تونل‌های باید، می‌توان یک حرکت بزرگ و ریشه‌دار را در زمینه طراحی وسایل پرنده آغاز کرد. در آمریکا و روسیه، ده‌ها تونل باد بزرگ و صنعتی وجود دارد که سال‌هاست مورد استفاده قرار گرفته و دفاتر طراحی صنعت هوافضا و مراکز پژوهشی این کشورها را تغذیه می‌کند. به همین ترتیب در اروپا، چین، ژاپن و هند نیز آزمایشگاه‌های بزرگ آیرودینامیک با محوریت تونل‌های باید (اگر چه نه به اندازه روسیه و آمریکا) فعال هستند. آزمایشگاه‌های دینامیک گاز برای کشورهایی که برنامه‌های فضایی یا موشکی سرعت بالا را دنبال می‌کنند، می‌تواند یک عامل زیرساختی مهم در طراحی‌های مستقل به حساب آید.

در حوزه آیرودینامیک، معمول است که نمونه مقیاس کوچک‌تر یک سامانه در آزمایشگاه تونل باد آزمایش شود و بعد با استفاده از روابطی – که تا حد زیادی قابل اطمینان هستند - نتایج به نمونه اصلی تعمیم داده شود. اما در حوزه «سازه»، چنین روشی چندان امکان‌پذیر نیست و سازه‌ها باید در ابعاد اصلی آزمایش شوند. روش‌های شبیه‌سازی رایانه‌ای نیز برای ابعاد بزرگ چندان قابل اعتماد نیستند. بنابراین در کشوری که در مسیر توسعه و ریشه‌دار کردن صنعت هوافضا گام برمی‌دارد، وجود آزمایشگاه‌های بزرگ سازه و ارتعاشات هوافضایی یک زیرساخت به حساب می آید[i]. در بسیاری از کشورهای صاحب فناوری هوافضا چنین آزمایشگاه‌هایی لقب «ملی» را با خود یدک می‌کشند.

نمونه دیگر از این دست، آزمایشگاه تطبیق الکترومغناطیسی[ii] یا به بیانی ساده‌تر «اتاق آنتن» است. سامانه‌های هوافضایی همگی با امواج الکترومغناطیسی و تشعشعات گوناگون سر و کار دارند. لازم است تا میزان جذب، بازتابش یا انتشار امواج توسط سامانه‌های مختلف در یک آزمایشگاه تحت کنترل اندازه گیری، تحلیل و بررسی شود. چنین آزمایشگاهی در ابعاد بزرگ یکی از نیازهای کلیدی و زیرساختی برای توسعه سامانه های هوافضایی (بویژه در بخش نظامی) است.

انواع (گریدهای) خاصی از دو فلز آلمینیوم و تیتانیوم، اصلی‌ترین و پرکاربردترین فلزات در صنعت هوافضا هستند. بدون توسعه کارخانجات تولید این فلزات، تولید و حتی تعمیرات سامانه‌های این حوزه باید وابسته به واردات آن‌ها باشد. تولید این دو نوع فلز (در حد تامین نیاز صنعتی) هم می‌تواند یک زیرساخت برای صنعت هوافضا در یک کشور به حساب آید. 

«حسگر»ها و «جست‌وجو»گرها – اعم از: اینرسی، مادون قرمز، راداری و . . . - مهمترین و حساس‌ترین بخش واحدهای هدایت و کنترل سامانه‌های خودکار هوشمند هوایی و فضایی هستند. در دنیای امروز، سهم بیشتر پیشرفت و تحولی که در سامانه‌های هدایت و کنترل اتفاق می‌افتد، ریشه در افزایش دقت و کارایی سامانه‌های «حسگر» و «جست‌وجوگر» دارد. از همین رو، سرمایه‌گذاری بر روی تولید حسگرهای قابل کارایی در وسایل پرنده، یک زیرساخت مهم در توسعه صنعت هوافضا (بویژه در بخش موشکی و فضایی) به حساب می‌آید. خود تولید حسگرهای دقیق نیز وابسته به فناوری و تجهیزات تولید تراشه و اجزای دقیق وابسته است.

موارد مذکور، نمونه‌های شاخصی از زیرساخت‌ها در صنعت هوافضا بود. البته موارد از این دست باز هم وجود دارد، اما این‌ها بارزترین مثال‌هایی بود که می‌توان در این زمینه ارائه کرد. 

مصادیق و شاخصه‌های زیرساخت‌های نرم‌افزاری در صنعت هوافضا

زیرساخت‌های صنعتی مانند هوافضا تنها به سخت‌افزار آزمایشگاهی یا خطوط تولید مود اولیه و اجزای دقیق ختم نمی‌شود. مصادیق نرم‌افزاری و مغزافزاری نیز وجود دارند که این صنعت باید بر بستر آن‌ها رشد کند و از طرف دیگر این مصادیق می‌توانند به عنوان شاخصی واقعی از توسعه یافتگی صنعت طراحی و ساخت وسایل پرنده در یک کشور به حساب آیند. 

مهمترین زیرساخت‌های نرم‌افزاری صنعت هوافضا را باید در دانشگاه‌ها سراغ گرفت. کمیت و کیفیت پایان‌نامه‌های دانشجویی مقاطع مختلف دانشگاهی در یک کشور، تابلویی از وضعیت دانش و رویکردهای علمی و فناورانه است. به همین دلیل، تعداد و محتوای پایان‌نامه‌های دانشگاهی که سمت و سو و محتوای هوافضایی دارند، یا حتی به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم با حمایت بخش هوافضای یک کشور انجام می‌شوند، می‌تواند یک شاخص گویا از زیرساخت نرم‌ افزاری و مغزافزاری صنعت هوافضا در یک کشور باشد. این پایان‌نامه‌ها را در درجه اول باید در دانشکده‌ های هوافضا، برق و مکانیک و در درجه دوم در دانشکده‌هایی مانند رایانه، شیمی، پلیمر، متالورژی و صنایع جست‌وجو کرد.

تعداد کتاب‌ها و مراجع (از هر زبانی) مرتبط با وسایل پرنده در کتابخانه‌های مراکز دانشگاهی و پژوهشی، یکی دیگر از شاخصه‌های زیرساختی نرم‌افزاری در صنعت هوافضا به حساب می‌آید. به عنوان یک مثال، در دانشگاه «مائی»[iii] مسکو (یکی از معتبرترین دانشگاه‌های هوافضای جهان) این کتاب به نزدیک «سی میلیون» نسخه می‌رسد که البته بیش از 98 درصد آن نیز حاصل رسوب دانش و تجربه متخصصان بومی است. چنین کتابخانه‌ای یک زیرساخت دانشی در حوزه صنعت هوافضای کشوری مانند روسیه به حساب می‌آید. این مثال زمانی روشن‌تر می‌شود که بدانیم کتابخانه‌های هوافضایی با مخازن میلیونی به تعداد زیاد در دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی مختلف روسیه و اوکراین پخش هستند و مائی تنها مثالی شاخص از آن‌هاست. در آمریکا نیز چنین نمونه‌هایی را در اِم‌آی‌تی[iv]، کَلتِک[v]، پوردو[vi]، جُرجیاتِک[vii]، اِمبری ریدِل[viii] و مریلند[ix] و . . . می‌توان یافت. در اروپا، چین و ژاپن هم مواردی قابل مقایسه از این دست می‌توان سراغ گرفت.

نظام و ساختار «دفاتر طراحی» از دیگر زیربناهای نرم‌افزاری توسعه بلند مدت صنعت هوافضا به حساب می‌آید. سامانه‌های هوایی و فضایی، پدیده‌های مهندسی بسیار پیچیده و گسترده‌ای هستند که باید تحت نظام‌ها و ساختارهای مدیریتی و تقسیم کار مشخص در دفاتر طراحی، به لبه تولید برسند. ساختار دفتر طراحی نیز یک ساختار مشخص و متمایز است که مثلاً با ساختار یک کارخانه تعمیر و نگهداری (که ممکن است در مواردی فعالیت مهندسی هم داشته) کاملاً متفاوت است.  

آیا بدون زیرساخت مناسب، می‌توان شاهد توسعه صنعت هوافضا بود؟

جواب این سؤال «خیر» نیست! بدون زیرساخت مناسب هم می‌توان شاهد توسعه صنعت هوافضا بود. در دنیای پیچیده امروز، نیاز نیست توسعه هوافضایی از ساختن تونل‌های باد بزرگ یا آزمایشگاه‌های عظیم سازه یا ایجاد کتابخانه‌های میلیونی شروع شود. سرمایه‌گذاری و توسعه  می‌تواند از هر جایی و با هر رویکردی آغاز شود، از جمله: مهندسی معکوس، انتقال فناوری یا . . . . اما نکته مهم در اینجاست که اگر توسعه زیرساخت‌های سخت‌افزاری و دانشی، به موازات توسعه و تنوع محصولات پیش نرود، دیر یا زود برنامه‌های توسعه‌ای به مشکلات عدیده‌ای مانند: افزایش هزینه‌ها، خروج بی‌سامان پروژه‌ها از زمان‌بندی و بن‌بست‌های فناورانه برخواهند خورد. افتادن در چرخه «مهندسی معکوس» اگرچه می‌تواند در زمان و هزینه محدود، تنوع خوبی از سامانه‌ها ایجاد کند، اما در میان مدت و بلند مدت هزینه‌ها و زمان‌بندی‌ها را به‌طرز غیرقابل مهاری افزایش خواهد داد و به لحاظ فناوری نیز به گذرگاه‌های سخت خواهد رسید. توسعه بدون زیرساخت همچنین، سطح آسیب‌پذیری برنامه‌ها را در مقابل تغییر شرایط بیرونی به‌شدت بالا می‌برد. اگر شاهد بودیم که با فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی سابق، صنعت هوافضای این کشور از هم نپاشید و با قوت به کار خود ادامه داد (بویژه در بخش موشکی و فضایی)، به دلیل زیرساخت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری محکمی است که طی ده‌ها سال در این کشور ریشه دوانده است. اگر امروز شاهد هستیم که صنعت هوافضا در آمریکا و اروپا با وجود مشکلات عدیده اقتصادی یا حتی برخی سوء مدیریت‌های سیاسی از بین نمی‌رود و کماکان هر روز ده‌ها خبر از توسعه و پیشرفت آن منتشر می‌شود، به دلیل زیرساخت‌های محکمی است که در این کشورها در قرن بیستم به‌وجود آمده است. در طرف مقابل، می‌توان تجربه صنعت هوافضا در کشوری مانند اندونزی را مثال زد که اگرچه سرمایه‌گذاری درآن صورت گرفت، اما با یک تغییر سیاسی در اواخر قرن دهه 90 قرن گذشته، کاملاً از هم پاشید. توسعه بدون زیرساخت مانند ساختمان مجلل و زیبایی است که «پی» درستی ندارد و اگرچه وجود دارد و خودنمایی می‌کند و حتی سرپناهی به حساب می‌آید، اما به شدت آسیب‌پذیر و غیرقابل اطمینان است.     

در این بین، «چین» نمونه بارزی از کشوری است که توسعه صنعت هوافضای خود را از «مهندسی معکوس» و «نسخه‌برداری» شروع کرد اما در چرخه مهندسی معکوس باقی نماند. این کشور امروزه به موازات توسعه سامانه‌های خود، زیرساخت‌های صنعت هوافضای خود را نیز توسعه داده و توانسته است «ساختار» و «نظام» طراحی و تولید را در چین توسعه دهد.           

[i] نمونه‌ای از این آزمایش‌ها در شماره‌های 80 و 81 ماهنامه صنایع هوافضا ذیل مقاله معرفی مؤسسه سنیماش روسیه ارائه شدند.

[ii] EMC Laboratory

[iii] MAI

[iv] MIT

[v] CALTEC

[vi]  Purdue

[vii] Georgia Tech

[viii]  Embry-Riddle

[ix]  Maryland