10 دقیقه
پایان یک دوران: برنامه هدایت‌شده خروج ایستگاه ISS
برای یک ربع قرن متوالی، انسان‌ها در مدار پایین زمین بر روی ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS) زندگی و کار کردهاند. این آزمایشگاه بینالمللی که با همکاری ایالات متحده، روسیه، اروپا، کانادا و ژاپن ساخته و بهره‌برداری شده، از زمان پرتاب نخستین ماژول‌ها در سال 1998 و آغاز اشغال مستمر در نوامبر 2000 تاکنون یک نمونه بی‌نظیر موفق از همکاری جهانی بوده است. در سال 2030 ناسا با کاهش عمدی مدار ایستگاه، آن را به سمت بازورود کنترلشده روی یک منطقه دورافتاده اقیانوس آرام جنوبی هدایت خواهد کرد. این برنامهٔ خروج از مدار پایانِ یک فصل در تاریخ پروازهای انسانی و آغاز رسمی گذار مدیریت‌شده به سکویهای مداری جدید را نشان می‌دهد.
خروج از مدار یک سازهٔ پیچیده و مسکونی مانند ISS شبیه یک تصادف سینمایی نیست، بلکه یک فرایند مهندسی دقیق و زمان‌بندی‌شده است. طی ماه‌ها و سال‌ها، ناسا و آژانس‌های شریک ارتفاع ایستگاه را کاهش میدهند، سخت‌افزارهای غیرضروری را انتقال یا دفع می‌کنند و از سامانه‌های پیشرانش برای هدفگیری ایستگاه به سمت منطقهٔ برخورد تعیین‌شده استفاده خواهند کرد — منطقه‌ای که اغلب «پوینت نِمو» یا قطب ناممکن‌الوصول اقیانوسی خوانده میشود. یکی از شرکت‌هایی که برای پشتیبانی از جنبه‌هایی از عملیات خروج انتخاب شده، شرکت SpaceX است؛ این انتخاب نشان‌دهندهٔ نقش محوری روزافزون ارائه‌دهندگان تجاری در عملیات مدار پایین زمین است.
میراث علمی و اهمیت پژوهش در میکروجاذبه
نماد ایستگاه فضایی بینالمللی دارای پرچم‌های کشورهای امضاکنندهٔ اولیه است
در طول دورهٔ خدمت خود، ایستگاه بیش از 4,000 آزمایش میزبانی کرده و بیش از 4,400 مقالهٔ داوری‌شده در رشته‌های مختلف منتشر شده است. محیط میکروجاذبهٔ ایستگاه، قرار گرفتن در معرض خلأ، چرخه‌های حرارتی گسترده و سطوح تابش افزایش‌یافته آزمایش‌هایی را ممکن ساخته که روی زمین غیرقابل انجام بودند. از موارد برجسته می‌توان به درک بهتر الکتریسیتهٔ صاعقه‌ها، پیشرفت در تکنیک‌های بلوردهی دارویی که به توسعهٔ درمان‌های ضدسرطان کمک می‌کند، اجرای توالی‌یابی DNA در مدار و پیشرفت‌هایی در رشد بافت‌های زیستی پیچیده مانند ساختارهای اولیهٔ شبکیه اشاره کرد. دانشمندان مواد با استفاده از میکروجاذبهٔ پایدار تولید الیاف نوری فوق‌العاده خالص و آلیاژهایی با خلوص بالاتر را بهبود داده‌اند؛ در حالی که مطالعات احتراق دانش ما را دربارهٔ رفتار شعله در غیاب همرفت ناشی از گرانش عمیق‌تر کرده است.
پژوهش در میکروجاذبه هدفی انتزاعی نیست؛ این تحقیقات سودمندی‌های آشکاری برای زمین دارند. فرایندهای دارویی که منجر به بلورهای خالص‌تر می‌شوند می‌توانند به فرمولاسیون‌های بهتر دارویی بیانجامند. روشهای تولید زیستی که در فضا آزموده می‌شوند، اطلاعات عملی برای فعالیت در مناطق دورافتاده یا محیط‌های سخت زمینی فراهم می‌آورند. و آزمایش‌های مبتنی بر فیزیک مدل‌هایی را اصلاح می‌کنند که از فناوری ماهوارهای، علوم جوی و اخترفیزیک پشتیبانی می‌کنند. تجربهٔ ISS نشان داد که حضور انسانی بلندمدت بازده علمی را افزایش می‌دهد زیرا امکان انجام آزمایش‌های دستی، رفع اشکال در زمان واقعی و توسعهٔ تکرارشوندهٔ محموله‌ها را فراهم می‌کند.
چرا بازنشستگی ISS و چگونگی انتقال به پلتفرمهای جدید
حفظ ISS بر دوش تعهدات پیوستهٔ لجستیکی و مالی آژانس‌های شریک و تأمین‌کنندگان تجاری استوار بوده است. با گذشت زمان، سختافزار ایستگاه فرسوده میشود و ریسکهای مرتبط با یکپارچگی ساختاری و سامانه‌ها افزایش می‌یابد. نگهداری ایستگاه نیازمند هزینه‌های مکرر برای قطعات یدکی، بالا آوردن مجدد مدار (reboost) و سامانه‌های ایمنی است. آژانسها باید هزینهٔ ادامهٔ عملیات را در برابر ارزش سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های نسل بعدی بسنجند.
ناسا و شرکای بینالمللی در حال ترک نکردن مدار پایین زمین نیستند؛ در واقع راهبرد خود را از مالکیت و مدیریت دولتی یک ایستگاه بزرگ و بلندمدت به سمت اقتصاد مختلطی که شامل پلتفرمهای تجاریِ متعلق به بخش خصوصی و بهره‌برداری‌شده توسط آن‌ها به‌همراه خرید خدمات توسط دولت است، تغییر میدهند. از سال 2021 ناسا به چندین تیم تجاری بودجهٔ توسعه اعطا کرده تا مفاهیم ایستگاههای خصوصی را تسریع کند. این شراکت‌های دولتی-خصوصی هدف دارند که آزمایشگاه‌های مداری تجاری را فراهم کنند که بتوانند خدمهٔ چهارنفری را برای مأموریت‌های طولانی‌تر میزبانی کرده و مطابق استانداردهای ایمنی و پژوهشی ناسا عمل کنند.
در سپتامبر 2025، ناسا پیش‌نویس فراخوانی برای فاز دوم شراکت‌های تجاری مدار پایین زمین منتشر کرد. ارائه‌دهندگان منتخب بودجه‌ای برای تکمیل نقاط عطف طراحی حیاتی و نشان‌دادن عملکرد با خدمهٔ چهار نفره برای حداقل 30 روز در مدار دریافت خواهند کرد. پس از آن که طراحی‌ها گواهی و پذیرش ناسا را کسب کنند، این آژانس می‌تواند مأموریت‌ها و خدمات پژوهشی را به‌صورت قراردادی خریداری کند — دقیقاً شبیه ترتیبات فعلی حمل‌ونقل بار و خدمه با SpaceX و Boeing. برای دستیابی به یک انتقال روان، لازم است ایستگاههای تجاری عملیاتی و دارای گواهی‌نامه باشند تا قبل از بازنشستگی ISS تداوم حضور انسانی و ظرفیت‌های پژوهشی حفظ شود.
در حالی که ایستگاههای تجاری غربی و بینالمللی در حال توسعه‌اند، چین به بهره‌برداری از ایستگاه تیانگونگ ادامه خواهد داد؛ تناسبی سه‌نفره که چندین سال است به‌طور پیوسته خدمه دارد. اگر رشتهٔ اشغال ISS در سال 2030 پایان یابد، تیانگونگ طولانی‌ترین دورهٔ اشغال مستمر در بین ایستگاههای درحال‌عمل را به خود اختصاص خواهد داد.
ملاحظات فنی، ایمنی و زیست‌محیطی هنگام خروج از مدار
خروج کنترلشدهٔ ISS نیازمند مهندسی سامانه‌ای دقیق، هماهنگی بینالمللی و ارزیابی‌های زیست‌محیطی است. گام‌های کلیدی فنی شامل حذف ایمن یا دفع کنترلشدهٔ آزمایش‌ها و مصرفی‌های متصل به خارج از بدنه، ایمنسازی مواد و سوخت‌های خطرناک، و اجرای دمش‌های پیشرانهٔ کنترلشده برای کاهش پریژِ (نزدیک‌ترین نقطهٔ مدار به زمین) است. بازورود نهایی به‌گونه‌ای طراحی میشود که بقایای باقیمانده در بخش دورافتادهٔ اقیانوس آرام جنوبی، معروف به گورستان فضاپیماها، سقوط کنند. این رویکرد خطر برای انسان و ملک را به حداقل می‌رساند و از دستورالعمل‌های حفاظتی سیاره‌ای و زیست‌محیطی پیروی می‌کند.
از منظر ایمنی، برنامه‌ریزی مأموریت موضع‌هایی دربارهٔ کاهش آلودگی مداری (مدیریت زباله‌های فضایی)، اجتناب از برخورد با ماهواره‌های فعال و برنامه‌های اضطراری در صورت وقوع خرابی قطعات که فرایند نزول را پیچیده کند، اتخاذ خواهد کرد. آژانسها همچنین باید نگرانی‌های زیست‌محیطی بلندمدت مرتبط با هر گونه انتشار شهابی (plume) و اثرات برخورد بقایا با اقیانوس را بررسی کنند، اگرچه بررسی‌های پیشین و عملیات‌های مشابه نشان می‌دهد که این تأثیرات محلی و محدودند و در مقایسه با فعالیت‌های گستردهٔ دریایی انسانی بسیار کم‌اهمیت‌اند.
آیندهٔ پژوهش در مدار پایین زمین و فرصت‌های تجاری
تجاری‌سازی مدار پایین زمین مدلهای جدیدی برای پژوهش، تولید و گردشگری فضایی ایجاد می‌کند. ایستگاههای برنامه‌ریزی‌شده بر مدولار بودن، خدمات‌دهی در مدار و تدارکات مقرون‌به‌صرفه تأکید دارند. ارائه‌دهندگان تجاری بازارهایی در توسعهٔ دارویی، تولید در میکروجاذبه، رصد زمین، تولید محتوای رسانه‌ای و آموزش فضانوردان متصورند. برای پژوهشگران، دسترسی به پلتفرمهای مداری می‌تواند از مدل متمرکز مبتنی بر گرنت به سمت خدمات مبتنی بر پرداخت-به-ازا، قراردادهای پژوهشی مشارکتی و همکاری‌های دولتی-خصوصی منتقل شود.
حفظ تداوم حوزه‌های تحقیقاتی حیاتی یک اولویت است. تحقیقاتی که نیازمند حضور انسان درازمدت هستند — مانند مطالعات فیزیولوژی انسانی برای مأموریت‌های دوردست — باید بدون وقفه به پلتفرمهای جدید منتقل شوند. ناسا قصد دارد زمان پژوهشی و خدمات مأموریتی را از ایستگاههای تجاری تاییدشده خریداری کند تا برنامه‌های علمی ضروری برای اهداف اکتشافی، از جمله آماده‌سازی برای مأموریت‌های ماه و مریخ، حفظ شوند. این خریدها به‌علاوه می‌تواند به تداوم مجموعه‌ای از داده‌ها و نمونه‌های آزمایشی کمک کند که برای پیشرفت فناوریهای مربوط به اکتشاف عمیق فضا حیاتی‌اند.
دیدگاه کارشناسی
من مهندس هوافضا هستم که در ساخت انواع سخت‌افزارها و آزمایش‌ها برای ISS نقش داشته‌ام. بهعنوان عضوی از جامعهٔ فضایی برای بیش از سی سال و 17 سال سابقهٔ همکاری با ناسا، دیدن پایان ISS برایم دشوار خواهد بود. این سازه نه تنها یک بستر فنی بود، بلکه یک مدرسهٔ عملی برای طراحی سیستم‌های بینالمللی در مدار نیز به‌شمار می‌رفت.
دکتر النا مورالس، یک مهندس ارشد سامانهٔ خیالی با دهه‌ها تجربه در برنامه‌های پرواز انسانی، دیدگاهی عملی ارائه می‌دهد: «ISS به ما آموخت چگونه سامانه‌های بینالمللی را در مدار اداره کنیم و چگونه تکرار سریع وقتی انسان‌ها در محل حضور دارند، کار می‌کند. بازنشستگی ایستگاه تصمیمی بالغ است که با مدیریت ریسک همراه است. چالش کنونی تبدیل درس‌های آموخته‌شده به عملیات‌های تجاری است به‌طوری‌که بازده علمی ISS را حفظ یا افزایش دهند و در عین حال هزینه‌های جاری را کاهش دهند.»
این ارزیابی بازتاب یک دیدگاه رایج در جامعهٔ فضایی است: بازنشستگی یک دارایی شاخص ممکن است دردناک باشد، اما ظرفیت نوآوری و رشد مقرون‌به‌صرفه در اقتصاد مداری نوظهور را باز می‌کند. از منظر رقابتی، این گذار فرصت‌هایی برای شرکت‌های جدید و مدلهای کسب‌وکار نوآورانه فراهم می‌آورد که می‌توانند نقش‌های تامین‌کنندهٔ زیرساخت، سرویس‌دهندهٔ علمی و بستر تولید صنعتی در فضا را ایفا کنند.
نتیجه‌گیری
در سال 2030 ایستگاه فضایی بینالمللی به‌صورت کنترلشده وارد جو خواهد شد و فصل 25 سالهٔ اقامت انسانی مداوم در مدار پایین زمین را به پایان خواهد برد. میراث علمی ایستگاه بسیار گسترده است؛ این سازه به توسعهٔ زیست‌فناوری، علم مواد، رصد زمین و فیزیک بنیادی کمک‌های چشمگیری کرده است. برنامهٔ خروج حاصل مهندسی دقیق و برنامه‌ریزی برنامه‌ای است و نمادی از تغییر راهبردی به سمت زیرساخت‌های مداری توزیع‌شده و تجاری است. با ورود ایستگاههای تجاری جدید و صدور گواهی برای پلتفرمهای عملیاتی، پژوهش و حضور انسانی در مدار پایین زمین ادامه خواهد یافت، اما با مدلهای مالکیت نوین و فرصت‌های گسترش‌یافته برای کشف علمی. در این میان، هر کسی که فرصت دارد باید در شب‌های صاف به آسمان نگاه کند و از این دستاورد انسانی شگفت‌انگیز — شاهدی درخشان و در حرکت بر همکاری بینالمللی و کنجکاوی علمی — قدردانی کند.
منبع: sciencealert
نظرات