9 دقیقه
اسپیسایکس تصاویر جدیدی از نمای داخلیِ نمونهٔ HLS استارشِیپ — نسخهٔ سیستم فرود انسانی که برای انتقال فضانوردان از مدار ماه به سطح آن طراحی شده — منتشر کرده است. این رندرها بر وسعت بالقوهٔ این فضاپیما تأکید دارند: چهار فضانورد در کنار پنجره‌ها نشسته‌اند و فضای کافی برای حرکت، کار و ذخیرهٔ محموله دیده میشود. این تصاویر در حالی منتشر می‌شوند که ناسا خود را برای مأموریت آرتمیس ۳ آماده میکند؛ مأموریتی که هدفش بازگرداندن انسان به سطح ماه است.
فضا برای کار و زندگی: نوعی جدید از فرودگر ماه
تصاویر منتشرشده بر کابین استارشِیپ HLS که برای یک فرودگر ماه به‌طور استثنایی جادار به‌نظر می‌رسد، تأکید می‌کنند. طراحی HLS اسپیسایکس حدود ۱۰ متر قطر دارد که به تیم خدمه حجم سکونتی قابل‌توجهی نسبت به ماژول‌های فرود آپولو می‌بخشد. این اختلاف در حجم قابل سکونت (habitable volume) تنها یک تغییر ظاهری نیست؛ بلکه نوع نحوهٔ برنامه‌ریزی مأموریت، آماده‌سازی لباس‌ها (suit donning)، و جای‌دهی تجهیزات علمی و نمونه‌ها (sample containment) را دگرگون میکند.
اسپیسایکس در توضیحات مأموریت خود اشاره کرده که استارشِیپ میتواند افرادِ بیشتری را منتقل کند و محموله‌هایی با ابعاد و وزن بسیار بزرگتر از فرودگر آپولو پذیرا باشد — قابلیتی که میتواند نحوهٔ استقرار تجهیزات، زیستگاهها و آزمایش‌ها در قطب جنوبی ماه را متحول سازد. به‌عنوان مثال، امکان آوردن اجزای زیستگاه‌های پیش‌ساخته، ماژول‌های آزمایشگاهی بزرگتر، یا بخش‌های یک رور علمی در یک پرواز واحد، ابعاد جدیدی از برنامه‌ریزی علمی و لجستیک را فراهم میآورد.
در یک نگاه عملیاتی، کابینِ جادار به معنی توانایی حفظ عملیات بلندمدت‌تر، کاهش پیچیدگی انتقال تجهیزات بین مدار و سطح و افزایش ایمنی خدمه در طول آماده‌سازی‌ها و برگرداندن نمونه‌هاست. از منظر مهندسی سیستمهای پشتیبانی حیاتی (life-support)، افزایش حجم داخلی این امکان را می‌دهد که سیستمهای تصفیه هوا، ذخیرهٔ انرژی و کنترل دما با ظرفیت و انعطاف‌پذیری بیشتری طراحی شوند که به‌ویژه برای مأموریتهای طولانیتر اهمیت دارد.
چرا اندازه برای آرتمیس ۳ اهمیت دارد
تصور کنید از کپسول اوریون ناسا در مدار ماه به یک فرودگر جادار منتقل می‌شوید که فضای ایستادن، پنجره و ظرفیت بار قابل توجهی دارد — این همان وعدهٔ عملیاتی استارشِیپ HLS است. برای آرتمیس ۳ که قصد دارد فضانوردان را در ناحیهٔ قطب جنوبی ماه فرود آورد، حجم داخلیِ بیشتر به بهبود حرکت تیمی، پوشیدن و درآوردن لباس‌های فضایی (EVA suit)، و ذخیرهٔ امن ابزارها و نمونه‌ها کمک میکند.
ظرفیت بار بزرگتر به این معنی است که می‌توان حسگرهای زمین‌لرزه (seismometers)، قطعات رور، تجهیزات نمونه‌برداری حجیم‌تر و سامانههای پشتیبانی حیاتِ با مدت‌زمان عملکرد طولانیتر را در یک کمپین فرود واحد تحویل داد. این امر نه‌تنها هزینه و پیچیدگی پرتابهای متعدد را کاهش می‌دهد بلکه امکان اجرای آزمایش‌های هماهنگ و بزرگ‌مقیاس در یک بازهٔ زمانی معین را فراهم میآورد که میتواند بازده علمی مأموریت را افزایش دهد.
از منظر عملیاتی، فضای بیشتر داخلی فرصت‌هایی برای تمرینات پیش‌فرود، تفکیک محموله‌ها، آماده‌سازی نمونه‌ها برای بازگشت و نصب موقتی ابزارهای علمی را فراهم میکند. برای نمونه، تیم میتواند تجهیزات لرزه‌نگار را داخل فرودگر مونتاژ و تنظیم کند، یا اجزای رور را پیش‌از فرود نهایی آماده نماید تا زمان انجام فعالیت‌های سطوحی کاهش یابد و ریسک‌های متعدد مربوط به بیرون آوردن قطعات بزرگ از فضاپیما در سطح ماه کاهش یابد.
چالشهای فنی: سوختگیری مداری، پرتاب‌ها و فرود روی سطح سخت
با وجود رندرهای خوشبینانه، موانع فنی چشمگیری هنوز باقی است. یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها اثبات قابلیت سوختگیری مداری (orbital refueling) برای استارشِیپ است: برنامه‌ریزی فعلی نشان می‌دهد که فرود HLS به سطح ماه نیازمند مستقر کردن چندین تانکر در مدار خواهد بود و برای جمع‌آوری سوخت کافی پیش از ریزش-ترانس-قمر (trans-lunar descent) ممکن است تا ده پرتاب استارشِیپ لازم باشد. این کار مجموعهٔ پیچیده‌ای از رندِز-و و اتصال‌ها (rendezvous and docking)، انتقال سوخت ابرسرمایی (cryogenic propellant transfer) و مدیریت اتلاف حرارتی و تبخیر را پیش می‌نهد.
فرآیند سوختگیری مداری به فناوریهای پیشرفته‌ای نیاز دارد: اتصال دقیق در مدار، پمپ‌ها و خطوط انتقال که بتوانند مایع‌های بسیار سرد را با حداقل تلفات منتقل کنند، و روش‌هایی برای مقابله با boil-off و حفظ خلوص پروپلاندر در فضا. هر یک از این عناصر دارای مخاطرات و مطالعات مهندسی مفصل است، و تنها زمانی می‌توان روی قابلیت‌پذیری آن حساب کرد که چندین نمایش پروازی موفق و تکرارشونده وجود داشته باشد.
مسئلهٔ دیگر فرود کنترل‌شده روی سطح سخت ماه است. آزمایش‌های استارشِیپ تاکنون پروازهایی داشته‌اند که برخی با بازیابی نرم در اقیانوس پایان یافته‌اند؛ اما شواهد محکم از یک فرود زمینی دقیق و ایمن روی سطح سخت هنوز ارائه نشده است. فرود روی سنگ‌بسترهای ناهموار یا مناطق پودری و خاکیِ ماه نیازمند سیستمهای حسگری پیشرفته، الگوریتم‌های ناوبری و فرود دقیق (precision landing)، و مکانیزمهای ضربه‌گیر و پایه‌های فرود است که بتوانند با مواجهه با گردوغبار ماهی (regolith) و پخش شدن ذرات هنگام فرود مقابله کنند.
علاوه بر این، اثرات گردوغبار ماهی بر سامانه‌ها و ابزارهای فرود، آلودگی تجهیزات علمی و کارایی سامانههای حرارتی و اپتیکی مسئله‌ای است که باید در طراحی، آزمایش و توسعهٔ مأموریت لحاظ شود. فناوری‌هایی مانند Terrain Relative Navigation، LIDAR برای تشخیص موانع و الگوریتم‌های اجتناب از خطر (hazard avoidance) برای تضمین فرود ایمن در دامنهٔ قابل قبول، بخشی از بستهٔ فنی مورد نیاز هستند.
برنامهٔ زمانی و رقابت در سطح برنامه‌ای
ناسا هدف‌گذاری کرده که آرتمیس ۳ در بازهٔ زمانی ۲۰۲۸ انجام شود. در خصوص اینکه آیا استارشِیپ HLS تا آن زمان به‌طور کامل آماده خواهد بود یا خیر، ابهام وجود دارد. چالشهای توسعه، نیاز به زیرساختهای پرتاب و پدهای اختصاصی و پیچیدگی‌های اجرایی تاکنون سرعت کار روی سیستمهای پرتاب و فرود را کند کرده‌اند. علاوه بر این، تأمین خطوط پرتاب، تسهیلات سوختگیری و هماهنگی‌های بین‌سازمانی هم از عواملی هستند که می‌توانند برنامهٔ زمانی را تحت تأثیر قرار دهند.
همزمان، رهبری ناسا به استفاده از تامین‌کنندگان جایگزین نیز اشاره کرده است؛ مدیر موقت ناسا، شان دافی (Sean Duffy)، اعلام کرده سازمان ممکن است از گزینه‌هایی مانند بلو اوریجن نیز بهره ببرد که این نشان‌دهندهٔ تمایل برنامه برای داشتن افزونگی (redundancy) و تضمین موفقیت مأموریت است. رقابت برنامه‌ریزی میان پیمانکاران میتواند فشارهایی برای شتاب‌دادن به توسعه و افزایش قابلیت اطمینان ایجاد کند، اما همچنین به‌معنای تقسیم مخاطرات و ایجاد گزینه‌های جایگزین در صورت بروز تأخیر یا عدم موفقیت تکنیکی است.
در سطح قرارداد و خرید تکنولوژی، ناسا میتواند روش‌های چندپیمانکاری را دنبال کند که شامل ارزیابی همزمان چند طرح فرودگر، معیارهای قبول‌پذیری فنی و برنامه‌های آزمایشی گسترده میشود. این رویکرد میتواند شانس تحقق بازگشت انسان به ماه را افزایش دهد اما نیازمند بودجه، هماهنگی و زمان‌بندی دقیق است.
پیامدهای علمی و برنامه‌ای
اگر استارشِیپ HLS عملیاتی شود، معماری مأموریتی برای کاوش ماه میتواند به‌سرعت تغییر کند. فرودگرهای با ظرفیت بالا می‌توانند تعداد پرتابهای مورد نیاز برای انتقال تجهیزات علمی را کاهش دهند و چرخهٔ ایجاد حضور پایدار در ماه را شتاب بخشند. این به معنی توانایی نصب سازه‌های بزرگتر، ساخت و بهره‌برداری از زیستگاهها، استقرار شبکه‌های علمی گسترده و افزایش بازده نمونه‌برداری است.
با این حال، تا زمانی که سوختگیری مداری، فرودهای با دقت بالا و نمایشهای پروازی تکرارپذیر به یک رویهٔ عادی تبدیل نشوند، استارشِیپ همچنان یک مفهوم امیدوارکننده اما تا حدی اثبات‌نشده در بازگشت ناسا به ماه باقی خواهد ماند. جامعهٔ علمی و برنامه‌ریزان مأموریت باید بین مزایای بالقوهٔ ظرفیت بالا و ریسک‌های فنی و زمانیِ توسعهٔ فناوری تعادل برقرار کنند.
از منظر برنامه‌ریزی علمی، استفاده از فرودگرهای بزرگ مانند استارشِیپ میتواند مسیر سریع‌تری برای نصب تاسیسات پایدار، اجرای مأموریتهای بلندمدت و افزایش بازده علمی فراهم آورد. این موارد شامل امکان آوردن زیرساختهای انرژی (مثلاً پنل‌های خورشیدی بزرگتر یا واحدهای مولد RTG)، مخازن سوخت برای عملیات سطحی آینده، و تجهیزات حفاری برای بررسی یخ‌های قطبی و منابع قابل استفادهٔ در سطح ماه (in-situ resources) میشود؛ همهٔ این‌ها می‌توانند پایهٔ یک حضور پایدار انسانی یا نیمه‌‌خودگردان در ماه را تشکیل دهند.
در نهایت، استارشِیپ HLS پتانسیل دارد تا نقش یک شتاب‌دهندهٔ زیست‌محیطی و علمی در برنامهٔ بازگشت به ماه ایفا کند؛ اما این امر منوط به اثبات قابلیت‌های کلیدی و تداوم نمایشهای فنی است. تا آن زمان، ترکیبی از نوآوری‌های مهندسی، آزمایش‌های میدانی متعدد و رویکردهای چندپیمانکاری برای کاهش ریسک و تضمین موفقیت مأموریتهای آینده حیاتی خواهد بود.
منبع: smarti
ارسال نظر