برنامه آرتمیس ناسا و گام‌های تازه برای بازگشت به ماه

ناسا در روز جمعه ۲۳ اکتبر، در یک نشست خبری در مرکز فضایی کندی در فلوریدا، تازه‌ترین وضعیت برنامه آرتمیس (Artemis) را اعلام کرد. این رویداد که «آرتمیس اکسیریشن» (Artemis Acceleration) نام گرفته بود، با حضور مدیرکل ناسا، معاون مدیرکل و مدیر برنامه آرتمیس برگزار شد. محور اصلی گزارش، جزئیات مأموریت آرتمیس ۳ و روند پیشرفت طرح بازگشت فضانوردان آمریکایی به ماه تا سال ۲۰۲۸ بود. آرتمیس تنها یک مأموریت نیست؛ چارچوبی چندلایه از فناوری، مهندسی، اقتصاد و سیاست است که می‌خواهد پس از نیم قرن، انسان را دوباره روی سطح ماه فرود آورد.

آرتمیس چیست و چرا اهمیت دارد

آرتمیس برنامه فضایی سرنشین‌دار ناسا با همکاری شرکای بین‌المللی است که هدف آن بازگرداندن انسان به ماه و برپایی حضور پایدار در آن است. آخرین باری که یک انسان روی ماه قدم گذاشت، دسامبر ۱۹۷۲ و مأموریت آپولو ۱۷ بود. پس از آن، همه مأموریت‌های سرنشین‌دار به مدار نزدیک زمین محدود شدند.

تفاوت بنیادین آرتمیس با آپولو در فلسفه آن است. آپولو یک «دویدن کوتاه» بود: چند سفر کوتاه برای اثبات توانمندی و بازگشت سریع. آرتمیس یک «ماراتن» است: ساختن زیرساخت، ایستگاه مداری، فرودگرهای قابل استفاده مکرر و در نهایت پایگاهی روی سطح ماه که بتواند به‌طور پیوسته کار کند. به بیان دیگر، آرتمیس ماه را نه به‌عنوان مقصد نهایی، بلکه به‌عنوان آزمایشگاه و پرشگاهی برای مریخ می‌بیند.

معماری مأموریت: از مدار زمین تا قطب جنوب ماه

برنامه آرتمیس زنجیره‌ای از مأموریت‌های به‌هم‌پیوسته است. بر پایه گزارش ناسا، آرتمیس ۲ نخستین پرواز سرنشین‌دار سامانه را انجام داد و در مسیر خود به سوی ماه، تصویری از هلال زمین ثبت کرد؛ تصویری که یادآور «طلوع زمین» معروف آپولو ۸ است و بار دیگر کوچکی و آسیب‌پذیری سیاره ما را به نمایش گذاشت.

آرتمیس ۳ که هدف آن میانه سال ۲۰۲۷ است، چهار فضانورد را به مدار نزدیک زمین می‌فرستد. این مأموریت هنوز شامل فرود روی ماه نیست، اما از نظر مهندسی یکی از حساس‌ترین گام‌ها است: آزمایش سامانه‌های ملاقات و پهلوگیری (rendezvous and docking) میان کپسول اوریون (Orion) و یکی یا هر دو فرودگر سرنشین‌دار بخش خصوصی، یعنی استارشیپ (Starship) شرکت اسپیس‌ایکس و بلو مون (Blue Moon) شرکت بلو اوریجین.

سپس نوبت آرتمیس ۴ است که در صورت پیشرفت مطلوب، در اوایل ۲۰۲۸ فضانوردان را نزدیک قطب جنوب ماه فرود می‌آورد. این نخستین فرود سرنشین‌دار پس از آپولو ۱۷ خواهد بود. هنوز روشن نیست کدام فرودگر در آرتمیس ۴ پرواز می‌کند؛ انتخاب به نتیجه آزمون‌های آرتمیس ۳ و سرعت توسعه هر دو سامانه بستگی دارد.

چرا پهلوگیری در مدار این‌قدر دشوار است

شاید ساده به نظر برسد: دو فضاپیما در فضا به هم می‌رسند و به هم متصل می‌شوند. اما در واقعیت، پهلوگیری یکی از پیچیده‌ترین عملیات‌های فضانوردی است. برخلاف آنچه در فیلم‌ها دیده می‌شود، فضاپیماها نمی‌توانند مستقیم به سمت یکدیگر «رانندگی» کنند؛ زیرا هر تغییر سرعت، مدار را تغییر می‌دهد.

مهندسان ابتدا باید «هم‌زمانی مداری» (orbital phasing) را برقرار کنند؛ یعنی دوره تناوب مداری دو جسم را چنان تنظیم کنند که در لحظه درست به یک نقطه مشترک برسند. سپس فاز نزدیک‌شدن آغاز می‌شود که در آن ناوبری نسبی با رادار و لیدار، سرعت بسته‌شدن (closing velocity) و راستای دقیق محورها کنترل می‌شود. در پایان، سازوکار پهلوگیری باید با دقت میلی‌متری قفل شود و نشتی نداشته باشد.

در آرتمیس ۳ مسئله پیچیده‌تر هم هست: اوریون باید با فرودگری پهلو بگیرد که ابعاد و جرم آن چند برابر کپسول است. جرم زیاد به معنای اینرسی بالا و پاسخ کند به فرمان‌ها است، مانند پارک کردن یک کشتی باری در کنار یک قایق کوچک.

اوریون، استارشیپ و بلو مون: سه فناوری، سه چالش

کپسول اوریون برای بقای انسان در محیط عمیق فضایی طراحی شده است: سپر گرمایی بزرگ برای بازگشت با سرعت نزدیک به ۱۱ کیلومتر بر ثانیه، سامانه پشتیبان حیات و توانایی تحمل تشعشعات فراتر از میدان مغناطیسی زمین.

استارشیپ برای فرود روی ماه به مرحله سوخت‌گیری در مدار نیاز دارد؛ یعنی انتقال سوخت سرماشدنی (cryogenic propellant transfer) میان دو فضاپیما. این فناوری هرگز در این مقیاس آزمایش نشده و یکی از گلوگاه‌های اصلی برنامه است. بلو مون نیز مسیر فنی متفاوتی را دنبال می‌کند و طراحی آن بر فرود نرم و دقیق در نواحی قطبی متمرکز است.

قطب جنوب ماه: هدفی با یخ و نور

انتخاب قطب جنوب ماه تصادفی نیست. در دهانه‌های این منطقه، مناطقی وجود دارد که میلیاردها سال است نور خورشید به آن‌ها نرسیده؛ این نواحی «مناطق همیشه‌سایه» (permanently shadowed regions) نامیده می‌شوند و دمای آن‌ها می‌تواند به ده‌ها درجه زیر صفر مطلق برسد. چنین برفریزهای طبیعی، مواد فرار و از جمله یخ آب را در خود نگه داشته‌اند.

یخ آب برای اکتشاف کلیدی است. آب آشامیدنی، اکسیژن تنفسی و حتی هیدروژن و اکسیژن به‌عنوان پیشران را می‌توان از آن به دست آورد. این ایده که «تولید درجا» (in-situ resource utilization) نام دارد، هزینه حمل مواد از زمین را به‌شدت کاهش می‌دهد. در همان حال، برخی برجستگی‌های نزدیک قطب تقریباً همیشه در آفتاب هستند و می‌توانند انرژی خورشیدی پایدار تأمین کنند. ترکیب نور همیشگی و یخ همیشگی، قطب جنوب را به بهترین نقطه برای یک پایگاه دائمی تبدیل می‌کند.

انگیزه‌ای فراتر از علم

ناسا در گزارش خود به صراحت از احساس فوریت سخن گفته است، زیرا چین نیز برنامه‌های مشابهی برای ماه دارد؛ از جمله مجموعه مأموریت‌های چانگ‌ای و طرح ساخت یک ایستگاه تحقیقاتی بین‌المللی در قطب جنوب ماه. مقامات نظامی و سیاسی آمریکا تأکید کرده‌اند که پیشی گرفتن در این رقابت تازه اهمیت دارد تا بتوانند «هنجارهای رفتار مسئولانه» در نزدیک‌ترین همسایه زمین را تعیین کنند.

این جمله نشان می‌دهد که اکتشاف ماه امروز تنها یک موضوع علمی نیست. تعیین قواعد دسترسی به منابع، مالکیت نواحی مورد مناقشه و استانداردهای ایمنی در فضا، پرسش‌هایی حقوقی و دیپلماتیک‌اند که پیش از آنکه فناوری به آن‌ها برسد، باید پاسخ داده شوند.

چالش‌ها و چشم‌انداز آینده

برنامه آرتمیس با موانع جدی روبه‌رو است: تأخیرهای پی‌درپی، هزینه‌های بالا، پیچیدگی سوخت‌گیری مداری و وابستگی به پیشرفت شرکت‌های خصوصی. با این حال، اگر زنجیره مأموریت‌ها به‌درستی پیش برود، نتیجه می‌تواند تغییری ساختاری در اکتشاف فضایی باشد: حضور انسان در ماه به‌صورت پیوسته، ساخت آزمایشگاه‌های علمی در محیط کم‌گرانش، آزمایش فناوری‌های بقا برای سفر به مریخ و شکل‌گیری یک اقتصاد فضایی نوپا.

نشست خبری ۲۳ اکتبر بیش از آنکه یک اعلان خبری ساده باشد، نشانه‌ای از یک مرحله گذار است: از طراحی و آزمایش به اجرا. ماه، پس از پنجاه سال سکوت، بار دیگر در مرکز توجه مهندسی و سیاست بشری قرار گرفته است.