چالش های پیش روی ناسا در پرتاب دومین ماموریت به مقصد ماه
نقشه: بعد از به انتها رسیدن ماموریت «آرتمیس1»، ناسا به دو سال زمان نیاز دارد تا فضانوردان را به اطراف ماه بفرستد اما چالش های بسیاری بر سر راه رسیدن به این هدف وجود دارد.
به گزارش نقشه به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، فرود موفقیت آمیز کپسول «اوریون»(Orion) در روز یکشنبه ۱۱ دسامبر، بعضی از اجزای حیاتی مورد نیاز برای مأموریت ماه «آرتمیس۲» (Artemis ۲) ناسا را که مقرر است در سال ۲۰۲۴ پرتاب شود، بازگرداند اما امکان دارد رسیدن به این هدف برای ناسا سخت باشد.
آرتمیس۱ که اولین مأموریت ناسا از مجموعه مأموریت های طراحی شده برای بازگرداندن بشر به سطح ماه به حساب می آید، حالا کامل شده است. کپسول بدون سرنشین اوریون روز یکشنبه در اقیانوس آرام فرود آمد و مأموریت ۲۵.۵ روزه خودرا به مدار ماه و بازگشت از آن به پایان رساند.
آرتمیس۱ در ۱۶ نوامبر از «مرکز فضایی کندی»(KSC) ناسا در فلوریدا، طی اولین مأموریت موشک جدید و بزرگ «سامانه پرتاب فضایی»(SLS) ناسا به فضا پرتاب شد. بااینکه نمایش قدرت سامانه پرتاب فضایی چندین بار پس از تاریخ پرتاب در نظر گرفته شده آن در سال ۲۰۱۷ به تعویق افتاد اما این موشک در رساندن کپسول اوریون به مدار زمین بسیار عالی عمل کرد.
با عنایت به این که مأموریت آرتمیس۱ هم اکنون به پایان رسیده، تمرکز عمومی به سرعت بر مرحله بعدی برنامه متمرکز می شود که پرواز خدمه است اما تا وقتی که چندین قطعه در جای خود قرار نگیرند و یک فضاپیما و وسیله پرتاب کاملا مونتاژشده آماده نشود، این هدف تحقق نمی یابد. بااینکه مهندسان و پیمانکاران ناسا مشغول ساختن عناصر مختلف سامانه پرتاب فضایی هستند که مقرر است آرتمیس۲ را به فضا پرتاب کند اما اجزای کلیدی متعلق به مأموریت آرتمیس۱ باردیگر استفاده می شوند و ابتدا باید مجموعه ای از آزمایش های تایید صلاحیت را قبل از نصب شدن آنها روی فضاپیمای جدید انجام دهند. این کار مدتی زمان می برد.
تصمیم ناسا جهت استفاده مجدد از برخی سخت افزارهای پروازی اوریون زمانی گرفته شد که آرتمیس۱ هنوز با نام «ماموریت اکتشافی-۱»(EM-۱) شناخته می شد و برنامه سامانه پرتاب فضایی، سه سال کامل را بین دو پرتاب نخست در بر داشت. ناسا در پست سال ۲۰۱۷ خود که به بازیافت سخت افزار اوریون اشاره داشت، نوشت: ناسا درحال استفاده مجدد از جعبه های اویونیک ماژول سرنشین دار اوریون مأموریت EM-۱ برای پرواز بعدی است. سیستم های اویونیک و الکتریکی، سیستم عصبی وسایل پرتاب کننده هستند و فضاپیماها، سیستم های متعدد را به یک کل کارآمد پیوند می دهند.
آرتمیس۲ یا همان گونه که در آن زمان نامیده می شد، «ماموریت اکتشافی-۲»(EM-۲) ابتدا قرار بود روی یک موشک «بلاک ۱بی»(Block ۱B) پرواز کند که نسخه ارتقایافته و بزرگتر سامانه پرتاب فضایی مورد استفاده در آرتمیس۱ بود. در نظر گرفتن فاصله سه ساله بین مأموریت های EM-۱ و EM-۲ به این منظور بود که زمان را برای ارتقای پلت فرم پرتاب و پشتیبانی از بلاک ۱بی فراهم آورد. انتظار نمی رفت که جدول زمانی تخمین زده شده ناسا برای حذف، نوسازی و نصب مجدد سخت افزار اویونیک کپسول اوریون، بر برنامه پرتاب تأثیر بگذارد.
تا سال ۲۰۱۸، اختصاص بودجه ناسا از طرف کنگره و تلاشهای ناسا برای تسریع پرتاب سامانه پرتاب فضایی، به تصمیم گیری برای ساخت دومین پلت فرم پرتاب به منظور پشتیبانی از پیکربندی های بزرگ تر موشک منجر گردید. این کار، برنامه های ارتقای پلت فرم پرتاب موجود را کنار گذاشت و تنها قادر به راه اندازی «بلاک۱»(Block ۱) بود. سه پرواز نخست سامانه پرتاب فضایی، برای پرواز در پیکربندی بلاک۱ تغییر یافتند. بااینکه این امر موجب کوتاه شدن فاصله استراحت بین مأموریت ها شد اما در نهایت به تصمیم گیری جهت استفاده مجدد از برخی تجهیزات اویونیک اوریون کمک کرد.
بر اساس گزارش «دفتر بازرسی کل ناسا»(OIG) در نوامبر ۲۰۲۲، «اداره مأموریت توسعه سیستم های اکتشافی»(ESDMD)، استفاده مجدد تجهیزات اویونیک غیر هسته ای را بعنوان مسیر حیاتی اولیه برای مأموریت آرتمیس۲ در نظر می گیرد. در مجموع، کار آماده سازی بین مأموریت ها حدود ۲۷ ماه طول می کشد. این گزارش توضیح می دهد که مسیر بحرانی، توالی کارها است که حداقل مدت زمان لازم برای تکمیل یک پروژه را تعیین می کند. به صورت خلاصه، آرتمیس۲ تنها زمانی می تواند راه اندازی شود که زمان برترین کار در لیست بررسی مهندسان تکمیل شود. این کار احیانا پردازش و نصب مجدد سخت افزار آرتمیس۱ خواهد بود.
واژه غیر هسته ای در این مورد، به زیرمجموعه ای از سخت افزارهای اوریون اشاره می کند. این تجهیزات در مقابل اویونیک های هسته ای قرار دارند و به تمایز بین بعضی از مواردی کمک می کنند که در اولین پرواز فضاپیما باردیگر استفاده می شوند یا نمی شوند.
یکی از مهندسان ناسا به اسپیس توضیح داد: رابطهایی وجود دارند. بنابراین، برداشتن و نصب جعبه های اویونیک روی کپسول اوریون مأموریت آرتمیس۲، بیشتر شبیه به انتقال دادن دفتر کار از یک اتاق به اتاق دیگر است تا برداشتن دیوارهای خشک. در هر حال، این قطعات قبل از نصب شدن در اوریون برای مأموریت آرتمیس۲ باید آزمایش شوند.
با تکمیل آرتمیس۱ و بازگشت اوریون به زمین، تکنسین ها حالا کپسول و سیستم های آنرا بررسی خواهند کرد تا مشخص کنند که در پرواز چقدر خوب عمل می کند. خیلی از آزمایش ها برای آرتمیس۱، روی قرار گرفتن در معرض تشعشعات متمرکز بودند. نزدیک به ده ها تشعشع سنج فعال و غیرفعال نیز در سرتاسر کپسول پراکنده شده اند.
تابش در فضا می تواند تأثیرات قابل توجهی را بر سیستم های پرواز و سیستم های بیولوژیکی داشته باشد. بنابراین، هنگام طراحی یک فضاپیما، تلاشهای گسترده ای برای حفاظت از سرنشینان و سخت افزارها در مقابل تشعشعات صورت می گیرد. ناسا بیش از ۲۰ سال است که در «ایستگاه فضایی بین المللی»(ISS)، اثرات ریزگرانش و تشعشعات را بر بدن انسان مطالعه می کند. با این حال، سطوح تابش در اعماق فضا و اطراف ماه، خیلی بیشتر از مدار پایین زمین است که ایستگاه فضایی بین المللی در آن فعالیت می کند.
اوریون در اولین سفر خود به دور ماه، نسبت به هر فضاپیمایی که تا حالا برای حمل انسان طراحی شده است، دورتر از زمین پرواز کرد. این کپسول فضایی در ۲۸ نوامبر به مسافت ۴۳۲۲۱۰ کیلومتری رسید و رکورد مأموریت «آپولو۱۳»(Apollo ۱۳) را که نزدیک به ۳۲۱۸۶ کیلومتر بود، شکست. به قول «آژانس فضایی اروپا»(ESA)، ناسا می خواهد بدون ارائه هر گونه یافته ای از داده های پرواز آرتمیس۱، چهار فضانورد را طی مأموریت آرتمیس۲ در مسیری به دور ماه بفرستد و به حداکثر ارتفاع ۸۸۸۹ کیلومتری از سطح ماه برسد. این امر موجب می شود که آنها در رتبه دوم بعد از فضانوردان آپولو۱۳ قرار بگیرند که در حین عیب یابی یک فاجعه که مانع از فرود برنامه ریزی شده آنها روی ماه شده بود، از زمین دورتر شدند.
برخلاف آرتمیس۱، سرنشینان اوریون در آرتمیس۲ از نظر فنی وارد مدار ماه نخواهند شد. در اولین سفر اوریون به ماه، مرحله هسته سامانه پرتاب فضایی، کپسول و «مرحله پیشرانه برودتی موقت»(ICPS) را به مدار زمین پرتاب کرد و مرحله پیشرانه برودتی موقت، یک تزریق سوخت را انجام داد تا اوریون را در راه ماه قرار دهد. سپس، اوریون در یک مدار رتروگراد قرار گرفت و از ۲۵ نوامبر تا اول دسامبر در آنجا باقی ماند. در پنجم دسامبر، کپسول با روشن کردن موتور خود که در طول پرواز از نزدیکی ماه انجام شد، بازگشت به سمت زمین را شروع کرد. مأموریت آرتمیس۱ در مجموع حدود ۲۵.۵ روز به طول انجامید.
خدمه آرتمیس۲ نمی توانند از مأموریت خود زیاد لذت ببرند. دومین سفر ماه اوریون مقرر است بیش از ۱۰ روز زمان ببرد. اوریون بعد از دور زدن های طولانی در اطراف زمین، در مسیری قرار می گیرد که از پرواز در نزدیکی ماه برگردد.
«مایک سارافین»(Mike Sarafin)، مدیر مأموریت آرتمیس۱ در نشست روز ۲۸ نوامبر توضیح داد: از نظر طول مأموریت آرتمیس۲، ما به دنبال آزمایش پرواز خدمه به مدت ۱۰.۵ روز هستیم. چهار فضانورد در یک مدار بیضوی پرواز خواهند کرد تا عملکرد سیستم پشتیبانی حیات را ثابت کنند و یک نمایش عملیاتی را در سطح بالایی انجام دهند. سپس در انتها این پرواز یک روزه بالای زمین، اوریون اساسا یک مانور تکمیل مأموریت را انجام می دهد و از ماژول خدمات برای انجام دادن مانور تزریق فراقمری استفاده می نماید. بعد از آن، اوریون خودرا در راه بازگشت قرار می دهد.
هم اکنون، ناسا سال ۲۰۲۴ را برای پرتاب آرتمیس۲ هدف قرار داده است. با این حال، اگر ساعت انتقال جعبه های اویونیک اوریون از لحظه فرود شروع شود، هدف آژانس در سال ۲۰۲۴ را به سال ۲۰۲۵ می رساند. مأموریت بعدی که آرتمیس۳ است، به هیچ یک از سخت افزارهای پروازی آرتمیس۲ وابسته نیست. در هر حال، این هدف به مجموعه ای از نقاط عطف دیگر نیز بستگی دارد و بعید است این مأموریت که هم اکنون برای سال ۲۰۲۵ برنامه ریزی شده است، بموقع شروع شود.
آرتمیس۳ برای فرود خدمه روی سطح ماه و به صورت ویژه، قطب جنوب ماه طراحی شده است. این مأموریت به یک سیستم فرود برای بردن خدمه به ماه و از سطح ماه به زمین نیاز دارد که فضاپیمای «استارشیپ»(Starship) شرکت «اسپیس ایکس»(SpaceX) است و همچنین، لباس های فضایی جدید که در حین پیاده روی روی ماه یا «فعالیت های برون ناوی»(EVAs) پوشیده می شوند. آماده شدن بموقع همه این موارد برای فرود آمدن روی ماه در سال ۲۰۲۵، یک شاهکار بزرگ برای ناسا و شرکای آن خواهد بود.
همچنین، ناسا می خواهد یک ایستگاه فضایی کوچک به نام «دروازه ماه»(Lunar Gateway) را در مدار ماه بعنوان بخشی از برنامه آرتمیس بسازد. ساخت بموقع دروازه ماه به عوامل بسیاری بستگی دارد که همچون آنها میتوان به یک موشک قوی برای پرتاب ماژول های مختلف ایستگاه و یک برج پرتاب برای پشتیبانی از آن موشک اشاره نمود. ناسا موشک «فالکون هوی»(Falcon Heavy) اسپیس ایکس را برای پرتاب اولین اجزای دروازه ماه در اواخر سال ۲۰۲۴ برگزید اما نیاز خودرا به بلاک ۱بی و سایر تغییرات ارتقایافته برای پرتاب ماژول های ایستگاه و سخت افزارهای مورد نیاز برای اقامت بلندمدت در ماه نیز اعلام نموده است.
ساخت و ساز دومین پلت فرم پرتاب به نام «ML-۲» که برای پشتیبانی از موشک های آینده مورد نیاز خواهد بود، هنوز شروع نشده است. بعد از اختصاص بودجه کنگره برای برج پرتاب دوم، ناسا شرکت «بکتل»(Bechtel) را بعنوان پیمانکار اصلی پروژه برگزید. حالا بعد از گذشت چند سال، این تعهد هنوز در مراحل طراحی و برنامه ریزی است و احیانا ۲.۵ برابر بیشتر از آنچه در ابتدا پیشبینی شده بود، هزینه خواهد داشت. هزینه آن احیانا در مجموع نزدیک به یک میلیارد دلار خواهد بود.
گزارش دفتر بازرسی کل ناسا در ژوئن ۲۰۲۲ نشان داده است که ML-۲ احیانا تا آخر سال ۲۰۲۶ جهت استفاده عملیاتی آماده نخواهد بود و اولین پرتاب ممکن برای بلاک ۱بی را برای سال ۲۰۲۷ پیشبینی می کند. در این گزارش آمده است: تا مه ۲۰۲۲، کار طراحی ML-۲ هنوز ناقص بود و مقامات شرکت بکتل انتظار ندارند که ساخت و ساز تا سه ماهه نخست سال مالی ۲۰۲۳ شروع شود. بکتل تخمین می زند که برای تکمیل الزامات قرارداد و ارائه یک ML-۲ عملیاتی، به ۵۷۷.۱ میلیون دلار دیگر نیاز خواهد داشت که کل هزینه پیشبینی شده سازه را به ۹۶۰.۱ میلیون دلار و تاریخ تحویل را از مارس ۲۰۲۳ به اکتبر ۲۰۲۵ می رساند. ما انتظار داریم هزینه ها افزایش یابند برای اینکه چالش های فنی اجتناب ناپذیری هنگام شروع ساخت ML-۲ ایجاد خواهند شد.
حالا، فرود موفقیت آمیز آرتمیس۳ روی ماه امکان دارد لزوما به این بستگی نداشته باشد که آیا هیچ یک از اجزای دروازه ماه برای پشتیبانی از مأموریت، بموقع در دسترس خواهند بود یا خیر. ناسا در سال ۲۰۲۱، قرارداد سیستم فرود انسانی را به منظور ساخت یک فرودگر قمری برای برنامه آرتمیس، با اسپیس ایکس منعقد کرد. این قرارداد برپایه فضاپیمای استارشیپ این شرکت منعقد گردید که هم اکنون هنوز در دست توسعه است. موشک «سوپر هوی»(Super Heavy) اسپیس ایکس که برای پرتاب فضاپیمای استارشیپ مورد نیاز است، بعد از عملیاتی شدن، قوی تر، ارزان تر و سریع تر از سامانه پرتاب فضایی خواهد بود و قابلیت استفاده مجدد خواهد داشت.
همچنین، انتظار می رود که استارشیپ با کمی سوخت گیری در طول مسیر بتواند به ماه برسد، به زمین بازگردد و نیازی به انتقال خدمه یا محموله بین وسایل نقلیه در طول مسیر نباشد. اولین کوشش برای پرتاب استارشیپ به مدار، اوایل سال ۲۰۲۳ پیشبینی شده است اما معلوم نیست که این فضاپیمای غول پیکر چه زمانی به صورت کامل عملیاتی می شود.
حتی اگر استارشیپ تا سال ۲۰۲۵ آماده شود، لباس فضایی که فضانوردان برای عبور از سطح ماه نیاز دارند، امکان دارد در آن زمان وجود نداشته باشد. در واقع، ناسا کمی در مورد لباس فضایی مشکل دارد. لباس های فضایی که هم اکنون برای ایستگاه های فضایی استفاده می شوند، بقایای دهه های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ هستند. شرکت «ILC Dover» در آن زمان، ۱۸ لباس فضایی را جهت استفاده در شاتل فضایی و در نهایت ایستگاه فضایی بین المللی ارائه کرد. از این تعداد، ۱۱ مورد باقی مانده که مابین ایستگاه فضایی بین المللی و «مرکز فضایی جانسون»(JSC) ناسا تقسیم شده اند.
گزارش دفتر بازرسی کل ناسا در سال ۲۰۱۷، این نگرانی را بوجود می آورد که موجودی فعلی لباس امکان دارد برای طول عمر ایستگاه فضایی کافی نباشد. در این گزارش آمده است: ناسا برای ادامه دادن پشتیبانی از نیازهای ایستگاه فضایی بین المللی با امکانات کنونی، تا سال ۲۰۲۴ با چالش روبه رو خواهد شد؛ چالشی که اگر عملیات ایستگاه تا سال ۲۰۲۸ تمدید شود، بشدت تشدید خواهد شد. مقامات ناسا در طول سال قبل بارها اظهار امیدواری کرده اند که حداقل تا سال ۲۰۳۰ با ایستگاه فضایی بین المللی کار کنند.
یک لباس فضایی کاملا متفاوت برای مأموریت های آرتمیس مورد نیاز است. گزارش دفتر بازرسی کل ناسا در سال ۲۰۱۸ حاکی از اینست که حتی لباس های جدید ارائه شده برای ایستگاه فضایی بین المللی، تحرک، دوام یا عملکردی را که مأموریت های سیاره ای یا قمری نیاز دارند، ارائه نمی دهند. همچنین، این گزارش بر نیاز ناسا برای آزمایش لباس های فضایی جدید در شرایط ریزگرانش یا پذیرش سطوح بالاتر خطر در طول مأموریت های اکتشافی آینده تاکید می کند که امکان دارد بر سلامت و ایمنی فضانوردان و موفقیت مأموریت تأثیر بگذارند.
در زمان انتشار آن گزارش، برنامه نمایش های فناوری ایستگاه فضایی بین المللی، آزمایش های لباس فضایی جدید را بین سالهای ۲۰۲۴ تا ۲۰۲۵ پیش بینی نمود.
یکی دیگر از گزارش های دفتر بازرسی کل ناسا که در ارتباط با سال قبل است، شک و تردید بیشتری را در مورد توانایی ناسا در رعایت کردن جدول زمانی اعلام شده ایجاد کرد. این گزارش نشان داده است که لباس های فضایی معروف به «xEMU»، یک دهه توسعه را به کندی پشت سر گذاشته اند و بیش از یک میلیارد دلار هزینه داشته اند.
در این گزارش آمده است: آژانس در تحقق این هدف با چالش های مهمی روبه رو شده و این برنامه، یک تاخیر ۲۰ ماهه داشته است. این تأخیرها ناشی از کمبود بودجه، اثرات کووید-۱۹ و چالش های فنی بوده اند. با عنایت به الزامات یکپارچه سازی، لباس ها تا آوریل ۲۰۲۵ آماده پرواز نخواهند بود.
ناسا یافته های گزارش دفتر بازرسی کل را جدی گرفت و آمادگی برای ایستگاه فضایی بین المللی و مأموریت آرتمیس را سرعت داد. در ژوئن سالجاری، ناسا شرکتهای «آکسیوم اسپیس»(Axiom Space) و «کالینز اروسپیس»(Collins Aerospace) را برای توسعه لباس های فضایی جدید در نظر گرفت و در سپتامبر، آکسیوم اسپیس را برای ارائه لباس هایی که فضانوردان روی سطح ماه خواهند پوشید، برگزید. همچنین، آکسیوم اسپیس به دنبال نصب ماژول خود در ایستگاه فضایی بین المللی تا سال ۲۰۲۴ است تا بعنوان هسته یک ایستگاه فضایی خصوصی جدید عمل کند و مأموریت "Ax-۱" را در آوریل سالجاری اجرا کرد که اولین مورد از معدود مأموریت های خصوصی سرنشین دار به مقصد ایستگاه فضایی بین المللی است. بدین ترتیب، امکان دارد این شرکت بتواند لباس فضایی خودرا در محیط ریزگرانش موجود در مدار پایین زمین آزمایش کند؛ در غیر این صورت، لباس فضایی در مأموریت آرتمیس۲ آزمایش می شود.
ناسا همچنان به صورت علنی در مورد پرتاب آرتمیس۲ در سال ۲۰۲۴ ابراز اطمینان می کند اما با عنایت به اسناد داخلی خود آژانس که خلاف این را نشان می دهند، امکان دارد مسئله زمان مطرح باشد. بنابراین، هرکسی که هم اکنون از دیدن آرتمیس۱ شگفت زده شده است، باید صبر داشته باشد و منتظر بماند تا سامانه پرتاب فضایی بعدی، آسمان را روشن کند.
این مطلب Go Map را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط در نقشه
نظرات بینندگان نقشه در مورد این مطلب