برنامه فضایی آرتمیس، که با هدف بازگرداندن انسان به ماه آغاز شده است، اکنون با رویکردی نوآورانه در حال تکامل است. ناسا و شرکای بین‌المللی آن در نظر دارند تا با تغییر کاربری و ارتقاء ماژول‌های توسعه‌یافته برای این برنامه، از آن‌ها در ماموریت‌های فضایی آینده به مقاصد دیگر نیز بهره ببرند. این استراتژی، ضمن […]
برنامه فضایی آرتمیس، که با هدف بازگرداندن انسان به ماه آغاز شده است، اکنون با رویکردی نوآورانه در حال تکامل است. ناسا و شرکای بین‌المللی آن در نظر دارند تا با تغییر کاربری و ارتقاء ماژول‌های توسعه‌یافته برای این برنامه، از آن‌ها در ماموریت‌های فضایی آینده به مقاصد دیگر نیز بهره ببرند. این استراتژی، ضمن کاهش هزینه‌ها، امکان استفاده بهینه از فناوری‌های پیشرفته را فراهم می‌سازد و افق‌های جدیدی را در اکتشافات فضایی پیش رو قرار می‌دهد.
ایده‌ای نو در برنامه آرتمیس؛ استفاده مجدد از ماژول‌های اوریون برای تحقیقات فضایی
محققان فعال در برنامه فضایی آرتمیس به یک یافته جالب توجه دست پیدا کرده‌اند: به جای آنکه اجازه دهند یکی از بخش‌های اصلی فضاپیمای اوریون، موسوم به «ماژول خدمات اروپایی» (ESM)، پس از انجام ماموریت در جو زمین بسوزد و از بین برود، می‌توان با تغییر کاربری آن، از این ماژول برای انجام تحقیقات علمی ارزشمند بهره برد.
موشک قدرتمند «سیستم پرتاب فضایی» (SLS) که به عنوان پیشران اصلی برنامه آرتمیس انتخاب شده، قابلیت توسعه و ارتقا را دارد. در این میان، کپسول سرنشین‌دار «اوریون» به گونه‌ای طراحی شده که امکان استفاده مجدد از آن وجود دارد. اما این کپسول دارای یک بخش حیاتی به نام ESM است که به طور جدایی‌ناپذیر با آن یکپارچه شده است.
در یک مقاله علمی جدید، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان راهکارهایی را برای استفاده مجدد از ماژول‌های ESM شناسایی کرده‌اند. پیشنهاد اصلی آن‌ها این است که به جای رها کردن این ماژول‌ها برای سوختن در جو زمین طبق برنامه از پیش تعیین شده، از توانایی و قابلیت پیشرانش آن‌ها برای انجام ماموریت‌های تحقیقاتی علمی سودمند استفاده شود.
به نقل از یو تی، سازمان فضایی ناسا در نظر دارد تا در سال‌های آتی و برای نخستین بار پس از پایان دوران ماموریت‌های آپولو، فضانوردان را به سطح ماه اعزام کند. این ماموریت‌ها در نهایت منجر به ایجاد زیرساخت‌های پایدار در مدار و سطح ماه خواهند شد که امکان سفرهای منظم به قمر زمین را فراهم می‌کنند.
یکی از جنبه‌های کلیدی این برنامه بلندمدت، توسعه تجهیزاتی است که تا حد امکان قابلیت استفاده مجدد را داشته باشند. فضاپیمای اوریون، که وظیفه انتقال فضانوردان به مدار ماه را بر عهده دارد، نیز در همین راستا طراحی شده است. در واقع، اوریون نقش یک ایستگاه فضایی کوچک در مدار ماه را ایفا خواهد کرد که فضانوردان را در خود جای داده و امکان استفاده از یک فرودگر قابل استفاده مجدد برای سفر به سطح ماه را فراهم می‌کند.
این مطالعه توسط دکتر کارول ریموند، محقق برجسته آزمایشگاه پیشران جت ناسا (JPL)، محقق ارشد تیم ابزار Clipper ICEMAG و معاون محقق ارشد ماموریت سپیده دم (Dawn)، رهبری شده است. در این تحقیق، جمعی از متخصصان از JPL، دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، مرکز هوافضای آلمان (DLR)، مؤسسه تحقیقاتی منظومه شمسی ماکس پلانک، شرکت صنایع ایرباس دیفنس اند اسپیس، مؤسسه تکامل و علوم تنوع زیستی لایبنیز (MfN) و مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی (SwRI) نیز مشارکت داشته‌اند.
ماژول ESM به عنوان یکی از عناصر کلیدی فضاپیمای اوریون، وظایف حیاتی متعددی را بر عهده دارد، از جمله تامین قدرت، نیروی پیشرانش، کنترل وضعیت، تنظیم حرارت و پشتیبانی از محموله‌های علمی. این ماژول برای موفقیت برنامه آرتمیس و اطمینان از رسیدن ایمن فضانوردان به ماه و بازگشت آن‌ها به زمین، از اهمیت بسزایی برخوردار است.
با در نظر گرفتن این قابلیت‌های چندگانه، محققان استدلال می‌کنند که ماژول‌های ESM می‌توانند فرصت‌های کم‌هزینه‌ای را برای انجام تحقیقات علمی پربار و ماموریت‌های متنوع فضایی فراهم کنند. در حالی که طراحی فعلی این ماژول‌ها فاقد ابزارهای علمی اختصاصی است، توانایی‌های ذاتی آن‌ها امکان انجام ماموریت‌های علمی مفید را فراهم می‌آورد.
ایده اصلی این تحقیق بر پایه نتایج یک کارگاه علمی است که در تابستان سال ۲۰۲۴ توسط JPL میزبانی شد. در این کارگاه، متخصصان آمریکایی و اروپایی گرد هم آمدند تا در مورد مزایای بالقوه ماموریت‌های طولانی‌مدت با استفاده از ماژول‌های ESM تغییر کاربری داده شده بحث و تبادل نظر کنند. مفاهیمی که در این کارگاه مورد بررسی قرار گرفت، در سه گروه اصلی دسته‌بندی شدند: ماموریت‌ها بدون تقویت ESM، ماموریت‌ها با حداقل تقویت ESM و ماموریت‌ها با تقویت کم تا متوسط ESM.
ماموریت‌های نزدیک به زمین
محققان در این مطالعه نشان دادند که یک ماژول ESM با حداقل تغییرات و تقویت، می‌تواند تا ۳۰۰ کیلوگرم ابزار علمی را در خود جای دهد و برای مطالعه اجرام نزدیک به زمین (NEAs) و همچنین قمر زمین، ماه، مورد استفاده قرار گیرد.
در مورد اجرام نزدیک به زمین، این فضاپیماهای تغییر کاربری داده شده می‌توانند وظایفی نظیر انجام ماموریت‌های رصدگری، پروازهای عبوری از کنار سیارک‌ها و بررسی سطح آن‌ها را انجام دهند. این فرآیند می‌تواند امکان مطالعه انواع ناشناخته‌ای از سیارک‌های نزدیک به زمین را فراهم کند که ممکن است حاوی منابع ارزشمندی همچون آب و فلزات باشند.
یک مفهوم نوآورانه دیگر که توسط محققان ارائه شده، استفاده از ماژول ESM به عنوان یک نمونه‌بردار جنبشی بزرگ برای برخورد با سطح ماه و اجرام نزدیک به زمین است. به عنوان مثال، یک ماژول ESM می‌تواند به سمت یکی از مناطق سایه‌دار دائمی (PSR) در قطب‌های ماه هدایت شود.
مشابه ماموریت کاوشگر ضربه‌زننده ماه (MIP) که در ماموریت چاندرایان هند حضور یخ‌آب در ماه را به اثبات رساند، در این سناریو، ماژول ESM با برخورد به سطح ماه، مواد زیرسطحی را حفاری کرده و ستونی از مواد را به هوا پرتاب می‌کند که می‌تواند توسط فضاپیماهای دیگر (احتمالاً یک ماژول ESM دیگر) مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرد.
همچنین، این مفهوم می‌تواند برای ارزیابی دقیق‌تر اجرام نزدیک به زمین که ممکن است در آینده با زمین برخورد کنند و به عنوان «اجرام با پتانسیل ایجاد خطر» (PHOs) شناخته می‌شوند، به کار گرفته شود. ماژول‌های ESM حتی قابلیت انحراف مسیر این اجرام خطرناک را نیز دارند. یک ماژول ESM با تغییر کاربری مناسب می‌تواند اجرام بسیار بزرگتری را که به طور دوره‌ای از مدار زمین عبور می‌کنند، از مسیر برخورد با زمین منحرف کند.
ماموریت‌های دوربرد
علاوه بر ماموریت‌های نزدیک به زمین، محققان امکان انجام ماموریت‌های دوربرد با استفاده از ماژول‌های ESM را نیز بررسی کرده‌اند. یکی از این ماموریت‌ها، اکتشاف قمرهای مریخ، فوبوس و دیموس، است. در این راستا، ماژول‌های ESM تغییر کاربری داده شده می‌توانند پروازهای نزدیک از کنار این قمرها انجام داده یا حتی بر سطح آن‌ها فرود بیایند و نخستین نمونه‌های قابل بررسی را برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ترکیب و منشاء آن‌ها به زمین ارسال کنند.
این امر می‌تواند به تایید نظریه‌های موجود مبنی بر اینکه فوبوس و دیموس در واقع سیارک‌هایی هستند که از کمربند اصلی سیارک‌ها به بیرون پرتاب شده و در نهایت توسط نیروی گرانش مریخ به دام افتاده‌اند، کمک کند.
توانایی دیگر ماژول‌های ESM، امکان اعزام یک فضاپیمای همراه تغییر کاربری داده شده به سیاره زهره است، که با توصیه‌های اخیر «گروه تحلیل اکتشاف زهره» (VExAG) نیز همخوانی دارد. این گروه پیشنهاد کرده است که یک سامانه ارتباطی بلندمدت به سیاره زهره ارسال شود.
به گفته محققان، یک ماژول ESM می‌تواند به تجهیزات رادیویی مناسب مجهز شده و در مداری در ارتفاع بالا به دور سیاره زهره قرار گیرد و به عنوان یک ایستگاه ارتباطی برای مدارگردهای آینده و دیگر ماموریت‌های اکتشافی این سیاره عمل کند.
محققان در پایان مقاله خود تاکید می‌کنند که اولویت اصلی در هرگونه تغییر کاربری ماژول‌های ESM، همواره دستیابی به اهداف اصلی برنامه آرتمیس خواهد بود. با این حال، مزایای علمی بالقوه استفاده مجدد از این ماژول‌ها بسیار قابل توجه است و این تیم تحقیقاتی امیدوار است که مقاله آن‌ها منجر به بحث و تبادل نظر بیشتر در جامعه علمی شده و راه را برای برنامه‌ریزی ماموریت‌های فضایی نوآورانه در آینده هموار سازد.
