ناسا تعود إلى القمر
في ديسمبر 2017 وقع الرئيس الأمريكي دونالد ترامب مرسوم “توجيه سياسة الفضاء” Space Policy Directive. الذي يتضمن توجيهات لناسا بالبدء في برنامج للانطلاق بالبشر إلى الفضاء، عبر النظام الشمسي، بالتعاون مع الشركاء التجاريين والدوليين لإعادة تركيز الجهود الاستكشافية على القمر. ثم الانطلاق إلى المريخ وما بعده.
لماذا العودة إلى القمر؟
بعد ما يقرب من خمسين عامًا منذ هبوط رواد أبولو على سطح القمر، لماذا نعود إليه؟
يقول جيم برايدنستين، مدير ناسا، أن القمر سيساعدنا في الاستعداد للذهاب للمريخ، وأن المهمتين نحو القمر والمريخ تدعم إحداهما الأخرى.
لم يعد القمر كما كنا نعتقد قبل عقود، ذلك المكان القاحل الجاف. فقد تبين وجود ماء في هيئة ثلج في بعض المناطق القطبية دائمة الظل. مما يعني أن رواد الفضاء لن يحتاجوا لحمل الماء معهم. كما تبين وجود قنوات تحت سطحه، وهي عبارة عن مسارات قديمة للحمم البركانية، تصلح كملاجئ من الأشعة الكونية التي تضرب سطح القمر.
ولافتقار القمر إلى عوامل التعرية الموجودة على الأرض (كالماء الجاري والرياح والهزات الأرضيّة)، فإن سطحه، بما يحمله من علامات وحفر الاصطدامات، يمثل سجلًا لأحداث نظامنا الشمسي. كما تساعدنا دراسة القمر على فهم نشأة الأرض. إضافة إلى أن القرب النسبي للقمر يجعله مناسبًا كمنصة اختبار، فيما يتعلق بسلامة رواد الفضاء، قبل الذهاب لما هو أبعد منه. فرواد رحلات أبولو تمكنوا من الوصول بعد يومين من انطلاقهم من الأرض، وعندما انفجر خزان الأكسجين أثناء رحلة أبولو 13 عام 1970، ما كان على ناسا إلا أن جعلتهم يدورون حول القمر راجعين للأرض الأم. كذلك يمكن إجراء اختبار للتقنيات التي سيستفاد منها في رحلة المريخ، مثل كيفية بناء مساكن ملائمة لسلامة وعمل رواد الفضاء، وتجربة بدلات فضاء يمكن إعادة استخدامها في ظل وجود الغبار القمري الذي يحدث تآكلًا في طبقات الحماية فيها، واختبار أدوات الحفر والاستكشاف، وجميع التقنيات الأخرى اللازمة.
صحيح أن القمر لا يشبه كثيرًا المريخ. وأن الأخير يشكل تحديًا أكبر بسبب بعده عنا، وكذلك بسبب طبيعته الجوية ذات العواصف الرملية. إلا أن التدرب على العيش خارج الأرض سيكون مفيدًا في رحلتنا إلى المريخ.
إعلان
لكن من ناحية أخرى، وبسبب محدودية ميزانية وكالة الفضاء الأمريكية، هناك تخوف لدى البعض من أن التركيز على الذهاب إلى القمر سيؤخر مهمة المريخ. والتي أعلنت ناسا أنها تتوقع إنجازها في ثلاثينات هذا القرن.
لنعد قليلًا إلى تاريخ الرحلات المأهولة إلى الفضاء الخارجي
في خمسينات القرن الماضي، كانت الحرب الباردة بين قطبي القوى العالمية آنذاك، الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة الأمريكية، على أشدها. وانتقل التنافس بينهما إلى الفضاء، فيما عرف وقتها باسم «سباق الفضاء»، والذي استمر حتى بداية السبعينات. أدى ذلك التنافس الشديد إلى زيادة الاستثمار في البحث والتطوير العلميين. ما قاد الى حدوث تقدم عظيم في فهم الفضاء.
حفظ التاريخ اسم رائد الفضاء السوفييتي يوري جاجارين كأول إنسان انطلق إلى الفضاء الخارجي. ففي 12 إبريل 1961، أتمت مركبته الفضائية ڤوستوك Vostok دورتها حول الأرض.
كما كان الاتحاد السوفييتي سابقًا في أول مشي لإنسان في الفضاء. ففي مارس 1965 قام رائد الفضاء السوفييتي أليكسي ليونوڤ بأول مشي فضائي لمدة عشر دقائق خارج مركبته ڤوسخود2 Voskhod 2، مستبقًا منافسه الأمريكي إد وايت بحوالي ثلاثة شهور.
في مايو 1961 أعلن الرئيس الأمريكي الأسبق جون كندي أن أمريكا ستضع أول إنسان على سطح القمر بنهاية الستينات. وبالفعل كان هذا ما حصل في رحلة أبولو 11 في 20 يوليو 1969، عندما وطأت قدما نيل آرمسترونج سطح جارنا الرمادي وتبعه زميله بز آلدرين في «قفزة عملاقة للبشرية».
كان السوفييت يسعون لإنزال إنسان على سطح القمر. لكن مع نجاح مهمة أبولو 11 ألغوا برنامجهم الفضائي نحو القمر، وصبوا اهتمامهم على بناء محطة فضاء. وفي إبريل 1971، نجح السوفييت في إطلاق أول محطة فضاء أطلقوا عليها اسم «ساليوت»، والتي شكلت أساسًا لمحطة «مير» الفضائية بعد ذلك.
حتى يومنا هذا، تعتبر الولايات المتحدة الأمريكية الدولة الوحيدة التي قامت برحلات مأهولة نحو القمر، وكان ذلك ضمن برنامج أبولو الذي استمر بين العامين 1961 و1972. وقد أرسلت ناسا فيه إحدى عشرة رحلة. كانت الأربعة الأولى لفحص معدات الطيران، وحملت ستة من السبعة الباقين اثني عشر رائد فضاء أمريكيين إلى سطح القمر بين العامين 1969-1972، وبعد ذلك انتهى برنامج أبولو برحلة أبولو 17 ولم يعد بعدها أي إنسان إلى سطح القمر.
لماذا لم يتكرر هبوط الإنسان على سطح القمر؟
كان رواد رحلة أبولو 17، في ديسمبر 1972، آخر من وطأت أقدامهم سطح القمر. ومنذ ذلك التاريخ، لم تتكرر التجربة، رغم أن هناك دوافع قوية للذهاب إلى القمر، لا للزيارة وإجراء بعض التجارب فحسب، كما في رحلات أبولو، بل للتواجد البشري المستمر هناك.
ليس هذا الأمر السهولة بمكان، إذ أن التضاريس الوعرة لسطحه، بما يحمله من صخور ومن حفر اصطدام النيازك عبر ملايين السنين، تشكل تحديًا كبيرًا لهبوط المركبات الفضائية. ففي الستينات من القرن الماضي، تكبدت الحكومة الأمريكية ما قيمته اليوم مليارات الدولارات لتطوير وإطلاق وإيصال أقمار صناعية إلى القمر. عملت على مسح سطحه للبحث عن أماكن مناسبة لهبوط مركبة أبولو.
أما الصعوبة الأكبر فتتمثل في الثرى القمري. (lunar regolith)وهو طبقة من البودرة الناعمة تغطي كل سطح القمرتقريباً. تكونت بفعل ارتطامات النيازك عبر مليارات السنين بسطحه. ويقدر العلماء سمكها بحوالي 4-5 أمتار. وقد تصل في بعض المناطق إلى 15 مترًا. وهذا الثرى أو الغبار، كما قد يطلق عليه، شديد العلوق. وقد اشتكى رواد رحلاتأبولو من أنه سبب احمرار في أعينهم وكذلك تسرب الى داخل رئاتهم. كما أنه كاشط قوي، يسبب اهتراء بدلات الفضاء وكذلك المركبات والاجهزة الالكترونية الفضائية ولا بد من إيجاد حل للتعامل مع هذه المشكلة.
نرشح لك: سبع مرات غير فيها كسوف الشمس من تاريخ البشر
من الصعوبات الأخرى على القمر، تعرض سطحه لأشعة الشمس لحوالي أربعة عشر يومًا متواصله. فدوران القمر حول محوره يستغرق ما يقرب من 27 يومًا أرضيًا. ولافتقار القمر للغلاف الجوي، فإن الحرارة ترتفع وقت النهار الى 127 درجة مئوية. بينما تنخفض خلال ليله الطويل الذي يستمر أربعة عشر يومًا أخرى، إلى 173درجة تحت الصفر. وقد طورت ناسا مفاعلًا نوويًا صغيرًا يدعىkilopower، بغرض تزويد رواد الفضاء بالطاقة الكهربائية أثناء الليل القمريالبارد.
لكن ومع كل تلك الصعوبات يبقى السبب الحقيقي لعدم تجدد رحلات ناسا المأهولة للقمر متعلقًا بالميزانية والسياسة.
في مارس 2017 وقع الرئيس الامريكي دونالد ترامب قانون منح ناسا 19,5 مليار دولار من الميزانية الفدرالية السنوية. هذا المبلغ الذي قد يبدو كبيرًا يتوزع على عدة أقسام ومشاريع داخل الوكالة الفضائية: التلسكوب الفضائي جيمس ويب، نظام إطلاق الصاروخ العملاق SLS، المهمات الفضائية نحو الشمس، المشتري، المريخ، حزام الكويكبات، حزام كويبر وأطراف النظام الشمسي. ولكي نأخذ فكرة أوضح، فإن الميزانية العسكرية السنوية للجيش الأمريكي تصل لحوالي 600 مليار دولار.
قد يعجبك أيضًا: جسم الإنسان في الفضاء
انخفضت ميزانية ناسا منذ انتهاء برنامج أبولوبشكل كبير. يقول والتر كانينجام، أحد روادالفضاء في رحلة أبولو7، في شهادته أمام الكونجرس 2015 ” وصلت ميزانية ناسا ذروتها في 1965 مع برنامج أبولو. حيث بلغت 4% من الميزانية الفدرالية وقتها. ولأربعين عامًا انخفضت الى ما دون 1%. بينما وصلت في الخمس عشرة سنةً الماضية إلى0,4٪.
في تقرير أعدته ناسا في 2005 قدرت أن العودة للقمر ستكلف خلال 13 سنة104 مليار دول133)مليار بقيمة الدولار اليوم حسب موقع (Business insider. في حينكلّفبرنامج أبولو 120 مليار دولار بقيمة الدولار الحالية.
رائد الفضاء سكوت كيلي، الذي قضى عامًا في الفضاء على محطة الفضاء الدولية، كتب على Reddit في 2016، وقبل تولي الرئيس الامريكي دونالد ترامب ” أتمنى من الرئيس القادم أن يدعم ميزانية تمكننا من القيام بالمهمة الموكلة إلينا أياً كانت تلك المهمة”.
لكن يبدو أن هذا الأمر لا يعني كثيرًا الرؤساء والمشرعين الأمريكيين. فمثلًا في 2004 طلب الرئيس جورج بوش الابن من ناسا العودة الى القمر. وأعدت الوكالة الفضائية برنامج Constellation program للهبوط برواد الفضاء على سطح القمر والانطلاق باستخدام صاروخ يدعى آري Ares ومركبة فضائية سُميت أوريون Orion.وتكلفت الوكالة على مدى خمس سنوات 9 مليار دولار في تصميم وبناء واختبار المعدات لذلك البرنامج. وبعد تولي الرئيس باراك أوباما الرئاسة ألغى برنامج Constellation ووقع بدلًا منه على برنامج نظام الصواريخSSL.
وعندما تولى الرئيس ترامب لم يلغ SLS،لكنه وجه بتغيير الهدف الذي كان أقره سلفه أوباما بإنزال رائد فضاء على كويكب. وقام بتحويله نحو القمر والمريخ.
تغيير أولويات الصرف لدى ناسا كلّف، عبر إلغاء لمشاريع، 20 مليار دولار. وسنوات من الوقت والجهد الضائعين.
كيف ستذهب ناسا إلى القمر؟
استجابة لتوجيه الرئيس دونالد ترامب، قدمت الإدارة الوطنية الأمريكية للملاحة الجوية والفضاء “ناسا” NASA إلى الكونجرس الأمريكي تقريراً يحمل اسم “الحملة الوطنية لاستكشاف الفضاء” The National Space Exploration Campaign”. يدعو للقيام ببعثات استكشافية بشرية وآلية لتوسيع آفاق التجربة الإنسانية والاكتشافات العلمية حول الظواهر الطبيعية في الأرض والكون.
ستبنى الحملة الوطنية لاكتشاف الفضاء على 18 عاماً من التعاون بين الأمريكيين وشركائهم الدوليين في محطة الفضاء الدولية ISS.كما أنها ستعزز التطور في القطاع التجاري للفضاء وعلم الروبوتيكس وكثير من التقنيات الأخرى. وسوف يتسارع العمل في السنوات القليلة القادمة مع أطلاق ناسا مركبتها الفضائية أوريون Orion والانتهاء من إعداد نظام الإطلاق الفضائي(Space Launch System)SLS.ويركز مشروع الحملة الوطنية على مجالات أساسية ثلاثة:
⁃مدار الأرض المنخفض.
⁃مدار وسطح القمر.
⁃المريخ والأجسام الأبعد.
وهذه هي الأهداف الاستراتيجية الخمسة التي قدمتها ناسا ضمن مشروع الحملة الوطنية لاستكشاف الفضاء:
1- تحويل رحلات الفضاء الأمريكيه المأهولة في النطاق المداري المنخفض Low-Earth Orbit (أقل من 2000 كيلومتر) إلى عمليات تجارية تدعم ناسا والحاجة إلى سوق القطاع الخاص.
-2الشروع في تأسيس الإمكانيات الأساسية على سطح القمر التي ستهيئ للعمليات عليه وتستسهل المهمات لأبعد منه.
3- تعزيز الكشوفات العلمية عن الموارد على سطح القمر من خلال سلسلة من البعثات الروبوتية لسطحه.
4- إعادة إرسال رواد الفضاء الأمريكيين الى سطح القمر بهدف إقامة حملات مستمرة للاكتشاف والاستخدام.
5-بيان القدرات اللازمة من أجل إرسال مهمات بشرية إلى ما بعد القمر كالمريخ وغيره من الأجرام.
محطة الفضاء القمرية Lunar Orbital Platform Gateway
فِي سبيل إنجاز المهمة نحو القمر، بدأت ناسا مشروع بناء محطة فضاء دائمة في مدار حول القمر Lunar Orbital Platform Gateway. ويطلق عليها اختصارًا LOP-G.ستشكل هذه المحطة منصة للأمريكيين وشركائهم العالميين للانطلاق الى الفضاء الأبعد. وسيتم فيها فحص التقنيات والأنظمة الجديدة، وبناء القواعد التي ستهيئ للمهمات على سطح القمر وكذلك نحو المريخ. كما سيتم فيها إجراء التجارب لدراسة تأثير بيئة الفضاء على الكائنات الحية.
ستحتوي المحطة على وحدات سكنية ومختبرات للبحث العلمي ومنافذ لالتحام السفن الفضائية الزائرة وأجزاء أخرى. لن تكون المحطة الفضائية القمرية بنفس إتساع محطة الفضاء الدولية ISS،التي تتسع لستة افراد يقضون فيها فترة تتراوح بين خمسة إلى ستة أشهر. يمكن أن يعيش على المحطة القمريةأربعة أفراد للعمل لفترات تتراوح بين 30-90 يومًا. وبسبب كلفة الإطلاق والوصول، فلن تكون المحطة القمرية مأهولة معظم أيام السنة. كما أنها ستكون بتصرف وكالات فضاء اخرى للاستفادة منها وفق قواعد يتفق عليها. لكن سيتم إجراء التجارب طوال العام، سواء بواسطة البشر أو الروبوتات.
بوابة للانطلاق:
سيكون مدار المحطة القمرية LOP-G إهليجيًا. بأدنى ارتفاع عن سطح القمر يبلغ 1500 كيلومترًا وأقصى يبلغ 70 ألف كيلومتر. وسيستغرق دورانها ستة أيام. هذا المدار سيبقيها باستمرار بعيدًا عن ظل القمر لتبقى على اتصال مستمر بالأرض.
ستشكل المحطة نقطة للانطلاق، ليس فقط إلى سطح القمر، بل أيضًا إلى المريخ وغيره. يقول جون جويدو نائب مدير قسم أنظمة الاستكشافات المتقدمة في ناسا “في نهاية المطاف نحن نعتزم الذهاب إلى المريخ. والأنظمة التي ستحمل طاقم الملاحة إليه ذهاباً وعودة ستكون كبيرة جدًا. ولذلك فإن إطلاق هكذا حمولة ثقيلة من جاذبية الأرض سيكون مكلفًا. والمحطة القمرية ستكون أكثر كفاءة وأقل كلفة لعمل ذلك. وسيستخدم نظام SLS-Orion للذهاب نحو المحطة القمرية. كما يمكننا تغيير مدار المحطة باستخدام نظام الدفع فيها PPEوالالتحام بنظام مناسب لحمل ونقل رواد الفضاء للمريخ وإرسالهم إلى هناك. ثم العودة إلى المحطة ومنها إلى الأرض”.
هل سيتم بناء المحطة الفضائية القمرية على الأرض؟
يتم حاليًا بناء بعض أجزاء المحطة في مرافق تصنيعية تابعة لناسا في الولايات المتحدة. وكذلك مرافق تابعة لشركاء ناسا التجاريين. وسيجري تركيب أجزائها في الفضاء عبر خمس رحلات فضائية، باستخدام مركبة الفضاء أوريون Orion والنظام الصاروخيSLS (احتاج بناء محطة الفضاء الدولية ISS أربع وثلاثين رحلة فضائية). وسيتم التعاون مع شركاء من القطاع الخاص ووكالات فضاء دولية في ذلك. يفترض إطلاق الجزء الأول من المحطة المزوِّد بطاقة الدفعPPE(power propulsion element)من فلوريدا في 2022. ويتوقع أن تكون المحطة جاهزة لاستقبال رواد الفضاء أواسط العقد القادم.
بدأت عجلة العمل في المحطة. وتتوقع ناسا أن تعلن في مارس المقبل عن اسم المتعهد الخاص لتصنيع نظام الدفع في المحطة PPE.وهناك خمس أو ست شركات خاصة من المخطط أن تقدم نماذجها الأولية الاساسية لوحدات السكن في المحطة لإجراء الاختبار عليها. وإذا سار كل شيء على ما يرام، فإن رواد ناسا سوف يطأون سطح القمر قبل نهاية العقد القادم.
مركبة أوريون Orion الفضائية. Orion Multi-Purpose Crew Vehicle
أوريون، التي تحمل اسم أكبر تجمع نجمي في سمائنا، ستكون المركبة التي ستحمل الرواد إلى الفضاء الخارجي. وقد أجرت ناسا أول عملية إطلاق تجريبي لها في ديسمبر 2014، باستخدام الصاروخ Delta4 Heavy التابع لشركة United Launch Alliance.وسيجري إطلاق ثانٍ لها عند تجريب نظام الإطلاق الصاروخي SLS الذي تقوم ناسا بتصنيعه. بينما يتوقع أن تحمل أول رواد إلى الفضاء الخارجي في العقد القادم.
يعتبر أوريون تطويراً لسفينة أبولو الفضائية، لكنه أكثر تطورًا وأكبر حجمًا بمرة ونصف، حيث يتسع لستة أشخاص.يبلغ طول المركبة أوريون ثمانيه أمتار. وقطرها خمسة أمتار.
وتتألف المركبة من خمسة أجزاء رئيسية:
⁃وحدة الخدمة، والتي صنعتها وكالة الفضاء الأوروبية، وتحمل محركات صاروخ الدفع، والألواح الشمسية لتوليد الكهرباء، والأوكسجين.
⁃مهايئ المركبة، وهو مجموعة من الألواح تعمل على حماية وحدة الخدمة خلال صعودها في الغلاف الجوي للأرض.
⁃وحدة سكن رواد الفضاء.
⁃وحدة الأجهزة والتي تحمل أجهزة التحكم بصاروخ الدعم.
⁃وأخيرًا نظام إلغاء الانطلاق. وهو عبارة عن صاروخ نجاة يطلق في حالة حدوث خلل في مهمة الإطلاق، للنجاة برواد الفضاء.
نظام الإطلاق الفضائي SLS-Space Launch System
وهو صاروخ إطلاق متطور يهيئ للاستكشافات البشرية لأبعد من مدار الأرض. وهو الصاروخ الوحيد القادر على إرسال المركبة أوريون برواد الفضاء ومع حمولة كبيرة، في مهمة واحدهنحو القمر. ما يجعله يتفوق على أية مركبة إطلاق موجودة حالياً. وسيسارع من المهمات الفضائية. كما أنه مصمم ليكون قابلًا للتكيف والتطوير، ما يمكنه من حمل حمولات مختلفة، بما فيها مهمات روبوتية علمية نحو القمر، المريخ، زحل والمشتري.
كان من المقرر إطلاق المرحلة التجريبية الأولى للصاروخ، والتي سُميتEM-1 Exploration Mission 1،في رحلة غير مأهولة نحو القمر، في ديسمبر 2017. أما الرحلة المأهولة EM-2،فكانت مقررة أواسط 2021. لكن لأسباب مختلفة تم تأجيل EM-1 إلى أواسط 2020وEM-2 إلى أواسط 2022.
يجري تطوير SLS في مراحل تزيد من قدرته. وستبني كل المراحل على المرحلة الأساسيةالتي سُميتBlock1 . وسيتم تشغيله فيها باستخدام معززات صاروخية ثنائية مكونة من خمسة أجزاء، إضافة إلى أربعة محركات RS-25 تعمل بالوقود السائل.
والجدول التالي يبين مراحل تطور الصاروخSLS:
سيشكل الذهاب للقمر بداية الطريق نحو المريخ، مع توفر النظام الصاروخي العملاقSLS، والمركبة أوريون متعددة الاستخدامات وأنظمة الدفع فيها. كما أن المحطة الفضائية القمرية التي تبعد عن الأرض ثلاثة أيام، ستمكن رواد الفضاء من التدرب على البقاء بعيداًعن الأرض قبل الانطلاق في الرحلة الكبرى نحو المريخ.
نأمل أن تتمكن ناسا من الانتهاء من إعداد مشروعها خلال حياة من تبقى من رواد أبولو. كي يشاهدوا هبوطًا جديدًا للإنسان على سطح القمر. فبوفاة جون يونغ، رائد الفضاء على رحلة أبولو16، في يناير الماضي، لم يتبق من الرواد الذين مشوا على القمر غير خمسة، أعمارهم تتراوح بين 82و87.
References: https://curiosity.com/topics/why-is-nasa-going-back-to-the-moon-before-heading-to-mars-curiosity/ https://historylists.org/events/6-key-events-of-the-space-race.html https://www.theguardian.com/science/2018/nov/19/space-how-far-have-we-gone-and-where-are-we-going https://www.airspacemag.com/space/the-nightmare-of-voskhod-2-8655378/ https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-was-apollo-program-58.html https://www.businessinsider.com/moon-missions-why-astronauts-have-not-returned-2018-7 https://www.universetoday.com/20360/lunar-regolith/ https://moon.nasa.gov/about/in-depth/ https://www.nasa.gov/feature/nasa-unveils-sustainable-campaign-to-return-to-moon-on-to-mars https://www.nasa.gov/feature/nasas-exploration-campaign-back-to-the-moon-and-on-to-mars https://www.space.com/41763-nasa-lunar-orbiting-platform-gateway-basics.html https://www.nasa.gov/feature/questions-nasas-new-spaceship https://www.nasa.gov/50th/50th_magazine/lunarExploration.html https://www.space.com/27824-orion-spacecraft.html https://en.m.wikipedia.org/wiki/Delta_IV https://www.space.com/19292-nasa-orion-space-capsule-explained-infographic.html https://www.nasa.gov/exploration/systems/sls/overview.html https://www.space.com/42092-nasa-sls-rocket-delays-overruns-oig-report.html
إعلان
