محققان مناسب‌ترین روش برای فرود فضانوردان بر سطح ماه را شناسایی کردند

گروهی از محققان MIT و موسسه علوم و فناوری Skoltech روسیه با استفاده از مدلسازی کامپیوتری، پیکربندی‌های مختلف ماه‌نشین مأموریت آرتمیس را بررسی کرده تا مناسب‌ترین طرح برای فرود فضانوردان و بازگردانی آن‌ها به ایستگاه مدار ماه را شناسایی کنند.

طراحی فرودگر سرنشین دار ماه برای برنامه آرتمیس در نگاه اول بسیار ساده به نظر می‌رسد، چون بشر با تکنولوژی‌های نیم قرن پیش موفق شد بشر را به ماه برساند. اما آپولو و آرتمیس تفاوت‌های فاحشی با یکدیگر دارند. بزرگترین تفاوت این است که ماه‌نشین آپولو (ALM) تقریبا ۶۰ سال قبل طراحی شده اما فناوری حالا پیشرفت قابل توجهی کرده است. مهم‌تر اینکه مأموریت‌های آپولو نیز تفاوت‌های بسیاری با مأموریت‌های آرتمیس دارند.

در آپولو، سفر به ماه از زمین و با پرتاب سفینه فرماندهی/خدمات (CSM) و ماه‌نشین شروع شد. این دو فضاپیما که به هم متصل شده بودند، در مدار ماه قرار گرفته و سپس ماه‌نشین به مدت تنها چند ساعت و نهایت چند روز روی ماه فرود می‌آمد.

در مأموریت آرتمیس اما ماه‌نشین بسیار بزرگتر خواهد بود و قرار است دستکم ۱۴ روز روی ماه بماند. به غیر از ماه‌نشین، دو فضاپیمای دیگر یعنی ایستگاه Gateway و فضاپیمای سرنشین دار Orion نیز در این مأموریت نقش دارند که دومی وظیفه حمل فضانوردان از زمین به ایستگاه Gateway را بر عهده دارد. از همه مهم‌تر، حالا دیگر از مسابقه فضایی با روسیه و بودجه‌های تمام نشدنی ناسا خبری نیست، بنابراین ارائه یک طرح اقتصادی بسیار حائز اهمیت است.

محققان با استفاده از مدل‌سازی های کامپیوتری، نقطه شروع مأموریت فرود بر ماه را ایستگاه Gateway و نقطه لاگرانژی ۲ (L2) فرض کردند که در آن نیروی گرانش زمین، ماه و خورشید همدیگر را خنثی می‌کنند. هدف، فرود چهار فضانورد در نزدیکی قطب جنوب ماه برای انجام مأموریتی ۷ روزه بود.

محققان به دنبال یافتن بهترین تعداد مرحله (Stage) برای ماه‌نشین بودند. ماه‌نشین آپولو از دو مرحله استفاده می‌کرد، ولی امکان استفاده از نسخه‌های یک مرحله‌ای و حتی سه مرحله‌ای وجود دارد. پژوهشگران به منظور رسیدن به بهترین طرح، انواع سوخت و نوع فضاپیما (یکبار مصرف یا چندبارمصرف) را بررسی کردند.

محققان در مجموع ۳۹ پیکربندی ماه‌نشین را بررسی کرده و دریافتند اگر ماه‌نشین یکبار مصرف باشد، استفاده از فضاپیمای دو مرحله‌ای به خاطر سبک بودن و کاهش هزینه‌ها بهترین انتخاب خواهد بود. همچنین مشخص شد برای انجام مأموریت‌های کوتاه مدت در ماه، بکارگیری ماژول چندبارمصرف با سوخت اکسیژن و هیدروژن مایع بهترین گزینه خواهد بود.

یافته‌های این تحقیق در ژورنال Acta Astronautica منتشر شده است.