زندگی در سال ۲۰۵۰: نگاهی اجمالی به آینده صنعت فضا و فضانوردی -قسمت اول

هر روز شاهد دستاورهای جدیدی در صنعت فضا و فضانوردی هستیم. اما در سال ۲۰۵۰ این صنعت به چه سمت و سویی حرکت خواهد کرد و جهان از زاویه صنعت هوا و فضا به چه نقطه‌ای خواهد رسید؟ به نظر می‌رسد تا سال ۲۰۵۰ رویای سفرهای توریستی و تجاری به فضا در کنار ایجاد ایستگاه‌های فضایی جدید و اسکان در مکانی که تصویر شفافی از زندگی در آن نداریم، به واقعیت نزدیک‌تر می‌شود. هرچند این تصویر، تمام آن چیزی نیست که در آینده با آن روبرو خواهیم شد.

به نظر می‌رسد طی سه دهه آینده، انسان‌ها بیش از پیش وارد قلمرو فضا خواهند شد و به لطف ماموریت‌های فضایی که از ابتدای قرن حاضر آغاز کرده‌اند،‌ به اکتشافات فضایی بیشتری دست خواهند یافت.

شرکت‌های بسیاری وارد فعالیت در حوزه فضا خواهند شد و شاهد رشد‌های جهشی و فزاینده‌ای در این زمینه خواهیم بود. با بهره گیری از فناوری‌ها و روش‌های جدید، امکان پرتاب محموله‌های مختلف به فضا با هزینه‌های کمتری میسر خواهد شد. به نظر می‌رسد طی ده‌های آتی آژانس‌های فضایی ملی به دستاوردهای بیشتری دراکتشاف فضا نایل شوند و این میدان تنها در اختیار ابرقدرت‌های جهان نخواهد بود و کشورهای دیگر و آژانس‌های فضایی بیشتری وارد میدان خواهند شد.

صنعت فضا طی دهه‌های آتی پیشرفت‌های بیشتری را به ثبت می‌رساند و تعداد افراد بیشتری  در سراسر جهان می‌توانند با آژانس‌های فضایی ارتباط داشته باشند. تا آن زمان آژانس‌های فضایی بیشتری، فضانوردان را از به فضا می‌فرستند و ماموریت‌‌های بیشتری را به انجام خواهند رساند. تا سال ۲۰۵۰ بی‌شک ردیف‌های شغلی بیشتری مربوط به فضا ایجاد شده و افراد بیشتری در این حوزه مشغول فعالیت خواهند شد.

مدار زمین در سال ۲۰۵۰

به نظر می‌رسد تا سال ۲۰۵۰، خطوط مداری زمین بسیار شلوغ‌تر از شرایط فعلی خواهند شد. احتمالا تا آن زمان منطقه‌ای که به عنوان مدار پایین زمین (LEO) شناخته می‌شود، شرایط تجاری پیدا می‌کند. ماهواره‌های مخابراتی بیشتری به فضا پرتاب خواهند شد و مدار زمین شاهد شلوغی بیشتری خواهد بود.

بر اساس گزارش اداره فضانوردی فضایی اروپا (SDO)، حدود ۴۰۰۰ ماهواره فعال در حال حاضر در مدار هستند. با توجه به روند افزایش فعلی ماهواره‌های جدید که هر سال رقمی در حدود ۹۹۰ ماهواره در سال به مدار اضافه می‌شود،‌ انتظار می‌رود که تا سال ۲۰۲۸ میلادی تعداد ماهواره‌های در مدار به  ۱۵۰۰۰ ماهواره برسد.

با کوچکتر و ارزان‌تر شدن ماهواره‌ها، ممکن است تعداد آنها طی چند دهه آینده به صدها هزار ماهواره نیز برسد.

برآورد و پیش بینی ارزش کل صنعت فضایی تا سال ۲۰۵۰ کار دشواری است. با این وجود، گزارش‌های منتشر شده در سال ۲۰۱۷ توسط مورگان استنلی و بانک آمریکا مریل لینچ،  پیش بینی می‌کند که صنعت فضایی در دهه‌های آینده رشد چشمگیری داشته باشد و ارزش بازار آن تا سال ۲۰۴۰ به ۱.۱ تریلیون دلار و تا اواسط قرن تقریبا به ۳ تریلیون دلار برسد.

بین سال‌های ۱۹۷۰ تا ۲۰۰۰، هزینه پرتاب محموله به فضا نسبتا رقمی ثابتی داشت. با با استفاده از شاتل فضایی ناسا، ارسال محموله به مدار LEO زمین رقمی در حدود ۲۵۰۰۰ دلار برای هر پوند بار (۵۴.۵۰۰ دلار برای هر کیلوگرم) هزینه به دنبال داشت. امروزه ارسال محموله به مدار LEO زمین با استفاده از موشک فالکن ۹ (Falcon 9 ) به ازای هر کیلوگرم ۲۷۲۰ دلار و برای موشک فالکن هوی ۶۴۰ به ازای هر کیلوگرم ۱۴۱۰ دلار هزینه دارد که رقمی بین  ۲۰ تا ۴۰ برابر کمتر شده است.

با کاهش شدید هزینه‌ها، فضا برای سازمان‌های دولتی و خصوصی در دسترس‌تر می‌شود. این امر همچنین امکان انجام ماموریت‌هایی را که قبلا بسیار گران قیمت تلقی می‌شدند فراهم می‌کند. مثلا یکی از این ماموریت‌های نسبتا گران قیمت، ماهواره‌هایی هستند که انرژی خورشیدی را بصورت شبانه روزی جمع آوری کرده و با استفاده از آرایه‌های مایکروویو به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کنند و انرژی پاک ارزان و فراوان را تامین خواهند کرد. این ماموریت‌ها طی سال‌های آینده ارزان‌تر می‌شود.

همچنین پیش بینی می‌شود که زیستگاه‌های فضایی تا اواسط قرن به مکانی عادی در مدار تبدیل شوند. برخی از این زیستگاه‌ها به احتمال زیاد، ایستگاه‌های فضایی قابل توسعه خواهند بود که کوچکتر و سبک‌تر بوده و در نتیجه ارزان‌تر نیز می‌شوند.

بر اساس پیش بینی بازار SpaceWorks 2019 (ویرایش نهم)، ایستگاه‌های فضایی احتمالا بین سال‌های ۲۰۳۰ تا ۲۰۵۰ میلادی در حدود ۵۰ میلیارد دلار ارزش خواهند داشت. همچنین صنعت رو به رشد گردشگری فضایی رونق بیشتری پیدا می‌کند و شاهد رشد قابل توجه این صنعت خواهیم بود.

اسپیس اکس امیدوار است بتواند حمل و نقل تجاری را با استفاده از راکت‌های استارشیپ برای سفرهای بین قاره‌ای انجام دهد. ریچارد برانسون و ویرجین گلکتیک بیش از یک دهه، زمان خود را صرف توسعه راکت‌هایی برای پرواز مسافران به فضا کرده‌اند. برانسون علاقه‌مند است که در سال‌های آینده بتواند به مدار زمین و به ویژه ایستگاه فضایی سفر کند.

همچنین بلو اورجین، با استفاده از موشک نیو شپرد قابل استفاده مجدد، در آینده‌ای نزدیک پروازهایی به ارتفاعات زیر مداری تجربه می‌کند.

به نظر می‌رسد فضاپیماها بتوانند هم برای پروازهای زیر مداری و هم برای پرواز به فضا مورد استفاده قرار گیرند. هرچند در حال حاضرنیز این موضوع در جریان است و در آینده شاهد پروازهای فضایی مقرون به صرفه‌ای خواهیم بود.

ایستگاه‌های فضایی

ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) با وجود قابلیت‌ها و مزایایی که دارد، در نهایت بعد از چندین سال ارائه خدمات،‌ بالاخره به پایان عمر خود نزدیک می‌شود. در صورت بازنشسته شدن ایستگاه فضایی بین‌المللی،‌ خلا وجود آن به سرعت پر خواهد شد. چین در آوریل ۲۰۲۱، اولین ماژول ایستگاه فضایی تیانگونگ (تیانگونگ -۳) را به فضا پرتاب کرد و سال آینده نیز دو ماژول دیگر به فضا پرتاب می‌کند.

همچنین، روسیه قصد دارد ایستگاه فضایی خود را بعد از سال ۲۰۲۴ و  پس از خروج از برنامه ISS مستقر کند. با توجه به  بیانیه‌ای که در ۱۲ آوریل ۲۰۲۱ به مناسبت شصتمین سالگرد پرواز تاریخی یوری گاگارین منتشر شد، روسیه در دهه آینده (۲۰۲۵-۲۰۳۵) استراتژی جدید فضایی را دنبال می‌کند.

از سوی دیگر «دیمیتری روگوزین»،‌مدیر رئیس آژانس فضایی روسیه (Roscosmos) نیز می‌گوید:«[اولین] واحد اصلی ایستگاه مداری جدید روسیه در دست ساخت است.» ظاهرا شرکت فضایی روسی Energia این ماژول را می سازد.

تا سال ۲۰۵۰، احتمالا این ایستگاه‌ها مدت‌هاست که بازنشسته شده‌اند و به عنوان پله‌ای برای ایستگاه‌های بزرگتر و پیشرفته‌تر عمل می‌کنند. اما در آینده ویژگی‌های جدیدی به ایستگاه‌های فضایی اضافه می‌شود تا بتوانند به حضور طولانی مدت انسان در مدار کمک کنند. این امکان وجود دارد که از بزوهای رباتیکی خودکار، چاپگرهای سه بعدی، ایستگاه‌های سوخت گیری و همچنین طرح‌های دیگری استقبال شود و به بهره‌برداری برسد.

بنیاد گیت وی (Gateway) برای تحقق ساخت ایستگاه فضایی جدیدی،‌  Orbital Assembly Corporation (OAC) را تأسیس کرد که اولین شرکت بزرگ ساختمانی مداری در جهان است. در سال‌های آینده، بسیاری از مشاغل جدید در این حوزه ایجاد می‌شود و شرکت‌های دیگری نیز به این حوزه اضافه می‌شوند که بی‌شک همه آنها برای ساخت سریع و ارزان امکانات جدیدتر با چاپ سه بعدی و دستگاه‌های روباتیک در مدار تلاش می‌کنند.

تا سال ۲۰۵۰، چندین ایستگاه فضایی از بخش‌های چرخشی برای شبیه سازی گرانش استفاده می‌کنند و می‌توانند در مدار زمین حضور داشته باشند. این ایستگاه‌ها امکان سفرهای منظم به ماه و مکان‌های دیگر در فضا را فراهم می‌کنند.

سفر به ماه

تا سال ۲۰۲۴ ناسا قصد دارد اولین زن با به همراه مردی فضانورد به عنوان بخشی از ماموریت آرتمیس Artemis به ماه بفرستد. فراتر از این، ناسا قصد دارد قطعات زیربنایی کلیدی را مستقر کند که امکان برنامه پایدار اکتشافات ماه را میسر می‌کند. به طور خلاصه، ناسا قصد دارد با آرتمیس از برنامه آپولو فراتر رفته و امکان حضور دائمی انسان را روی ماه فراهم کند.

اولین ماموریت برنامه آرتمیس یک  (۴ نوامبر ۲۰۲۱) و آرتمیس دو (اوت ۲۰۲۳) شامل دو پرواز دور ماه (یکی بدون سرنشین و دیگری با خدمه) خواهد بود که برای آزمایش SLS و Orion طراحی شده است. آرتمیس ۳ اولین ماموریت همراه خدمه به سطح ماه از سال ۱۹۷۲ خواهد بود که در اکتبر سال ۲۰۲۴ با استفاده از سیستم فرود انسان (HLS) که توسط اسپیس اکس توسعه یافته است، دنبال می‌شود.

همچنین راه اندازی پیشرانه (PPE) و پایگاه استقرار و تدارکات (HALO) که عناصر اصلی حضور در ماه هستند، برای سال 2024 برنامه ریزی شده است. این زیستگاه مداری که با فرودگر ماه قابل استفاده مجدد همراه است و امکان انجام ماموریت‌های طولانی مدت به سطح ماه را فراهم می‌کند.

بین سال‌های ۲۰۲۴ تا ۲۰۳۰، ناسا قصد دارد شش ماموریت دیگر (Artemis IV تا IX) را انجام دهد که عناصری به Gateway اضافه می‌کند که شامل ماژول بین المللی سکونت (I-HAB) ، سیستم اروپایی تامین کننده سوخت، زیرساخت و ارتباطات از راه دور (ESPRIT) و موارد دیگر می‌شود.

به همین ترتیب ، ناسا در حال برنامه ریزی برای ساخت تاسیساتی در منطقه قطب جنوبی قمر ماه است تا بتواند ماموریت‌های طولانی مدت و پایگاه آرتمیس را فعال کند. برنامه‌های مشابهی توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) ارائه شده و سال‌ها است در مورد ایجاد دهکده بین المللی در ماه صحبت می‌کند.

این پایگاه به عنوان جانشین ISS حضور خواهد داشت و می‌تواند خدمه‌هایی از کلیه آژانس‌ها شامل ESA ،NASA ،JAXA و احتمالاً چین و روسیه در اختیار داشته باشد. در عین حال، روسیه و چین اخیراً اعلام کردند که برای ایجاد ایستگاه فضایی در رقابت با امکانات ناسا وارد همکاری خواهند شد.

این پایگاه که به عنوان ایستگاه علمی بین المللی قمری (ISLS) شناخته می‌شود، می‌تواند زیستگاه مداری (مانند Gateway)  باشد.  بر اساس بیانیه‌ای که توسط اداره فضایی چین (CNSA) منتشر شده است،‌ این پایگاه آزمایشی علمی فعالیت‌های علمی چندرشته‌ای و چند منظوره مانند اکتشاف ماه را انجام می‌دهد.

چندین شرکت فضایی تجاری برای ارسال محموله بار به ماه از طریق خدمات تجاری باربری (CLPS) قراردادهایی تنظیم کرده‌اند. به علاوه، برخی شرکت‌ها در فکر برنامه ریزی برای انجام ماموریت‌های مختلف هستند. یکی از این ماموریت‌ها توسط اسپیس اکس انجام می‌شود که قصد دارد از استارشیپ برای پرواز گروهی از هنرمندان به دور ماه در سال 2023 کمک بگیرد که با هشتگ dearMoon در فضای مجازی از آن یاد می‌شود.

ایلان ماسک و جف بزوس امیدوار هستند خدمات پرتاب و حمل و نقل را به ماه ارائه دهند. هر دو فرد نامدارهمچنین اعلام کرده‌اند که چنین فعالیت‌هایی برای بشرگام‌هایی منطقی هستند. در حالی که زمان بندی چنین برنامه‌هایی هنوز مشخص نیست، هر دو قصد دارند در طی دهه جاری وآتی گام‌های اساسی بردارند.

تا سال ۲۰۵۰، این احتمال بسیار بالا وجود دارد که چنین تلاش‌هایی باعث رونق صنعت گردشگری به فضا شوند. شاید هر هفته شاهد سفرهای توریستی به فضا باشیم و ساکنین زمین برای سفرهای توریستی به فضا بلیط رزرو کنند.

در حالی که فقط افراد بسیار ثروتمند قادر به پرداخت برای این خدمات خواهند بود، اما به مرور زمان هزینه‌ها کاهش پیدا می‌کند تا افراد بیشتری بتوانند آن را تجربه کنند.

یکی دیگر از فعالیت‌های تجاری احتمالی در آینده که می‌تواند به واقعیت تبدیل شود، استخراج معادن ماه است. اکتشافات بشری در آینده نزدیک می‌تواند به بررسی منابع موجود در فضا و قرمهای مختلف منجر شود. در این بین، بهره‌برداری از منابع ماه می‌تواند به یک تجارت بزرگ و بازار صادراتی خوب تبدیل شود.

براساس موافقت‌نامه‌ای که در سال ۱۹۸۴ تصویب شد، ماه و منابع طبیعی آن میراث تمامی انسان‌ها است و باید با نظر نهادهای بین‌المللی در مورد آن تصمیم گیری شده و به بهره برداری برسد.

پیشرفت صنعت در حوزه اکتشاف سیارک‌ها

یکی دیگر از موضوعات بحث برانگیز دیگری را در مورد آینده فضا مطرح می‌شود،‌ وضعیت سیارک‌ها است که از قوانین تصرف ملی معاف هستند. در سال‌های اخیر بسیاری از شرکت‌ها با هدف جستجوی سیارک‌های نزدیک زمین (NEAs) و استخراج منابع آنها فعالیت خود را آغاز کرده‌اند.

مدار سیارک‌های تحت عنوان NEA در فاصله ۱۹۴.۴میلیون کیلومتری زمین قرار دارند. این سیارک‌ها بر اساس ترکیبات خود در یکی از سه دسته اصلی قرار می‌گیرند:

نوع C (کندریت): رایج‌ترین نوع سیارک‌ها هستند که تا حد زیادی از سنگ‌های رس و سیلیکات تشکیل شده‌اند. این سیارک‌‌ها از نظر ظاهری رنگی تیره دارند و قدیمی‌ترین اجرام منظومه شمسی به شمار می‌روند.

نوع S (سنگی): این سیارک‌ها از نظر ترکیب شبیه به سیاره‌های سنگی هستند که از لایه‌های بیرونی مواد معدنی سیلیکات و نیکل-آهن تشکیل شده‌اند.

نوع M (فلزی): این سیارک‌ها عمدتا از آهن نیکل تشکیل شده‌اند که می‌توانند بین هسته متراکم‌تر و لایه‌های بیرونی سبک‌تر متمایز شوند. در برخی موارد، آنها جریان گدازه‌ای را تجربه می‌کنند که در آن فلز مذاب به سطح فوران می‌کند.

تا سپتامبر 2016 ، 711 مورد سیارک NEA شناسایی شده که ارزشی در حدود بیش از ۱۰۰ تریلیون دلار دارند. در حالی که برخی منتقدان می‌گویند این برآوردها رقم واقعی را نشان نمی‌دهد،‌ اما در هر صورت ارزشمند بودند سیارک‌ها را تایید می‌کند.

با توجه به کاهش هزینه ارسال محموله و خدمه به فضا، درحال نزدیک شدن به نقطه‌ای هستیم که اکتشاف سیارک‌ها سودآور خواهد بود. هنگامی که این موضوع با صنعت فضاپیماهای قدرتمند و خدمات رسانی در مدار همراه شود، استخراج سیارک‌ها احتمالاً به فراتر از سوددهی مطرح شده دست پیدا خواهند کرد و به صنعتی بسیار پردرآمد تبدیل می‌شوند.

انتظار می‌رود در سال‌های آینده، آسانسورهای فضایی هم بتوانند هزینه ارسال محموله به فضا را به شدت کاهش دهند. به گفته بنیاد Spaceward، آسانسورهای فضایی فعلی قادر به حمل بارهای LEO با هزینه پایه ۲۲۰ دلار به ازای هر کیلوگرم هستند. با هزینه‌هایی از این دست می‌توان کل سیستم زمین-ماه را تجاری سازی کرد.

و آنچه در این مطلب گفته شد، همه ماجرا نیست. بشر در دهه‌های آینده گام‌های بزرگی برمی‌دارد و با ماموریت‌های متعدد می‌تواند مرزهای فضا را درنوردد.