ماموریت آرتمیس 1 ناسا: پرواز آزمایشی بدون خدمه با هدف بازگشت انسان به ماه

دهه‌هاست که ناسا با انجام پروژه‌های شگفت‌انگیز دست به اکتشاف اقمار، سیارات و یا به عبارت دیگر، کیهان می‌زند. ماموریت‌های متعددی که در طول این چند ده سال توسط ناسا انجام شده است، هرکدام در نوع خود رکوردشکن بوده‌اند. حالا نوبت به ماموریت آرتمیس می‌رسد - ماموریتی که قصد دارد انسان را دوباره به ماه بازگرداند. در این مقاله فاز اول ماموریت آرتمیس ناسا یعنی آرتمیس 1 را بررسی می‌کنیم.

پروژه آرتمیس ناسا

پیش از آنکه به صورت اختصاصی به سراغ ماموریت آرتمیس 1 ناسا برویم، لازم است نگاهی به کلیت پروژه آرتمیس بیندازیم که ماموریت آرتمیس 1 فاز اول آن است.

آرتمیس پروژه‌ای تشکیل شده از سه فاز است: آرتمیس 1، آرتمیس 2 و آرتمیس 3.

در این پروژه ناسا تلاش دارد رکوردهای جدیدی را در فرستادن انسان به فضا ثبت کند. در این پروژه، اولین زن و اولین فرد رنگین‌پوست بر سطح ماه قدم خواهند گذاشت. این رخداد مختص به ماموریت آرتمیس 3 است و پیش از آن، دو ماموریت آرتمیس 1 و 2 به پرواز آزمایشی در مدار ماه بدون خدمه و با خدمه اختصاص داده شده است.

در صورتی که فاز آزمایشی (فاز اول که آرتمیس 1 نام دارد) با موفقیت پشت سر گذاشته شود، فضانوردان در سال 2025 تحت ماموریت آرتمیس 3 به ماه خواهند رفت تا برای اولین بار پس از سال 1972 اولین انسان‌هایی باشند که بر روی قمر زمین قدم می‌گذارند.

علاوه بر این، پروژه آرتمیس با مستقر کردن یک ایستگاه فضایی در مدار ماه (Gate way) و ساخت یک کمپ بر سطح آن، شرایط اولین حضور طولانی مدت انسان در ماه را فراهم می‌کند. این اقدامات درحقیقت مقدمات سفر انسان به سیاره سرخ (مریخ) را فراهم می‌کند.

آرتمیس 1

اما پیش از همه این اتفاقات هیجان‌انگیز، آژانس فضایی باید تجهیزات خود را در ماموریت آرتمیس 1 مورد آزمایش قرار دهد. این ماموریت قبلا با نام ماموریت «اکتشافی-1» یا «Exploration Mission-1» شناخته می‌شد. آرتمیس 1 را درحقیقت می‌توان پروازی آزمایشی با هدف اطمینان از کارکرد تجهیزات دانست.

ناسا قصد دارد همه چیز را تا حد امکان آزمایش کند تا برای ماموریت خدمه آرتمیس 2 در اطراف ماه و ماموریت فرود ماموریت آرتمیس 3 آماده شود. «مایک سارافین» مدیر ماموریت آرتمیس 1 ناسا پیش از این گفت: «ناسا در تلاش برای کاهش ریسک برای پروازهای با خدمه است. بنابراین ناسا قصد دارد در یک پرواز آزمایشی بدون خدمه ریسک بیشتری را بپذیرد و اوریون را تا بالاترین حد ممکن مورد آزمایش قرار دهد.»

در این ماموریت، کپسول «اوریون» یا «Orion» با قوی‌ترین موشک ساخته شده توسط بشر به مدار ماه می‌رود. این موشک « سامانهٔ پرتاب فضایی» (Space Lunch System) نام دارد - آن را به اختصار «SLS» می‌نامیم. این ماموریت درحقیقت اولین پرواز SLS و کپسول اوریون (پس از تکمیل شدن) است (در این مقاله می‌توانید اطلاعات کامل ساختار کپسول اوریون را مطالعه کنید).

ناسا سال‌هاست که برای ماموریت آرتمیس 1 - اولین پرواز SLS و برنامه اکتشاف ماه در پروژه آرتمیس - آماده می‌شود و اکنون در یک قدمی به تحقق رساندن آن است.

موشک SLS برای ماموریت‌های فراتر از مدار پایین زمین و حمل خدمه یا محموله به ماه و فراتر از آن طراحی شده است و این اولین بار است که نیروی جاذبه زمین را ترک می‌کند این موشک توسط یک جفت تقویت‌کننده و چهار موتور «RS-25» نیروی لازم برای غلبه بر گرانش زمین را فراهم می‌کند و در مدت زمان نود ثانیه به حداکثر توان خود می‌رسد.

سوخت این موشک هیدروژن مایع فوق خنک و اکسیژن مایع است - موتورهای این موشک از برنامه شاتل فضایی ناسا که در سال 2011 بازنشسته شده، آمده بوده است. این موشک از طریق یک سری آزمایش، از جمله «تمرین لباس خیس» مورد بررسی قرار گرفته است. در این پست، آزمایش لباس خیس را مرور کرده‌ایم.

زمان‌بندی ماموریت آرتمیس 1

طبق زمان‌بندی انجام شده، در تاریخ شنبه 5 شهریور 1401، شمارش معکوس برای انجام ماموریت آرتمیس 1 آغاز شد. در این زمان اعضای تیم پرتاب در مراکز بازرسی خود حاضر شدند تا طی 14 ساعت آینده آخرین بازدیدهای پیش از پرتاب را انجام دهند. به عنوان مثال، تیم مخازن آب را پر خواهد کرد. این مخازن آب برای سرکوب صدای در سکوی پرتاب «39B» که میزبان پرتاب آرتمیس 1 است، به کار برده می‌شوند. آن‌ها همچنین از تامین شدن سوخت موتور در این مرحله اطمینان حاصل می‌کنند.

یکشنبه شش شهریور، پس از آنکه مراحل تامین ذخیره نیروی باتری و سوخت موتورها به پایان رسید، برخی از اعضا مراکز بازرسی را ترک می‌کنند - حدودا 12 ساعت پیش از پرتاب. در همین زمان، تیم توالی‌سنجی پرتاب زمینی ماموریت (GLS) را فعال می‌کند - یک برنامه نرم‌افزاری که به صورت خودکار بخش نهایی شمارش معکوس را مدیریت می‌کند.

حدودا نه ساعت پیش از پرتاب، جلسه توجیهی آب و هوا و سوخت‌رسانی برگزار می‌شود.

دوشنبه هفت شهریور، اگر همه چیز مطابق برنامه پیش رود، بارگیری پیشرانه‌های SLS (هیدروژن مایع و اکسیژن مایع) حدود هشت ساعت پیش از پرتاب آغاز می‌شود. این یک فرآیند طولانی و پیچیده است که تا دقایقی پیش از پرتاب ادامه دارد.

پس از آن شمارش معکوس آغاز می‌شود و آرتمیس 1 در تاریخ هفت شهریور 1401 از مرکزی «Cape Canaveral» فلوریدا ایالات متحده به فضا پرتاب می‌شود. پیش از این، ناسا در تلاش بود تا ماموریت آرتمیس 1 را در آذر ماه 1395 انجام دهد، اما به دلیل مشکلات فنی موجود در SLS و کپسول اوریون، این ماموریت تاکنون 16 بار به تعویق افتاده است.

شروع ماموریت آرتمیس 1

ماموریت آرتمیس 1 آغاز می‌شود و حالا نوبت به فرآیند عجیب، شگفت‌انگیز و پیچیده آن تا رسیدن به ماه و برگشت به زمین می‌رسد.

در ماموریت آرتمیس 1، دو دقیقه پس از شروع پرواز دو تقویت‌کننده از سیستم جدا می‌شوند تا وزن کاهش یابد - آن‌ها در نهایت در درون اقیانوس اطلس سقوط می‌کنند. حدود هشت دقیقه پس از پرتاب موتورهای داخلی SLS خاموش می‌شوند و ده دقیقه بعد اوریون شروع به استقرار آرایه‌های خورشیدی خود می‌کند - این فرآیند حدود 12 دقیقه طول می‌کشد - آرتمیس 1 اولین فضاپیمای انسانی است که انرژی خورشیدی به ماه پرواز می‌کند، درحالیکه پیش از این از انرژی خورشیدی در فضا تنها در ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده شده است.

در این مدت اوریون و قسمت فوقانی SLS شروع به چرخش به دور زمین می‌کنند. حدود پنجاه و یک دقیقه پس از پرتاب موتور قسمت فوقانی SLS نیروی لازم برای فرستادن اوریون به سمت ماه را فراهم می‌کند. درنهایت حدود دو ساعت و شش دقیقه پس از پرتاب، اوریون از قسمت فوقانی SLS جدا می‌شود و سفر انفرادی خود را به سمت ماه آغاز می‎‌کند.

اما هنوز کار قسمت فوقانی SLS به پایان نرسیده است. این قسمت ده مکعب کوچک را در درون یک آداپتور مخصوص با خود حمل می‌کند که باید آن‌ها را در مدار مستقر کند. این مکعب‌ها - که «Cubesat» نام دارند - کارهای مختلفی را در اعماق فضا انجام خواهند داد - از مطالعه چگونگی تاثیر تشعشعات بر DNA تا یافتن یخ-آب در ماه. به گفته ناسا، استقرار این ماهواره‌های کوچک سه ساعت و چهل دقیقه پس از پرتاب آغاز می‌شود و تا حدود هشت سال بعد طول می‌کشد. Cubesatها انواع کوچکی از فضاپیما هستند که پس از چندین دهه خدمت در زمین برای رصد، مخابرات و انواع هدف‌های دیگر حالا شروع به حرکت به سمت فضا می‌کنند.

هنگامی که اوریون از مدار زمین خارج می‌شود، برای برقراری ارتباط با زمین از «Deep Space Network» استفاده می‌کند. Deep Space Network یا «شبکه فضای عمیق» که به اختصار «DSN» نیز نامیده می‌شود، شبکه مجموعه‌ای از آنتن‌ها است که برای ارتباط با فضاپیماها در ماموریت‌های بین‌سیاره‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در مدت زمانی که طول می‌کشد تا اوریون به مدار ماه برسد، مهندسان سیستم‌های فضاپیما را ارزیابی می‌کنند و در صورت نیاز قادر هستند مسیر حرکت آن را تصحیح کنند. اوروین حدود 100 کیلومتر بالاتر از سطح ماه پرواز می‌کند. این فضاپیما تقریبا شش روز در مدار می‌ماند تا داده‌های مورد نیاز را جمع‌آوری کند.

حدودا ده روز پس از پرتاب - در تاریخ 16 شهریور فضاپیما به دورترین فاصله تا زمین می‌رسد که در نوع خود رکورد محسوب می‌شود - رکورد پیشین متعلق به ماموریت «آپولو 13» ناسا است که حدود چهارصد هزار کیلومتر از زمین فاصله داشت - این رکورد متعلق به آن دسته فضاپیماهایی است که قادر به حمل انسان هستند.

اوریون در مدت دو هفته یک و نیم دور در مدار به دور ماه می‌گردد و سپس در تاریخ 30 شهریور سفر طولانی بازگشت خود به زمین را آغاز می‌کند.

بازگشت به زمین

پس از آنکه داده‌ها جمع‌آوری شد و مهندسان کارایی سیستم را بررسی کردند، نوبت به بازگشت فضاپیما به زمین می‌رسد. اوریون در تاریخ یک مهر به حداکثر فاصله خود از زمین در این ماموریت می‌رسد - حدود چهارصد و پنجاه هزار کیلومتر.

حالا برای بازگشت اوریون به زمین، باید ابتدا بر گرانش ماه غلبه کند.خروج از گرانش ماه فرآیندی است که تقریبا 10 روز طول می‌کشد. در روز 35ام از این ماموریت، اوریون یک موتور «return flyby» را می‌سوزاند که فضاپیما را تا فاصله 800 کیلومتری از سطح ماه می‌برد. اوروین یک نیروی گرانشی تیرکمان مانند از ماه دریافت می‌کند تا آن را ترک کند و به سمت زمین برگردد.

درنهایت هنگامی که فضاپیما وارد جو زمین می‌شود، سرعتی در حدود 11 کیلومتر بر ثانیه خواهد داشت. این سرعت برای یک فضاپیما در ورود مجدد به جو به قدری بالاست که رکورد سریع‌ترین ورود به جو برای یک فضاپیما با قابلیت حمل انسان توسط اوریون شکسته خواهد شد - هرچند این فضاپیما در ماموریت‌های بعدی خود انسان‌ها را به ماه می‌برد.

جالب است بدانید یک ماژول خدماتی که توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) تهیه شده است، وظیفه تامین اکسیژن، آب و نیرو برای فضاپیمای اوریون را دارد. همه این‌ها از طریق الکتریسیته تبدیل شده از انرژی که سه آرایه خورشیدی جمع‌آوری می‌کنند، امکان‌پذیر است.

اوریون هنگام ورود به جو زمین دمایی در حدود 2769 درجه سانتی‌گراد را تجربه خواهد کرد که دمایی بسیار بالاست. سپر حرارتی فضاپیما باید بتواند در چنین شرایطی طاقت بیاورد و کارایی خود را از دست ندهد. این مرحله نیز یکی از آن مراحل بحرانی است که دانشمندان قصد دارند با انجام آن از کیفیت سازه خود اطمینان حاصل کنند.

از آنجا که ناسا قادر نیست چنین شرایطی را در روی زمین ایجاد کند، نیاز به انجام این ماموریت آزمایشی دارد تا از کارکرد درست تجهیزات اطمینان حاصل کند. اگر این کپسول بتواند در شرایط حاد دمایی مقاومت کند، درنهایت در اقیانوس آرام حوالی ساحل «سن دیگو» بر روی کشتی نیروی دریایی ایالات متحده فرود خواهد آمد.

اوریون در تاریخ 18 مهر بازگشتی تماشایی به اتمسفر زمین خواهد داشت. طبق برنامه‌ریزی‌های انجام شده، ماموریت آرتمیس 1 ناسا حدودا 42 روز طول می‌کشد، با این‌حال در نظر داشته باشید که تمام زمان‌بندی‌ها حدودی است و همانطور که مشخص است رخدادهای متفاوت و متعددی می‌توانند بر این پروسه تاثیرگذار باشند.

آرتمیس 1 چگونه به پیشرفت علم کمک می‌کند؟

اگرچه آرتمیس 1 تنها یک پرواز آزمایشی است و هیچ انسانی با آن به فضا فرستاده نمی‌شود، اما سه مانکن را با خود به فضا خواهد برد. هدف از فرستادن مانکن‌ها با آرتمیس 1 به فضا بررسی شرایط درون کپسول است. به عبارت دیگر، مهندسان ناسا با نصب حسگرهای مختلف بر روی این سه مانکن قصد دارند شرایط داخل فضاپیمای اوریون را بررسی کنند و از بی‌خطر بودن آن برای سرنشینان آینده اطمینان حاصل کنند.

یکی از مانکن‌ها، «مونیکین کامپوس» با لباس فضایی «Orion Crew Survival System» است. حسگرهایی که بر روی این لباس فضایی نصب شده‌اند، میزان شتاب، ارتعاش و تشعشعاتی که مونیکین در معرض آن‌ها قرار می‌گیرد را اندازه‌گیری می‌کنند و داده‌هایی مرتبط با آن را به ناسا عرضه می‌کنند.

دو مانکن دیگر، «زوهر» و «هلگا» نام دارند. از آنجایی که پروژه آرتمیس یکی از پیشگامان ارسال زنان به سطح ماه است، ناسا این دو مانکن را با هدف بررسی چگونگی تاثیر تشعشعات فضایی بر بدن یک زن درون کپسول اوریون قرار داده است. دانشمندان در ساخت این آدمک‌ها نهایت دقت و ظرافت را به کار گرفته‌اند تا بافت نرم بدن، استخوان‌ها و ریه‌ها را به درستی شبیه‌سازی کنند.

هرکدام از این دو آدمک زن مجهز به 5600 حسگر خواهند بود و اطلاعات مرتبط با تاثیر تشعشعات بر روی ریه‌ها، معده، رحم، مغز و استخوان را ثبت می‌کنند. ناسا با هدف افزایش دقت خود در بررسی تاثیر تشعشعات، جلیقه‌ای تهیه کرده است که زوهر آن را به عنوان یک جلیقه محافظ می‌پوشد، درحالیکه هلگا بدون جلیقه خواهد بود.

از آنجایی که ناسا برای فرستادن اولین زن به ماه آماده می‌شود، این بسیار مهم است که بتوان تاثیر حضور در چنین پروژه‌ای را بر روی بدن زنان بررسی کرد. «رامونا غزه» سرپرست تیم علمی در مرکز فضایی «جانسون» ناسا پیش از این گفته بود: «زنان به‌طور کلی در معرض خطر بیشتری هستند، زیرا اندام‌های حساس‌تری در برابر تشعشعات نسبت هبه مردان دارند. به همین دلیل است که ناسا با قرار دادن دو آدمک که اندام‌های زنانه دارند، قصد دارند تاثیر این تشعشعات بر بدن آن‌ها را به صورت دقیق مطالعه کند.»

علاوه بر این آدمک‌ها، «الکسای» یا «ALEXAI» نیز یکی از مسافرین سفینه فضایی اوریون است. این دستیار مجازی «آمازون» به دلیل توانایی‌اش در کنترل انواع دستگاه‌های شخصی از جمله تلفن‌ها گرفته تا بلندگوها مشهور است. الکسای در ماموریت آرتمیس 1 در یک سیستم فناوری به نام «Callisto» به ناسا کمک می‌کند.

اسنوپی در ماموریت!

آرتمیس 1 به سنت دیرینه ناسا در نمایش شخصیت‌های کارتونی در ماموریت‌های خود احترام می‌گذارد و این بار شخصیت کارتونی دوست داشتنی «بیگل اسنوپی» به عنوان یک «نشانگر جاذبه صفر» در اوریون به کار برده می‌شود. به گفته تیم اوریون، اسنوپی لباس نارنجی رنگی مشابه فضانوردان آینده آرتمیس خواهد پوشید.

یکی دیگر از شخصیت‌های کارتونی که به همراه اوریون به فضا می‌رود، «Shaun the Sheep» یا «بره ناقلا» است. بره ناقلا به شکل عروسکی مخملی تا مدار ماه با اوریون پرواز خواهد کرد. حضور بره ناقلا در این پرواز توسط آژانس فضایی اروپا ترتیب داده است. همانطور که ذکر کردیم ESA مسئول سازنده ماژول خدمات این ماموریت بوده است. «لوسی وندور» مدیر استودیوی انیمشین Shaun the Sheep گفت: «2022 پانزدهمین سالگرد اولین سریال تلویزیونی بره ناقلا است و فرستادن آن به فضا درحقیقت جشن شگفت‌انگیزی است.»

درنهایت به سنت قدیمی ناسا در فرستادن نام علاقه‌مندان به فضا می‌رسیم. پیش از این ناسا از هواداران فضایی خواست تا نام و اطلاعات اولیه خود را بر روی سایت این آژانس فضایی ثبت کنند. حالا این نام‌ها بر روی یک فلش مموری با اوریون به فضا فرستاده می‌شود - حدود 3.4 میلیون نفر نام خود را ثبت کرده‌اند.

ساخت کپسول اوریون و موشک SLS حدود 35 میلیارد دلار برای ناسا هزینه داشته است که آن را به یکی از گران‌ترین پروژه‌های دهه‌های اخیر تبدیل کرده است. همین مسئله انتقادات بسیاری را بر ناسا وارد داشته است.