مهمة إلى المريخ ستمنح القيادة الفضائية للولايات المتحدة
حدد الرئيس باراك أوباما مهمة رحلة طيران مأهولة إلى المريخ في عام 2010. ثم أوضح خطة العمل التالية لناسا: بحلول عام 2025 ، للقيام برحلة مأهولة إلى كويكب قريب من الأرض ، في منتصف عام 2030 إلى المريخ ، وبعد ذلك ستتبع مهمة هبوط. حتى الآن ، يمكننا القول أن وكالة ناسا ككل تعمل في الموعد المحدد. في الوقت نفسه ، تخطط الوكالة ليس فقط لتحليق فوق الكوكب الأحمر ، ولكن أيضًا لزيارة القمر الصناعي الطبيعي فوبوس.
حتى الآن ، حددت الوكالة ستة عناصر أساسية مطلوبة لمهمة إلى المريخ ، بما في ذلك الهبوط. هذه هي الحاملة الثقيلة SLS ، والمركبة الفضائية Orion ، ووحدة سكن Transheb (للطيران على طول طريق الأرض - المريخ - الأرض) ، وحدة الهبوط ، ومرحلة الإقلاع ونظام الدفع الشمسي الكهربائي (SEP). وفقًا لأحد التقديرات الأولية ، سيتعين تسليم 15 إلى 20 طنًا من البضائع والمعدات إلى سطح الكوكب الأحمر لضمان أول هبوط للأشخاص على سطحه. ومع ذلك ، أعرب ممثلو وكالة ناسا عن رقم 30 طنًا أو أكثر ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن وزن مرحلة الإقلاع المخطط لها وحدها سيكون 18 طنًا ، ووزن وحدة الهبوط 20 طنًا على الأقل. لإرسال هذه العناصر إلى الفضاء ، سيتطلب الأمر 6 عمليات إطلاق على الأقل لناقل SLS ثقيل / ثقيل للغاية بسعة حمل تتراوح من 70 إلى 130 طنًا. من أجل توفير الوقت والمال في تطوير وإنتاج هذا "الناقل الثقيل" ، استخدمت ناسا التقنيات والمعدات المتبقية من المكوكات ، بما في ذلك المحركات وخزان الوقود ومعززات الوقود الصلب للمكوكات.
سيتم تجميع عناصر المركب المريخي في حزمة ليس في مدار قريب من الأرض ، ولكن في نقطة لاغرانج L-2. تقع على بعد مليون ونصف المليون كيلومتر من الأرض خلف الجانب البعيد من القمر عند 61. وتعتبر هذه النقطة مكانًا مثاليًا لبناء المجمعات الفضائية ، لأن قوى جذب الأرض والشمس هي: متوازنة فيه ، مما يوفر "موقع بناء" لا يخضع عمليا لتأثير الجاذبية الخارجية. لا تسمي ناسا L-500 أكثر من "موقع اختبار" ، وبالتالي تؤكد أنه لن يتم التجميع فحسب ، بل أيضًا اختبار المعدات المريخية.
ذكرت وسائل الإعلام الأمريكية والدولية مرارًا ، بما في ذلك مع الإشارة إلى بعض المصادر في وكالة ناسا ، إمكانية عودة الأمريكيين إلى القمر كجزء من الاستعدادات لرحلة استكشافية إلى المريخ. ومع ذلك ، هذا ليس سؤالا الآن. قال جون لوجسدون ، أحد الخبراء الأمريكيين البارزين في مجال سياسة الفضاء ، لصحيفة VZGLYAD ، إن إنشاء مركبة هبوط على سطح القمر ليس جزءًا من خطط ناسا. ومع ذلك ، لا يستبعد احتمال أن تتخذ وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) قرارًا بالتحليق إلى القمر. وفي حالة قيام وكالة الفضاء الأوروبية ببناء وحدة هبوط ، يمكن للولايات المتحدة المشاركة في مشروع القمر الأوروبي ، ربما من خلال توفير SLS لتسليم هذه الوحدة إلى القمر الصناعي الطبيعي للأرض.
ثلاث خطوات إلى المريخ
ناسا أطلقت على خطوتها الأولى "الاتكاء على الأرض". ويشمل تطوير العمليات اللازمة وتراكم الخبرة المطلوبة في المدار القريب من الأرض باستخدام محطة الفضاء الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، وكجزء من هذه الخطوة ، تعمل الوكالة على تطوير طرق ووسائل لاستخدام الموارد المريخية المرتجلة (ISRU) للحصول على الوقود والمواد الضرورية الأخرى. يعد التمرين مفيدًا للغاية ، نظرًا لأن مرحلة الإقلاع التي يبلغ وزنها 18 طنًا ستتطلب 33 طنًا من الوقود ، وتعتزم ناسا استخراجه من ثاني أكسيد الكربون والمياه المتوفرة على الكوكب الأحمر.
كانت الخطوة الثانية تسمى "موقع الاختبار" ، والذي ، كما لوحظ بالفعل ، يقع عند النقطة L-2. بمساعدة جهاز أوتوماتيكي ، من المخطط التقاط كويكب قريب ، والذي سيتم نقله إلى هذه النقطة ، حيث يتم فحصه من قبل طاقم مركبة أوريون الفضائية.
الخطوة الثالثة سميت "مستقلة عن الأرض". نحن نتحدث بالفعل عن الدراسة المباشرة للكوكب الأحمر وتطويره. وهي تشمل الحياة على سطح المريخ ، والاستخدام المكثف لموارد المريخ ، فضلاً عن النقل المنتظم للمعلومات العلمية المستلمة إلى الأرض باستخدام أنظمة الاتصال المتقدمة.
يستحق دور "أوريون" الخوض في مزيد من التفاصيل. على الرغم من حقيقة أنها تبدو وكأنها نسخة أكبر من مركبة الفضاء أبولو الكلاسيكية التي يمكن التخلص منها (أحيانًا يُطلق على أوريون على سبيل المزاح اسم أبولو على المنشطات) ، فإن سيارة الأجرة الجديدة لرواد فضاء ناسا ستكون قابلة لإعادة الاستخدام - من المخطط استخدام نفس مركبة الهبوط حتى تصل إلى عشرة مرات. في الوقت نفسه ، ستتمتع أوريون "بسعة ركاب" متزايدة وستكون قادرة على استيعاب ما يصل إلى 7 من أفراد الطاقم.
لكن السمة الرئيسية لـ "أوريون" ليست هذا. وفقًا لتشارلز بريكوت ، نائب رئيس شركة Orbital ATK ، التي تطور معززات دافعة صلبة من خمسة أجزاء لـ SLS ، ستصبح السفينة جزءًا من مجمع المريخ بين الكواكب. سيتم دمج أنظمته ، بما في ذلك نظام دعم الحياة (SOZH) والحماية من الإشعاع ، في هذا المجمع لزيادة موثوقيته.
المورد التقديري لأوريون هو 1000 يوم على الأقل. إنه مصمم لدخول الغلاف الجوي للأرض بسرعات أعلى ، مثل عند العودة من L-2 أو من المريخ. بالإضافة إلى ذلك ، ستصبح السفينة مأوى إضافيًا للطاقم في حالة حدوث خطأ ما. استشهد بريكوت بمثال أبولو 13 ، الذي تم إنقاذ طاقمه ، بعد انفجار خزان الأكسجين في وحدة القيادة أثناء الرحلة إلى القمر ، إلى حد كبير بفضل المبرد ونظام الدفع لمركبة الهبوط على سطح القمر. هذه الوحدة ، على الرغم من أنها لم تكن مصممة للعمل أثناء الرحلة على طول مسار الأرض والقمر والأرض ، إلا أنها في موقف حرج أدت بنجاح وظائف غير عادية بالنسبة لها.
تمت أول رحلة تجريبية لـ Orion في الوضع التلقائي في ديسمبر 2014 ، عندما تم إطلاقها باستخدام مركبة الإطلاق Delta IV Heavy. من المقرر أن يتم إطلاق الرحلة التالية في سبتمبر 2018 ، ستنطلق Orion (لا يزال بدون طاقم) في رحلة في مدار حول القمر بالفعل بمساعدة شركة SLS ، والتي ، بالمناسبة ، سيكون هذا الإطلاق الأول. ومن المقرر أن تبدأ أول رحلة مأهولة للسفينة - مباشرة إلى القمر - في 2021-2023.
المخاوف والواقع
أطقم الطيران في مدار أرضي منخفض محمية من الإشعاع الكوني بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. رواد الفضاء المتوجهون إلى القمر ، وخاصة المريخ ، محرومون من هذه الحماية. ومع ذلك ، وفقًا لمجلة Scientific American ، نقلاً عن بيانات من مركبة Curiosity ، فإن خطر إشعاع الفضاء السحيق ليس كبيرًا بحيث يصبح عقبة أمام تنفيذ رحلة المريخ. لذا ، فإن رواد الفضاء الذين يقضون 180 يومًا للوصول إلى المريخ ، وهو نفس المبلغ للعودة منه ، ويقضون أيضًا 500 يوم على سطح الكوكب الأحمر ، سيحصلون على جرعة إشعاعية إجمالية في منطقة 1,01 سيفرت. وفقًا لمعايير وكالة الفضاء الأوروبية ، يجب ألا يستقبل رائد الفضاء أكثر من سيفرت واحد خلال جميع رحلاته. هذه الجرعة ، بحسب الأطباء ، تزيد من خطر الإصابة بالسرطان بنسبة 5٪. لدى وكالة ناسا معايير أكثر صرامة: يجب ألا يتجاوز خطر إصابة رائد الفضاء بالسرطان طوال فترة نشاطه المهني 3٪. ومع ذلك ، وفقًا لأحد أعضاء فريق كيوريوسيتي العلمي دون هاسلر ، فإن 5٪ "رقم مقبول تمامًا".
في حديثه في مؤتمر Humans to Mars (H2M) الذي عقد في شهر مايو في واشنطن العاصمة ، نقل سكوت هوبارد ، المسؤول سابقًا عن مشاريع المريخ التابعة لناسا والأستاذ الحالي في جامعة ستانفورد ، عن ريتشارد ويليامز كبير المسؤولين الطبيين في ناسا قوله إنه "لا يوجد حاليًا المخاطر الصحية للطاقم والتي من شأنها أن تمنع رحلة استكشافية مأهولة إلى المريخ ". يقر ويليامز بأنه لا تزال هناك بعض المخاطر على صحة رواد الفضاء ، لكن ناسا مستعدة لقبول ذلك ، خاصة وأن الوكالة تعمل باستمرار على تطوير طرق جديدة لتقليلها. على سبيل المثال ، تجري وكالة ناسا حاليًا تجارب على مادة مصنوعة من الأنابيب النانوية المهدرجة من نيتريد البورون (BNNT) ، والتي تُظهر خصائص واعدة جدًا لمكافحة الإشعاع.
ومع ذلك ، وفقًا لأندي ويير ، مؤلف كتاب "المريخ" ، الذي تم على أساسه صنع الفيلم الذي يحمل نفس الاسم ، كان بطله قد أصيب بالسرطان بالتأكيد أثناء إقامته على سطح الكوكب الأحمر. من هو الأقرب إلى الحقيقة - العلماء أم كاتب الخيال العلمي ، سيخبرنا الوقت.
متى وكم وكم ومع من
تعمل ناسا حاليًا على الجدول الزمني التالي لاستكشاف المريخ واستكشافه. من عام 2021 إلى عام 2025 ، تم التخطيط لخمس بعثات مأهولة على الأقل إلى الفضاء حول القمر ، بما في ذلك "التقاط" الكويكب ودراسته. في عام 2033 ، يجب أن يصل رواد الفضاء إلى فوبوس ، وفي عام 2039 سوف تطأ أقدامهم سطح المريخ لأول مرة. في عام 2043 ، ستهبط رحلة استكشافية ثانية على سطح المريخ.
لضمان حدوث "عاصفة" مأهولة من الكوكب الأحمر من 2018 إلى 2046 ، يجب إطلاق ما لا يقل عن 41 ناقلة من نوع SLS. من الممكن أن تضاف إلى ذلك عمليات إطلاق شركات النقل التي تم تشغيلها بالفعل من نوع Delta-4 و Atlas-5 (إذا استقبلت الأخيرة محركات أمريكية بدلاً من المحركات الروسية وما زالت تعمل). سيتم استخدامها بشكل أساسي لإطلاق المركبات الآلية إلى المريخ والمريخ ، والتي ستُعهد بوظيفة "عمال المناجم" للمعلومات العلمية لمساعدة الرحلات الاستكشافية المأهولة.
بالطبع ، قد يختلف عدد شركات النقل وأنواعها اعتمادًا على التغييرات التي تم إجراؤها على تكوين بعثات المريخ المأهولة. هناك خيار يتطلب 32 ناقلة SLS فقط (بدون احتساب الخمسة للرحلات الاستكشافية حول القمر المذكورة): عشرة لمهمة مأهولة إلى فوبوس ، واثنتي عشرة في أول هبوط لرواد الفضاء على المريخ ، وعشرة أخرى في الثانية.
سؤال من الأسئلة: كم سيكلف كل هذا ، وهل ستسحب الولايات المتحدة هذه النفقات وحدها؟ لن يكلف إرسال رواد فضاء إلى المريخ سوى جزء بسيط مما تم إنفاقه على تطوير وإنتاج طائرة مقاتلة من الجيل السادس من طراز F-35 ، وفقًا للجنة خبراء من وكالة ناسا ، بالإضافة إلى ممثلين عن الصناعة الأمريكية والأوساط الأكاديمية. حكومة الولايات المتحدة ، فإن برنامج F-35 قد يكلف في النهاية تريليون دولار) ولا يتجاوز 100 مليار دولار. هذا هو نفس المبلغ الذي أنفقته الولايات المتحدة على برنامج ISS حتى الآن. بحلول عام 2024 ، ستكتمل رحلة المحطة ، وستتوقف ناسا عن إنفاق ما يقرب من 4 مليارات دولار سنويًا على تشغيلها. وهكذا ، في السنوات العشر التي تفصل بين نهاية مدار المحطة حول الأرض وبداية المهمة إلى فوبوس ، سيكون مبلغ الأموال الموفرة حوالي 40 مليار دولار ، وسيتعين على الولايات المتحدة أن تجد 60 إضافيًا مليار دولار لتحقيق خططها المريخية.
عند الحديث عن تكلفة مهمة المريخ ، يؤكد الخبراء أنه يمكن تخفيضها أكثر إذا شارك المشاركون الدوليون في المشروع. السؤال الواضح هو: هل يشمل ذلك روسيا ، التي تعد حاليًا واحدة من أكبر شركاء الولايات المتحدة في صناعة الفضاء ولديها إمكانات فضائية كبيرة (خاصة في مجال الرحلات المأهولة)؟ لكن إذا كانت لدى الولايات المتحدة مثل هذه الخطط لروسيا ، فإنها تظل سرية في الوقت الحالي.
في نهاية شهر مايو من هذا العام ، نشرت أخبار الفضاء آراء تشارلز بولدن رئيس ناسا حول مستقبل التعاون الدولي في الفضاء. تحدث عن أهمية التفاعل خارج الغلاف الجوي مع أوروبا واليابان والصين. وفيما يتعلق بالصين ، ذكر بولدن أنه سيزورها في نهاية الصيف ، مؤكدا أنه عاجلا أم آجلا ستبدأ الولايات المتحدة والصين بالتأكيد التعاون الوثيق في مجال الفضاء. تشمل قائمة شركاء الفضاء المحتملين دولًا مثل إسرائيل والأردن والإمارات العربية المتحدة. لكن بولدن لم يقل كلمة واحدة عن روسيا. ربما ببساطة لم يكن هناك سبب لذلك ، ولكن هناك تفسير آخر ممكن: العلاقات المتفاقمة بشدة بين موسكو وواشنطن ، فضلاً عن افتقار روسيا للتكنولوجيات والمعدات الخاصة بالفضاء السحيق (من أجل الوصول إليها ، يمكن للولايات المتحدة أن تضع بغض النظر عن الخلافات السياسية العامة) لا تساهم في مصلحة أمريكا في استمرار الشراكة مع بلدنا بعد انتهاء رحلة محطة الفضاء الدولية.
يبقى أن نضيف أنه بالإضافة إلى برنامج المريخ التابع للولايات المتحدة ، هناك أيضًا برنامج خاص تعتزم سبيس إكس تنفيذه. أعلن رئيس هذه الشركة ، Elon Musk ، عن خطط لهبوط مركبة Dragon الفضائية على سطح الكوكب الأحمر في عام 2018 ، وإرسال أشخاص إلى هناك في وقت مبكر من عام 2026.
وفي حديثه في مؤتمر "People to Mars" وتحدث عن سبب سعي أمريكا من أجل الكوكب الأحمر ، قال تشارلز بريكوت: "القفزات في الفضاء تحدث فقط عندما تكون المصالح الاستراتيجية للبلاد وراءها. نحن ذاهبون إلى المريخ لأننا نريد أن نظهر للعالم قدرتنا على فعل ما لم يفعله أحد من قبل ، وإظهار ريادتنا في الفضاء وضمان وصولنا إلى سوق الفضاء العالمي ، والذي تبلغ قيمته 330 مليار دولار سنويًا ". كما ترى ، الشرح بسيط للغاية. والسؤال الذي يطرح نفسه بشكل لا إرادي: ألا تمتلك روسيا حقًا مثل هذه المصالح الإستراتيجية ، والتي يمكن تحقيقها بمساعدة مشروع يستحق أولمبياد سوتشي؟
معلومات