آرتمیس ۲ سکوت ۵۰ ساله فضا را شکست / جزئیات خواندنی از زندگی ۴ فضانورد در فضایی به اندازه یک ون

ناسا آرتمیس ۲ را به عنوان یک «مأموریت آزمایشی» می‌بیند که تمام سیستم‌های مورد نیاز برای سفرهای چندماهه به سیاره سرخ را در یک محیط واقعی فضای عمیق آزمایش می‌کند. 

مأموریت آرتمیس ۲ نه تنها یک پرواز آزمایشی، بلکه نقطه عطفی بنیادین در تاریخ اکتشافات فضایی بشر محسوب می‌شود که پس از گذشت بیش از پنج دهه از آخرین حضور انسان در مجاورت ماه، بار دیگر بشریت را به قلمرو فضای عمیق بازگردانده است. 

این مأموریت که در تاریخ ۱ آوریل ۲۰۲۶ از مجتمع پرتاب 39B در مرکز فضایی کندی آغاز شد، به عنوان پلی حیاتی میان پرواز بدون سرنشین آرتمیس ۱ و فرود برنامه‌ریزی شده انسان بر سطح ماه در مأموریت آرتمیس ۳ عمل می‌کند. 

اهمیت راهبردی این مأموریت در گذار از مدل «پرچم و اثر پا» که در دوران آپولو حاکم بود، به سوی یک چارچوب پایدار برای حضور طولانی‌مدت و ایجاد اقتصاد ماه نهفته است. 

تحلیلگران حوزه هوافضا بر این باورند که آرتمیس ۲ فراتر از یک مأموریت فضایی، بیانیه‌ای از توانمندی‌های نوین فناورانه، همکاری‌های بین‌المللی و بازتعریف هویت انسانی در مقیاس کیهانی است.  

معماری فنی و مهندسی سیستم پرتاب فضایی (SLS): قدرتمندترین موتور محرک تاریخ

سیستم پرتاب فضایی یا SLS، به عنوان ستون فقرات مأموریت آرتمیس ۲، نمایانگر اوج مهندسی هوافضا در قرن حاضر است. این ابرموشک با ارتفاع ۳۲۲ فوت (۹۸ متر)، اگرچه از نظر فیزیکی کمی کوتاه‌تر از موشک ساتورن ۵ دوران آپولو است، اما در هنگام برخاستن، نیروی رانشی معادل ۸.۸ میلیون پوند تولید می‌کند.

این افزایش توان ناشی از ترکیب دو بوستر سوخت جامد قدرتمند و چهار موتور RS-25 است که از میراث شاتل‌های فضایی بازسازی شده‌اند و از هیدروژن مایع به عنوان سوخت اصلی استفاده می‌کنند. توانمندی SLS به گونه‌ای طراحی شده است که بتواند فضاپیمای اوریون، خدمه و محموله‌های سنگین را در یک پرتاب واحد مستقیماً به سمت مدار ماه هدایت کند؛ قابلیتی که هیچ موشک عملیاتی دیگری در جهان در حال حاضر دارا نیست.  

تحلیل داده‌های مهندسی نشان می‌دهد که تمرکز SLS بر بهینه‌سازی انرژی و استفاده از فناوری‌های اثبات شده برای دستیابی به مدار انتقالی ماه (TLI) با دقت بالاتر است.

برخلاف ساتورن ۵ که برای انتقال جرم خالص بیشتر طراحی شده بود، SLS به گونه‌ای مهندسی شده است که کپسول پیشرفته اوریون را با سرعت فرار ۲۴,۵۰۰ مایل بر ساعت (حدود ۱۱ کیلومتر بر ثانیه) به سوی ماه پرتاب کند و در عین حال، ایمنی خدمه را از طریق سیستم لغو پرتاب (LAS) با قدرت ۴۰۰,۰۰۰ پوند تضمین نماید. این سیستم لغو پرتاب در صورت بروز هرگونه ناهنجاری در طول صعود، قادر است کپسول خدمه را با شتابی فوق‌العاده از موشک جدا کرده و به منطقه‌ای امن منتقل کند.  

فضاپیمای اوریون و ماژول سرویس اروپایی (ESM)

فضاپیمای اوریون که توسط خدمه آرتمیس ۲ «اینتگریتی» (Integrity به معنای یکپارچگی و صداقت) نامیده شده است، خانه و پناهگاه فضانوردان در این سفر ۱۰ روزه محسوب می‌شود. این نامگذاری نه تنها نمادی از اعتماد متقابل میان تیم‌های مهندسی و خدمه است، بلکه به تلاش عظیم جهانی برای یکپارچه‌سازی بیش از ۳۰۰,۰۰۰ قطعه مجزا در یک سیستم واحد اشاره دارد که در سراسر جهان ساخته شده‌اند. اوریون در مقایسه با کپسول‌های آپولو، ۳۰ درصد فضای زیست‌پذیر بیشتری فراهم می‌کند که برای اسکان چهار خدمه در شرایط فضای عمیق و حفظ سلامت جسمی و روانی آن‌ها ضروری است.  

ماژول سرویس اروپایی که توسط شرکت ایرباس و به سفارش آژانس فضایی اروپا (ESA) طراحی و ساخته شده است، مسئولیت تامین تمام نیازهای حیاتی فضاپیما را بر عهده دارد. این ماژول دارای ۳۳ موتور است که شامل یک موتور اصلی با ۸.۶ تن سوخت، ۸ رانشگر کمکی و ۲۴ موتور کوچک برای کنترل وضعیت فضاپیما در فضا می‌شود.  

نقش راهبردی ESM فراتر از پیشرانش صرف است؛ این واحد مسئولیت تنظیم دقیق دما، تامین اکسیژن و نیتروژن برای اتمسفر داخل کپسول و فراهم کردن آب آشامیدنی برای خدمه را بر عهده دارد. یکی از نوآوری‌های کلیدی در این مأموریت، استفاده از سیستم ارتباطی نوری آرتمیس ۲ (O2O) مبتنی بر فناوری لیزر است که اجازه می‌دهد داده‌ها با سرعت خیره‌کننده ۲۶۰ مگابیت بر ثانیه به زمین ارسال شوند. این قابلیت فنی، امکان پخش زنده ویدیوهای با کیفیت Ultra-HD (4K) از اعماق فضا را فراهم کرده و داده‌های علمی حجیم را در زمان بسیار کوتاهی به ایستگاه‌های زمینی منتقل می‌کند.  

خدمه مأموریت آرتمیس ۲ چه کسانی هستند؟

آرتمیس ۲ با اعزام چهار فضانورد که هر یک نماینده فصلی جدید در تاریخ فضا هستند، ساختار تک‌بعدی دوران آپولو را که منحصراً شامل مردان سفیدپوست آمریکایی بود، در هم شکسته است. خدمه این مأموریت شامل اولین زن (کریستینا کک)، اولین فرد رنگین‌پوست (ویکتور گلاور) و اولین غیرآمریکایی (جرمی هانسن از آژانس فضایی کانادا) است که به فراتر از مدار زمین و قلمرو ماه سفر می‌کنند.  

رید وایزمن، به عنوان فرمانده مأموریت، با ۵۰ سال سن، باتجربه‌ترین عضو گروه و خلبان سابق نیروی دریایی است که پیش از این ۱۶۵ روز را در ایستگاه فضایی بین‌المللی گذرانده است. او اکنون عنوان مسن‌ترین فردی را دارد که به مجاورت ماه سفر کرده است. 

ویکتور گلاور، خلبان مأموریت، وظیفه هدایت دستی اوریون در مراحل حساس مانند عملیات نزدیکی (Prox Ops) را بر عهده دارد تا قابلیت‌های مانور دستی فضاپیما را برای مأموریت‌های آینده تأیید کند. کریستینا کک، متخصص مأموریت، که رکورد طولانی‌ترین اقامت مداوم یک زن در فضا (۳۲۸ روز) را دارد، مسئولیت نظارت بر سیستم‌های علمی و انجام مشاهدات زمین‌شناسی از سطح ماه را بر عهده گرفته است. جرمی هانسن، دیگر متخصص مأموریت از کانادا، با وجود اینکه اولین تجربه پرواز فضایی خود را پشت سر می‌گذارد، به عنوان اولین شهروند غیرآمریکایی که از مدار زمین خارج شده، تاریخ‌ساز شده است.  

پروفایل مأموریت و دینامیک پرواز: سفر ۱۰ روزه در اعماق فضا

مأموریت آرتمیس ۲ با یک مسیر پروازی فوق‌العاده دقیق طراحی شده است تا حداکثر ایمنی را با کمترین مصرف سوخت ممکن ترکیب کند. پس از پرتاب موفقیت‌آمیز، فضاپیما ابتدا در یک مدار زمین بسیار بیضوی (High Earth Orbit) قرار گرفت که نقطه اوج آن به ۴۶,۰۰۰ مایل می‌رسید. این مرحله ۲۳ ساعته به خدمه اجازه داد تا سیستم‌های پشتیبانی حیات، ارتباطات و ناوبری را در حالی که هنوز به زمین نزدیک هستند، به طور کامل آزمایش کنند.  

یکی از ظریف‌ترین جنبه‌های فیزیکی این مأموریت، استفاده از «مسیر بازگشت آزاد» (Free-Return Trajectory) است. در این مسیر، با استفاده از هندسه دقیق میدان‌های گرانشی، فضاپیما به گونه‌ای به سمت ماه پرتاب می‌شود که گرانش ماه مانند یک «قلاب‌سنگ» (Slingshot) عمل کرده و اوریون را به طور طبیعی و بدون نیاز به سوخت اضافی به سمت زمین بازمی‌گرداند.  

در مأموریت آرتمیس ۲، فضاپیما حدود ۴,۷۰۰ مایل فراتر از نیمه پنهان ماه خواهد رفت که این امر باعث می‌شود خدمه این مأموریت رکورد دورترین سفر انسانی از زمین را که پیش از این در اختیار مأموریت آپولو ۱۳ بود، جابجا کنند. در طول این عبور، فضانوردان از نیمه پنهان ماه، زمین‌تاب و حتی یک کسوف خورشیدی از منظر فضا را مشاهده خواهند کرد.  

چالش‌های مهندسی و مدیریت ریسک: بحران سپر حرارتی و ایمنی خدمه

مأموریت آرتمیس ۲ علیرغم پیشرفت‌های خیره‌کننده، با چالش‌های فنی جدی روبروست که ریشه در داده‌های استخراج شده از مأموریت آرتمیس ۱ دارد. در طول بازگشت آرتمیس ۱ در اواخر سال ۲۰۲۲، مهندسان متوجه شدند که سپر حرارتی فضاپیما دچار فرسایش غیرمنتظره‌ای شده است؛ به جای سوختن لایه به لایه و قابل پیش‌بینی (Ablation)، قطعات بزرگی از ماده محافظ Avcoat به صورت ناگهانی جدا شده و حفره‌هایی در سطح سپر ایجاد کرده بودند.  

تحقیقات «تیم ببر» (Tiger Team) ناسا و دفتر بازرس کل(OIG) نشان داد که علت اصلی این پدیده، محبوس شدن گازهای ناشی از حرارت در لایه‌های داخلی ماده Avcoat بوده است. به دلیل نفوذپذیری کم ماده، فشار گاز افزایش یافته و باعث انفجارهای کوچک در ابعاد میلی‌متری و جدا شدن تکه‌های ماده شده است.  

تغییر استراتژی ورود به جو: ناسا برای آرتمیس ۲ تصمیم گرفت طراحی فیزیکی سپر را تغییر ندهد (به دلیل هزینه‌ها و تأخیرهای زمانی)، اما در عوض مسیر ورود به جو را اصلاح کرد.  

حذف پرش اتمسفری (Skip Entry): برخلاف آرتمیس ۱ که دو بار وارد جو شد، اوریون در آرتمیس ۲ به صورت مستقیم و با زاویه‌ای کمی تندتر وارد جو می‌شود. این کار باعث کاهش مدت زمان قرارگیری سپر در معرض پلاسمای داغ می‌شود و از تجمع بیش از حد فشار گاز در داخل ماده جلوگیری می‌کند. 

رفع ناهنجاری‌های الکتریکی: علاوه بر سپر حرارتی، مهندسان ۲۴ مورد اختلال در توزیع قدرت را که در آرتمیس ۱ مشاهده شده بود، از طریق اصلاحات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری برای آرتمیس ۲ مرتفع کرده‌اند تا از قطع برق در مراحل حساس جلوگیری شود.  

زیست‌شناسی در اعماق فضا: مقابله با تابش‌های کیهانی و آزمایش AVATAR

خروج از مگنتوسفر زمین، فضانوردان آرتمیس ۲ را در معرض تابش‌های یونیزان کیهانی و ذرات پرانرژی خورشیدی قرار می‌دهد که دوز آن‌ها بسیار فراتر از آن چیزی است که در ایستگاه فضایی بین‌المللی تجربه می‌شود. ناسا برای اولین بار در این مأموریت، از رویکردهای نوین پزشکی و فیزیکی برای محافظت از خدمه استفاده کرده است.   

در صورت وقوع یک انفجار خورشیدی بزرگ (SPE)، خدمه موظف هستند در قسمتی از کپسول که دارای بیشترین ضخامت حفاظتی است پناه بگیرند. این «پناهگاه طوفان» با چیدمان استراتژیک تجهیزات، کیسه‌های آب و مواد غذایی غنی از هیدروژن در نزدیکی دیواره‌ها ایجاد می‌شود.  

آزمایش AVATAR یکی از نوآورانه‌ترین بخش‌های مأموریت است که در آن سلول‌های زنده مغز استخوان خودِ چهار فضانورد که روی تراشه‌های میکروسیالی کشت شده‌اند، به همراه آن‌ها به فضا فرستاده شده است. این تراشه‌ها به دانشمندان اجازه می‌دهند تا واکنش دقیق بیولوژیکی و تغییرات DNA هر فضانورد را به محیط تابشی واقعی فضا مشاهده کنند و بر اساس آن، درمان‌های شخصی‌سازی شده برای مأموریت‌های طولانی‌مدت مریخ طراحی کنند.  

جنبه‌های انسانی و داده‌های کلیدی از زندگی در مدار: از توالت تا تورتیلا

زندگی در کپسول اوریون که فضایی معادل یک ون مسافرتی کوچک دارد، برای ۱۰ روز نیازمند سازگاری‌های عجیبی است که گاهی با چالش‌های طنزآمیزی همراه می‌شود. این داده‌ها که به «بامزه» شهرت یافته‌اند، در واقع درس‌های مهمی برای طراحی زیستگاه‌های آینده هستند.  

ماجرای توالت ۲۳ میلیون دلاری 

یکی از بهبودهای بزرگ نسبت به دوران آپولو، وجود یک توالت اختصاصی و پیشرفته در اوریون است؛ در حالی که فضانوردان آپولو مجبور بودند از کیسه‌های پلاستیکی چسب‌دار استفاده کنند که فرآیندی بسیار ناخوشایند و غیربهداشتی بود. با این حال، در روز سوم مأموریت آرتمیس ۲، فضانوردان بوی عجیبی شبیه به سوختگی را از سمت توالت گزارش کردند. بررسی‌های مرکز کنترل نشان داد که دریچه تخلیه فاضلاب به دلیل سرمای فضا و تشکیل یخ دچار انسداد شده بود.

راهکار مهندسان ناسا ساده اما هوشمندانه بود: آن‌ها جهت فضاپیما را به سمت خورشید تغییر دادند و از گرم‌کننده‌های داخلی برای ذوب کردن یخ استفاده کردند. در طول این چند ساعت، فضانوردان مجبور شدند دوباره به کیسه‌های اضطراری (Contingency Bags) پناه ببرند، اما در نهایت سیستم با موفقیت بازیابی شد.  

رژیم غذایی و سنت‌های موسیقایی در فضا

لیست غذایی خدمه آرتمیس ۲ به دقت و با نظارت خود آن‌ها انتخاب شده است تا علاوه بر ارزش تغذیه‌ای، از نظر روانی نیز مشوق آن‌ها باشد. منوی این مأموریت شامل ۵۸ عدد تورتیلا (که به دلیل عدم تولید خرده‌نان در محیط بی‌وزنی ایده‌آل هستند)، بریسکت باربیکیو، کیش سبزیجات و لوبیا سبز تند است. همچنین به افتخار جرمی هانسن، پنج محصول غذایی خاص کانادایی از جمله شربت افرا (Maple Syrup) در منو گنجانده شده است.  

اگرچه مقصد نهایی آرتمیس ماه است، اما هدف غایی آن مریخ است. ناسا آرتمیس ۲ را به عنوان یک «مأموریت آزمایشی» می‌بیند که تمام سیستم‌های مورد نیاز برای سفرهای چندماهه به سیاره سرخ را در یک محیط واقعی فضای عمیق آزمایش می‌کند. 

منبع: خبرآنلاین