رؤیای اوریون
احسان سنایی - اولین مأموریت «سرنشین‌دار» اوریون در حالی برای سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی می‌شود، که مقصد این سفر همچنان نامشخص است.
احسان سنایی
نخستین پرتاب آزمایشی کپسول اوریون، سوار بر نوع سنگین موشک تایتان ۴ از پایگاه فضای کیپ‌کاناورال فلوریدا / ناسا
آخرین جمله از فصل پایانی داستان بلند و پر افت‌وخیز فتح ماه را یوجین سرنان، فرمانده مأموریت آپولو-۱۷، به کتاب تاریخ افزود: «در صلح و چشم‌داشت به بشر، [از ماه] می‌رویم، همان‌طور که آمدیم،... و همان‌طور که بر خواهیم گشت». این جمله، واپسین جمله انسان بر سطح ماه از سال ۱۹۷۲، و به یک اعتبار هم نقطه آغاز رؤیای «بازگشت» به ماه، از همان‌جا روی سطح ماه بود.
اولین مأموریت «سرنشین‌دار» اوریون در حالی برای سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی می‌شود، که مقصد این سفر همچنان نامشخص است.
حال، افزون بر چهل سال بعد، اولین گام چنین بازگشتی – ولو نه این دفعه صرفاً به مقصد ماه، بلکه چه بسا به مقصد مریخ – را سازمان فضایی و هوانوردی ایالات متحده (ناسا)، با موفقیت برداشت: نخستین پرتاب آزمایشی کپسول سرنشین‌دار «اوریون».
کپسول اوریون (با نام کامل «وسیله خدمه‌بر چندمنظوره اوریون»)، با عنوانی برگرفته از صورت فلکی جبار، تنها عضو کلیدی بازمانده از پروژه جاه‌طلبانه Constellation ناسا در دوره ریاست جمهوری جورج بوش (پسر) است؛ که در سال ۲۰۰۵ با هدف بازگشت به ماه تا حداکثر سال ۲۰۲۰، سیاست‌گذاری شده بود. این پروژه گرچه با شروع دوره نخست ریاست جمهوری باراک اوباما، در سال ۲۰۰۹ لغو گردید و جای خود را به سیاست‌های تازه‌ای ذیل برنامه‌های فضایی سرنشین‌دار جدید ایالات متحده در چارچوب مصوبات دولت وی داد، اما روند طراحی و ساخت یکی از سخت‌افزارهای کلیدی این پروژه – یعنی همان کپسول اوریون – متوقف نماند؛ تا نهایتاً روز گذشته شاهد تست موفق نخستین نمونه از نسل آتی فضاپیماهای سرنشین‌دار ناسا باشیم.
این پرتاب آزمایشی، صبح روز جمعه پنج دسامبر به‌وقت ایالات متحده، توسط نوع سنگین موشک دلتا-۴، و با یک روز تأخیر صورت گرفت؛ موشکی که در حال حاضر، و پیش از آغازبه‌کار موشک غول‌آسای SLS (که بناست موشک رسمی مأموریت‌های آتی اوریون باشد)، واجد بیشترین ظرفیت کلاهک از بین تمام موشک‌های فعال دنیاست.
دلیل تأخیر یک‌روزه این پرتاب، اوضاع نامساعد آب و هوایی و همچنین بروز نقص فنی در دریچه تانک‌های سوخت مایع موشک عنوان شده بود.
به هر جهت این تستِ چهار ساعت و نیمه، شامل چرخش کپسول اوریون در مداری مارپیچی با اوج تقریباً ۵۸۰۰ کیلومتر بود، تا مانور بازگشت به زمین در پی یک مأموریت سرنشین‌دار فرضی به مقصد جایی دورتر از مدار کم‌ارتفاع بازسازی شود (ارتفاع اوج مدار اوریون، ۱۴ بار بلندتر از مدار فعلی ایستگاه فضایی بین‌المللی بود). این مدار کشیده، سرعت عبور فضاپیما از حضیض مدارش را به ۳۰ هزار کیلومتر بر ساعت – یا ۸ کیلومتر و ۳۰۰ متر بر ثانیه – رساند تا حین فرود، بر اثر برخورد شدید عایق حرارتی فضاپیما با لایه‌های فوقانی جو زمین، دمای القایی ناشی از چنین اصطکاکی به بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد و بدین‌وسیله توان عملیاتی سپر حرارتی اوریون محک زده شود. گام نهایی این مأموریت نسبتاً کوتاه هم شامل نظارت بر عملکرد چترهای نجات فضاپیما و نحوه فرود آرام آن در اقیانوس آرام بود.
هرچند که مدار پیش‌بینی‌شده در جریان این تست، کشیده‌ترین مدار ممکن محموله‌ای به وزن فضاپیمای اوریون بود که در ظرفیت بالقوه موشک دلتا-۴ (از نوع «سنگین» آن) می‌گنجید، اما سرعت نهایی کپسول حین بازگشت از چنین مداری به جو زمین، چیزی در حدود ۸۴ درصد سرعت پیش‌بینی‌شده آن در یک مأموریت واقعی به مقصد ماه بود. این محدودیت، به‌واسطه محدودیت قدرت قوی‌ترین موشک فعال در جهان است؛ که البته بناست این عنوان تا سال ۲۰۱۸، به موشک در دست ساخت SLS اختصاص یابد – به‌طوری‌که در آن مقطع، اوریون قادر به سفر به مداری بزرگ‌تر از این هم خواهد بود.
اما با توجه به محدودیت توان موشک‌های موجود، چه ضرورتی به انجام زودهنگام اولین مأموریت آزمایشی اوریون احساس می‌شد؟
یک پرش سه‌گام تا ناکجا
ناسا تا پیش از شروع رسمی فاز جدید پرتاب‌های سرنشین‌دار خود به‌وسیله کپسول اوریون، سه پرتاب آزمایشی را تدارک دیده؛ که دیروز اولین آن‌ها را با موفقیت نسبی به ثمر رساند.
فضاپیمای اوریون در پرواز اصلی در مسیر بازگشتِ فضانوردان از نقطه مقصد به زمین، میزبان هر چهار فضانورد مأموریت خواهد بود؛ و به همین واسطه هم عملکرد سپر حرارتی و چترهای نجات آن برای مهندسین اهمیت حیاتی دارد.
پرتاب دوم، مأموریت بی‌سرنشین مشابهی با نسخه تکمیل‌شده کپسول اوریون خواهد بود این‌دفعه به مقصد مدار ماه، که در سال ۲۰۱۸ و توسط موشک SLS صورت خواهد گرفت. و واپسین و سومین پرتاب آزمایشی این برنامه هم مأموریت سرنشین‌داری به مدار زمین، احتمالاً در سال ۲۰۲۱ خواهد بود.
اولین مأموریت از این سه مأموریت آزمایشی، که روی‌هم‌رفته هزینه‌ای بالغ بر ۳۷۰ میلیون دلار در بر داشت (و در نتیجه آن، برای نخستین بار از سال ۱۹۷۲، فضاپیمایی با قابلیت حمل سرنشین، از محدوده مدار کم‌ارتفاع زمین خارج شد)، به‌منظور محک ظرفیت‌های سه فناوری کلیدی در مأموریت‌های آتی مشابه بود: میزان استقامت سپر حرارتی کپسول اوریون در برابر گرمای سرسام‌آور ناشی از اصطکاک با جو زمین؛ عملکرد سخت‌افزاری و نرم‌افزاری رایانه‌ی اصلی و همچنین سامانه‌های ناوبری کپسول؛ و نهایتاً میزان استقامت واحدهای الکترونیکی واقع در قشر پیرامونی اوریون در برابر القائات مغناطیسی شدید کمربندهای تابشی زمین.
کپسول اوریون به ۱۲۰۰ حسگر مختلف تجهیز شده بود تا عملکرد سامانه‌های ارتباطی و ناوبری اوریون حین عبور از میان کمربند وان آلن، نحوه عملکرد سپر حرارتی کپسول، و همچنین نحوه واکنش چترهای نجات آن مورد ارزیابی قرار گیرد.
«کمربندهای تابشی» (یا به عبارت دقیق‌تر، «کمربندهای تابشی وان آلن»)، مناطقی از میدان مغناطیسی زمین در حدفاصل شعاع ۱۰۰۰ تا ۶۰ هزار کیلومتری از سطح زمین هستند که ذرات باردار و پرسرعت ناشی از بادهای خورشیدی در آن‌ها به دام افتاده‌اند و هرچند که خطری را متوجه فضاپیماهای سرنشین‌دار مستقر در مدار کم ارتفاع (مثلاً ایستگاه فضایی بین‌المللی) نمی‌کنند، اما از اصلی‌ترین نگرانی‌های مهندسین در طراحی فضاپیماهای سرنشین‌داری به مقصد مدارهای پرارتفاع‌تر هستند. کپسول‌های سرنشین‌دار سری آپولو، تقریباً چهار ساعت پیاپی را – حین عبور از کمربند داخلی وان آلن – در معرض تشعشعات الکترومغناطیسی بودند تا به مدار ماه برسند؛ که خوشبختانه به یمن تمهیدات پیش‌بینی‌شده، در هیچ‌کدام از این مأموریت‌ها آسیبی به فضانوردان نرسید.
کپسول اوریون اما در شرایطی نخستین پرتاب آزمایشی‌اش را پشت سر گذاشت که نه صندلی‌های فضانوردان بر آن نصب شده بود، نه داشبورد و نمایشگرهای لازمه به‌منظور هدایت دستی فضاپیما، نه سامانه تأمین انرژی خورشیدی، و نه حتی ماژول خدمات‌رسانی‌ای که قرار است نیازهای حیاتی سرنشینان فضاپیما را در طول مأموریت‌های آتی تضمین کند (این ماژول توسط سازمان فضایی اروپا (اسا) طراحی و ساخته می‌شود). در عوض، این کپسول به ۱۲۰۰ حسگر مختلف تجهیز شده بود تا عملکرد سامانه‌های ارتباطی و ناوبری اوریون حین عبور از میان کمربند وان آلن، نحوه عملکرد سپر حرارتی کپسول، و همچنین نحوه واکنش چترهای نجات آن مورد ارزیابی قرار گیرد.
مسئولیت حقوقی این مأموریت همچنین به‌کلی به دوش کمپانی صنایع هوا-فضایی «لاکید مارتین»، یعنی مالک موشک‌های سری دلتا و همچنین پیمان‌کار ساخت فضاپیمای اوریون بود، و مرکز فضایی جانسون ناسا در شهر هیوستون تگزاس نیز هدایت مأموریت و نظارت بر فضاپیما از لحظه پرتاب تا فرودش را به عهده داشت. مالکیت معنوی سخت‌افزارهای کپسول اوریون همچنان در اختیار کمپانی لاکید مارتین است، اما با نهایی شدن قراردادها، مسئولیت کلیه مأموریت‌های آتی به ناسا تفویض خواهد شد.
نتیجه تست روز پنج دسامبر تا حد زیادی امیدوارکننده بود، و فقط معدود اشکالاتی بروز کرد؛ از جمله: یکی از واحدهای پردازش ویدیوی مستقر بر اوریون در فضا ری‌استارت شد، که می‌توانسته بر اثر تشعشعات الکترومغناطیسی کمربند وان آلن بوده باشد. در ضمن دو ایربگ از پنج ایربگ کپسول حین فرود در اقیانوس عمل نکردند، اما در مجموع آسیبی به فضاپیما نرسید، چراکه برای شناور ماندن فضاپیما بر سطح آب، عملکرد سه ایربگ هم کفایت می‌کرد. (در همین اثناء دو کشتی نیروی دریایی ایالات متحده، چند قایق گشت‌زنی، چند هلیکوپتر، و همچنین یک هواپیمای بی‌سرنشین ناسا به‌منظور مکان‌یابی اوریون در عملیات ریکاوری کپسول شرکت داشتند).
چشم‌انداز بلند مدت اوریون، شامل انجام دست‌کم یک مأموریت سرنشین‌دار از این دست در هر سال، به قصد دست‌یابی گام‌به‌گام به مریخ در تاریخی نامعلوم خواهد بود.
کپسول اوریون برخلاف کپسول‌های آپولو، حامل چهار فضانورد به مدار کم‌ارتفاع زمین خواهد بود. مداری که قرار بود در چارچوب پروژه Constellation – همچون مأموریت‌های آپولو – در آن مانور الحاق فضاپیما به یک ماژول ماه‌نشین (که توسط موشک اصلی حمل می‌شد) صورت بگیرد.
در سیاست‌گذاری‌های جدید ناسا هرچند که چشم‌انداز اصلی مأموریت‌های سرنشین‌دار سازمان تغییراتی را از سر گذرانده، ولی فضاپیمای اوریون کماکان در مسیر بازگشتِ فضانوردان از نقطه مقصد به زمین، میزبان هر چهار فضانورد مأموریت خواهد بود؛ و به همین واسطه هم عملکرد سپر حرارتی و چترهای نجات آن برای مهندسین اهمیت حیاتی دارد.
پروژه Constellation، به دلیل آنچه کمیته ویژه دولت اوباما «هزینه‌های بالا»ی مأموریت خواند لغو گردید، و سیاستی دوجانبه جایگزین‌اش شد: از یک طرف شرکت‌های بوئینگ و SpaceX از بخش خصوصی، به‌عنوان برندگان نهایی مقاطعه با ناسا، موظف به ساخت کپسول‌های سرنشین‌داری به‌منظور حمل خدمه به ایستگاه فضایی بین‌المللی شدند؛ و از طرفی هم ناسا خط مشی جدیدی را برای کپسول در دست ساخت اوریون تعریف کرد که تحقق آن، احداث موشک جدیدی را به‌منظور انتقال خدمه به ارتفاعی فراتر از مدار کم‌ارتفاع می‌طلبید. نتیجه اینکه بودجه ۵ میلیارد و ۸۰۰ میلیون دلاری اوریون در ابتدای تصویب پروژه ساخت این فضاپیما، به ۹ میلیارد و یکصد میلیون دلار در سال ۲۰۱۲ ارتقا یافت.
با این وجود، اولین مأموریت «سرنشین‌دار» اوریون در حالی برای سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی می‌شود، که مقصد این سفر همچنان نامشخص است.
ناسا خود در نظر دارد تا طی نشستی که در شانزدهم دسامبر همین امسال برگزار خواهد شد، طرح ساخت فضاپیمایی با قابلیت اتصال به یک سیارک کوچک و نهایتاً یدک کشیدن آن تا نزدیکی مدار ماه را به رأی صاحب‌نظران بگذارد. چنانچه انجام چنین طرح جاه‌طلبانه‌ای ممکن ارزیابی بشود، مأموریت‌های اصلی کپسول اوریون شامل انتقال دو فضانورد به سمت این سیارک، نمونه‌گیری از خاک آن، و نهایتاً بازگرداندن نمونه‌ها به سطح زمین خواهد بود. چارچوب بلندمدت این چشم‌انداز، شامل انجام دست‌کم یک مأموریت سرنشین‌دار از این دست در هر سال، به قصد دست‌یابی گام‌به‌گام به مریخ در تاریخی نامعلوم خواهد بود.
این تصمیمات البته در شرایطی اتخاد می‌شود که ناسا دیگر حمایت اقتصادی کنگره و دل‌گرمی‌های اجتماعی دوران مأموریت‌های آپولو در بحبوحه جنگ سرد را در کنار خود نمی‌بیند. در شرایطی که ناسای دهه ۱۹۶۰ میلادی ظرف مدت هشت سال – از ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۹ – موفق به انجام بیست مأموریت آزمایشی در سطوح مختلفی از پیچیدگی (از تست موشک‌های جدید سری «ساترن» گرفته تا ارزیابی توان فضانوردان در هدایت ماه‌نشین) تا پیش از انجام مأموریت آپولو-۱۱ شده بود، ناسای امروز ظرف همین مدت تنها قادر به انجام سه مأموریت آزمایشی از امروز تا سال ۲۰۲۱ است.
بخش اعظمی از بودجه امروز ناسا صرف پشتیبانی و تمهید ادوات جانبی ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌شود؛ ایستگاهی که دست‌کم تا سال ۲۰۲۴ در مدار زمین خواهد ماند و تا آن مدت، در هر لحظه دست‌کم میزبان شش خدمه خواهد بود. از طرفی هزینه‌های سرسام‌آور ساخت موشک SLS، ادامه تجهیز کپسول اوریون، تکمیل مأموریت‌های بی‌سرنشین تحقیقاتی به نقاط مختلف منظومه شمسی، اعزام ماهواره‌های پایش زمین، و نهایتاً تحقیقات بخش هوانوردی نیز انتظارات موجود از این سازمان باسابقه را به نحو معقولی کمتر از دوران اوج فعالیت‌های آن طی دهه‌های ۱۹۶۰ و ۷۰ میلادی کرده است.
به این حجم انبوه از فشار اقتصادی، بایستی فشار روانی ناشی از شکست‌های پیاپی شرکت‌های فضایی Orbital Sciences و Virgin Galactic در اوایل اکتبر سال میلادی جاری را در اعزام فضاپیماهای بی‌سرنشینشان به فضا هم اضافه کرد. ناسا در شرایطی برای استمرار حضور فضانوردان خود در برنامه ایستگاه فضایی بین‌المللی به فضاپیماهای سری «سایوز» روسیه متکی است که حمایت بخش خصوصی را هم در کنار خود دارد، و تاکنون موفق شده به یمن همین همکاری، دو کپسول خصوصی «دراگون» و «سیگنوس» را به‌منظور انتقال مایحتاج ایستگاه فضایی روانه فضا کند.
اما حادثه‌ی ۲۸ اکتبر امسال در پایگاه فضایی والوپس ویرجینیا در شرایطی گریبان موشک «آنتارس»، متعلق به شرکت Virgin Galactic – از هم‌پیمانان خصوصی ناسا – را گرفت که این موشک چهار پرتاب پیشین خود را با موفقیت پشت سر نهاده بود و می‌رفت تا برای پنجمین بار کپسول سیگنوس را روانه ایستگاه فضایی بین‌المللی کند. بروز این حادثه، شوک بزرگی برای ناسا به شمار می‌رفت. با این‌همه، این سؤال مطرح می‌شود که در چنین شرایطی چرا ناسا از حالا در حال تدارک مأموریتی برای کپسول نوپای اوریون است که حتی فناوری‌های امروز هم کفاف تحقق سیاست‌های تعیین‌شده – یعنی مثلاً تلاش برای یدک کشیدن یک سیارک – را نمی‌دهند؟
ناسا دو پاسخ دارد: یکی برای آماده‌سازی دانشمندان جهت تشخیص سیارک‌ها و دنباله‌دارهای نزدیک و تهدیدآمیزی که چه بسا در آینده نیاز باشد مدارشان را به‌منظور پیش‌گیری از برخورد قریب‌الوقوعشان با زمین تغییر داد؛ و دیگری، برای آماده‌سازی سامانه‌ها و زیرساخت‌های لازم به‌منظور انجام سفرهای سرنشین‌دار جاه‌طلبانه‌تری به مقصد مریخ با کمک کپسول اوریون، و ماژول پشتیبانی پیچیده‌ای که سلامت سرنشینان را طی سفر دست‌کم هفت‌ماهه‌شان تا این سیاره تضمین کند – ماژولی که بسیاری از فناوری‌های لازمه برای احداث آن هنوز در مرحله گمانه‌زنی‌اند.
با این‌همه، ناسا همچنان چشم امید به یاری هم‌پیمانان بین‌المللی، به‌ویژه سازمان فضایی اروپا هم دارد؛ کما اینکه تا به این مرحله نیز اسا مسئولیت ساخت سامانه پیشرانشی اصلی اوریون، ماژول خدمات‌رسانی فضاپیما، پنل‌های خورشیدی تأمین انرژی، رادیاتورهای خنک‌کننده، و سایر تجهیزات کلیدی مأموریت‌های آتی اوریون را به عهده گرفته است.
اوریون، پنجمین مدارگرد سرنشین‌دار ناسا پس از کپسول‌های مرکوری، جمنای، آپولو، و همچنین شاتل‌های فضایی، هم‌اینک با چشم‌اندازی مبهم‌تر از همتایان سابقش مواجه است. با این‌همه، مأموریت کوتاه دیروز، دست‌کم این نوید را می‌داد که این سازمان باسابقه هم‌اینک به آن سطحی از استقلال مدیریتی رسیده تا بتواند حتی بدون پشتیبانی چشمگیر افکار عمومی و کنگره هم اهداف بلندمدت خود را، ولو با گام‌هایی آهسته‌تر، همچنان به قوت سالیان دهه ۱۹۶۰ ادامه دهد.
توضیحات تصاویر:
۱- نخستین پرتاب آزمایشی کپسول اوریون، سوار بر نوع سنگین موشک دلتا ۴ از پایگاه فضای کیپ‌کاناورال فلوریدا / ناسا
۲- مدل تکمیل‌شده کپسول اوریون (همان کلاهک مخروطی‌شکل واقع در نوک فضاپیما)، به انضمام ماژول خدمات‌رسانی و پنل‌های خورشیدی تأمین انرژی / ناسا
۳- سرنشینان ایستگاه فضایی بین‌المللی در حال تماشای زنده لحظه پرتاب کپسول اوریون در بامداد دیروز به وقت شرق ایالات متحده / عکس از تری ویرتس (فضانورد ناسا)
۴- الیزابت چو، مهندس شرکت بوئینگ در کنار مدلی از سپر حرارتی ضخیم کپسول اوریون، که فضاپیما را در برابر گرمای سرسام‌آور حاصل از اصطکاک آن با جو زمین محافظت می‌کند (در برابر دماهایی قابل مقایسه با دمای سطح خورشید). از اهداف نخستین پرتاب تستی کپسول اوریون، ارزیابی توان عملیاتی همین سپر حرارتی بود / ناسا
نظرها
نظری وجود ندارد.