ناسا هنگام ساخت کاوشگرهای ماه و مریخ با چه چالش هایی مواجه است؟ | دیجیاتو

آژانس های فضایی در حال کار با خودروسازان برای ساخت مریخ نوردهای جدید یا بهینه سازی وسایل نقلیه تجاری برای ماموریت های آینده ماه و مریخ هستند.

در میان تمام ماموریت های مختلف ناسا، ماموریت های “آپولواین اولین و تنها ماموریت فرستادن انسان به سیاره ای دیگر است. با توجه به وضعیت محیطی فعلی سیاره، نیاز به حمل و نقل بدون کربن احساس می شود. خودروهای ماهواره ای آپولو با باتری از این نظر بسیار مناسب هستند.

اولین فضانورد در این ماموریت، دیوید اسکات آپولو 15 او در مورد وسایل نقلیه گفت: “آنها کسب و کار ما را راه اندازی کرده اند و برای سفری مانند این مناسب هستند.” فضانوردان دیگر نیز از این وسایل نقلیه در ماموریت های آپولو 16 و 17 استفاده کردند. این خودروهای الکتریکی با سرعتی در حدود 18 کیلومتر در ساعت یکبار مصرف در نظر گرفته می شدند و باید در پایان ماموریت نابود می شدند.

امروز ناسا بار دیگر در تلاش است تا فضانوردان را به ماه بفرستد: ماموریت «آرتمیس سومقرار است در سال 2025 چندین نفر از نزدیک قطب جنوب به ماه بفرستند. اما این بار سفینه فضایی مانند آپولو کافی نیست. ناسا قصد دارد ماموریت های اکتشافی آرتمیس را به مدت یک هفته در منطقه انجام دهد تا دانش بشر را از ماه افزایش دهد. ناسا همچنین قصد دارد از این مکان به عنوان یک کمپ پایه برای فرستادن انسان به ماه در ماموریت های آینده سفر فضایی استفاده کند. ابزار مناسب با دوام بالا برای چنین عملیاتی مورد نیاز است. آگوست گذشته، ناسا در ویدئویی اعلام کرد که نیاز به ساخت یک فضاپیمای جدید با ویژگی های خاص دارد.

نکته این است که وسایل نقلیه در حال حرکت در سطح سیاره تنها یکی از اعضای ناوگان حامی ماموریت آرتمیس هستند. خودروی شناسایی VIPER این هواپیما می تواند 100 روز در روز بدون سرنشین در قطب جنوب در جستجوی آب و یخ سفر کند. از سوی دیگر، آژانس فضایی در حال بررسی دستگاه دیگری است، یک پلت فرم متحرک قابل سکونت، که می تواند خدمه پرواز فضایی را به مدت 45 روز در سراسر سیاره جابجا کند.

طراحی وسیله نقلیه

مطابق با این قوانین ناساوسیله نقلیه ای که روی سطح سیاره حرکت می کند باید طوری طراحی شود که حداقل ده سال عمر کند. این دستگاه باید از ماموریت های یک هفته و دو هفته پشتیبانی کند و همچنین بتواند به طور مستقل سطح ماه را کاوش کند. طراحی آن نیز باید استانداردهای خاصی را رعایت کند. این استانداردها شامل استانداردهایی است که در نهایت شرایط فرود انسان روی ماه را بهبود می بخشد.

در پاسخ به این چالش ها، آژانس فضایی از تجربیات خود در صنعت خودروسازی تجاری استفاده کرد. حداقل دو شرکت در این پروژه با یکدیگر رقابت می کنند: یکی از آنها “موتورهای عمومی“و دیگر”لاکهید مارتینشرکت‌های دیگری مانند Northrop Grumman، AVL، Intuitive Machines، Lunar Outpost و Michelin در این پروژه با هم رقابت می‌کنند. دانشمندان سیاره‌شناسی از این هم فراتر رفته‌اند: کارگاه مؤسسه فضایی Keck، آژانس‌ها، محققان دانشگاهی و صنعتی این استانداردها را برای گردشگران به مریخ تعیین کرده‌اند. آنها در تلاش هستند تا آن را در سفرهای فضایی و تجربیات ارسال انسان به ماه اعمال کنند.

در اطراف اقیانوس آرام، ژاپن در حال انجام پروژه مشابهی است. آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن (JAXA) با نیسان و تویوتا در دو پروژه با هدف ساخت یک فضاپیما همکاری می کند. در ماه دسامبر، نیسان از نمونه اولیه یک واگن بدون سرنشین با موتورهای الکتریکی رفت و برگشتی برای حرکت سطوح ناهموار رونمایی کرد. در همین حال، تویوتا او در حال طراحی یک ترن هوایی است که می تواند یک خدمه را حمل کند و با سلول های سوختی هیدروژنی کار کند – به نظر می رسد که این ترن هوایی دقیقاً همان ساختار را دارد. پلت فرم موبایل او مالک ناسا است. مقامات تویوتا در ژانویه اعلام کردند که این شرکت قصد دارد با استفاده از تجربیات به دست آمده پس از پرتاب مریخ نورد، یک مریخ نورد بسازد.

پل نایلز، دانشمند سیاره‌شناسی در مرکز فضایی جانسون ناسا، می‌گوید: «ما در تلاش هستیم تا وسیله‌ای بسازیم که بتواند روی سطح ماه حرکت کند – یک ماه‌نورد کامل». هدف ما مشترک است، بنابراین مسیرهای ما به هم نزدیک خواهند شد. مطمئنا تکنیک های استفاده شده در ساخت این دستگاه مشابه است. از سوی دیگر، برخی تفاوت‌ها بین ماه و مریخ، استفاده از ماه‌نورد برای صعود به سطح مریخ را دشوار می‌کند. اما می توان از تجربیات به دست آمده استفاده کرد.»

از سوی دیگر مشکل راه اندازی این خودرو وجود دارد. او ادامه می دهد: «شرکت فضایی».فضای X“امیدواریم بتوانیم از عهده آن برآییم”کشتی فضایی»به شدت کاهش دهید. یک موشک باری که به نظر می رسد قابل استفاده مجدد باشد در دست ساخت است. به این ترتیب وسایل نقلیه با هر اندازه ای می توانند به فضا فرستاده شوند. SpaceX قبلاً این کار را انجام داده است. اکنون آنها برنامه های جدیدی برای بهبود کار خود دارند.”

وسیله نقلیه در حال ساخت باید دارای خاصیت همدما باشد. یعنی از آنجایی که دستگاه روی سطوحی با دمای غیرعادی قرار می گیرد، باید دارای ماده بدنه خاصی باشد. نیلز می گوید: مریخ فقط نیمی از گرمای خورشید را نسبت به زمین دریافت می کند. از طرفی جو سیاره سرخ آنقدر ضعیف است که نمی تواند گرمای زیادی را در خود نگه دارد. گرم ترین روزهای مریخ دمایی در اطراف قله اورست دارد. در حالی که سنگ های مریخ می توانند تا حدود صفر درجه سانتیگراد گرم شوند، هوا بسیار سرد است.

وضعیت در طول ماه بسیار حادتر است. ماه با سرعت کمتری نسبت به زمین می چرخد. بنابراین یک روز قمری حدود 29.5 روز زمینی طول می کشد. این بدان معناست که یک کارخانه نورد که یک وسیله نقلیه چند منظوره است، باید بیشتر کار کند. در روزهای قمری، دما می تواند به 127 درجه سانتیگراد برسد. اما در شب های قمری دما به -173 درجه سانتیگراد می رسد. همچنین، فقدان جوی که گرما را به طور مساوی در سراسر سیاره توزیع می کند، مناطق سایه را حتی در روزهای قمری بسیار خنک تر می کند. برای اینکه یک وسیله نقلیه در چنین شرایطی زنده بماند، باید به نحوی انرژی را ذخیره کند و گرما را بدون هیچ دسترسی در شب قمری دفع کند. منبع تغذیه (خورشید) نگه داشتن. از سوی دیگر، زمانی که برای مدت طولانی در معرض نور شدید خورشید قرار می گیرید، باید از گرمای بیش از حد جلوگیری کند.

درک هاجنز، رهبر استراتژی اکتشاف ماه می گوید: «توانایی زنده ماندن در شب های بسیار سرد ماه بسیار مهم است. خودرو باید به طور کامل با این شرایط سازگار باشد.

یکی دیگر از موانع حرکت وسیله نقلیه در ماه یا مریخ است تابش – تشعشع کارگردان است. جو و میدان مغناطیسی زمین مانند سپری در برابر ذرات پرانرژی پرتاب شده توسط خورشید و پرتوهای کیهانی هستند که می توانند بسیار آسیب رسان باشند و مواد را از بین ببرند. با این حال، نه ماه و نه مریخ چنین سپری ندارند. جف نیلد، مدیر محصول جنرال موتورز و تجربه طراحی صنعتی جهانی، گفت: «مریخ نوردهایی که به سال‌ها کار روی کره زمین نیاز دارند، باید از چنین دستگاه‌های الکترونیکی مقاوم در برابر تشعشع و اجزای درون آنها ساخته شوند. هیچ آسیبی نخواهد رسید.”

بالاخره ماه و مریخ میدان گرانشی آنها بسیار ضعیف تر از زمین هستند، که می تواند عملکرد یک وسیله نقلیه را بدون توجه تحت تاثیر قرار دهد. گرانش کمتر در واقع باعث می شود که سرعت فرار از سطح سیاره بسیار کندتر شود. بتانی اهلمن، دانشمند سیاره‌شناسی از موسسه فناوری کالیفرنیا، گفت: ما باید تمام محاسبات مورد نیاز برای ساخت یک فضاپیما را برای گرانش متفاوت از سطح انجام دهیم.

راه حل رسیدن به سطح مریخ یا ماه چیست؟

با وجود چنین سختی ها و پیچیدگی هایی، این شرکت ها دست از تلاش برنداشتند و در حال تولید نمونه های اولیه خود هستند. ناسا چندین آگهی منتشر کرد و از مردم خواست ایده های جدید خود را برای وسایل نقلیه قمری ارائه دهند. اما پیشنهادی که کار می کند و شرکت می تواند از عهده آن برآید، هنوز ارائه نشده است.

نیلد می‌گوید: «هیچ‌وقت یک سیستم فضایی انسانی فضانوردان آمریکایی را به فضا نبرده است، نه اینکه 100 درصد توسط یک صنعت شناخته‌شده قبلی ساخته شده باشد». همیشه نیاز به فناوری های جدید در این زمینه وجود دارد.»

رقابت جنرال موتورز و لاکهید مارتین هیجان انگیز است. طبق گفته هاجنز، ماموریت های آپولو تا 700 درصد ROI برای شرکای صنعتی ایجاد کرده است. این شرکت ها نیز در صورتی که بتوانند استانداردهای لازم و چالش های مشخص شده را رعایت کنند، سود بسیار خوبی خواهند داشت.

این وسایل نقلیه باید مانند هر مریخ نورد دیگری باشد که در حال حاضر استفاده می شود. مریخ را کاوش کنید آنها می توانند با خیال راحت روی سطح سیاره فرود آیند. از سوی دیگر، آنها باید بتوانند نمونه هایی را جمع آوری کنند تا برای مطالعات بیشتر به زمین ارسال شوند. طراحی کابین با خدمه نیز موضوع مهمی است. شرکت های خودروسازی باید این موارد را به بهترین شکل ممکن انجام دهند تا به نتیجه مطلوب و مقرون به صرفه برسند.

از سوی دیگر، برخی از دانشمندان چنین طرح‌هایی را برای خودروهای خاص تایید نمی‌کنند و معتقدند که باید ساختاری جامع و قابل استفاده برای خودروهای مختلف ایجاد شود. سپس سیستم را می توان تغییر داد تا برای هر نوع عملیاتی کارآمد باشد. یکی از اعضای تیم تحقیقاتی گفت: «اگر وسایل نقلیه برای استفاده در ماموریت‌های مختلف ساخته شده باشند، قطعاً هزینه آن برای هر پروژه و سفر بسیار کمتر خواهد بود، زیرا شما فقط باید برخی از قطعات را تعویض کنید. همچنین ساخت یک ابزار کامل به زمان کمتری نیاز دارد.

بر اساس این ایده، ماشین های برقی توانایی عملکرد خوب در دمای پایین، آن را به گزینه خوبی برای پیمایش در سطح مریخ تبدیل می کند. در این حالت، با وجود اختلاف فشار جوی بین زمین و مریخ، اجزای مهر و موم شده این وسایل نقلیه تحت تأثیر فشار قرار نمی گیرند. این خودروها برای ورود به بازار جهانی تست های زیادی را پشت سر گذاشته اند – بر خلاف مریخ نوردهایی که هنوز برای تایید نیاز به تست های زیادی دارند.

اما کارشناسان ناسا معتقدند این ایده تنها یک ایده باقی می ماند. آنها معتقدند که برای بالا آمدن به سطح سیارات دیگر باید به دنبال ایده های مختلف بود.