رفتن به مطلب
دختری از شمال

مستقیم تا مریخ

پست های پیشنهاد شده

(چند وقتی است که بحث سفر انسان به مریخبه طور جدی در حال بررسی است و هر چند وقت یک بار اخباری در این زمینه منتشر می شود. از زمانی که باراک اوباما، رییس جمهور آمریکا، پروژه بازگشت فضانوردان به کره ماه را لغو کرد، عده ای گمان می کنند ناسا به طور جدی رویای بردن انسان به مریخ را در سر دارد. در این مطلب و مطالب بعدی به بررسی موضوع سفر انسان به مریخ می پردازیم.)

 

فرستادن فضانوردانی برای کاوش مریخممکن است سخت ترین سفر در تاریخ تمدن نوع بشر باشد. 4 تا 6 انسان باید 6 ماه تمام را در حال رسیدن به سیاره سرخ در یک قوطی آلومینیومی سپری کنند. پس از فرودی ترسناک بر سطح سیاره سرخ این فضانوردان حدود 600 روز زمینی به زندگی در مکان هایی تنگ ادامه می دهند تا زمین در مدارش به نقطه ای برسد که سفر به خانه امکان پذیر شود. سرانجام این کاوشگران بی باک دوباره در یک قوطی آلومینیومی از سطح مریخ بلند می شوند و درسفری 6 ماهه به سوی زمین بازمی گردند. البته ورود پرسرعت و شتاب آنها به جو زمین – 2.5 سال پس از ترک خانه - مایوس کننده به نظر می رسد.

فرستادن فضانوردانی برای کاوش مریخ ممکن است سخت ترین سفر در تاریخ تمدن نوع بشر باشد.

 

 

 

در سفر به ماه،فرصت انصراف از ماموریت در هر لحظه، از سکوی پرتاب تا انتهای مسیر، وجود دارد. اما در سفر به مریخ چنین نیست. وقتی فضاپیما زمین را ترک کرد، فضانوردان ملزم به تحمل این مدت زمان هستند. رفتن به ماه مثل چند کیلومتر پارو زدن و دور شدن از یک بندر است. اما رفتن به مریخ مثل طی کردن چندین هزار کیلومتر در بشکه ای غوطه ور در اقیانوس است. سفری سخت؟ بله. اما ناممکن؟! طرفداران سفر به مریخ بر این باورند که ناممکن نیست. برخی بر این باورند که با تامین بودجه و تعهد به انجام آن به اندازه فشار بر ماموریت آپولو برای رسیدن به ماه، می توان در دهه آینده جای پای بشر را بر سطح مریخ نیز دید.

 

چرا به مریخ برویم؟

 

معرکه بگیری پرحرارت تر از مهندس هوافضا، رابرت زابرین، در طرفداری از کاوش بشر در مریخ وجود ندارد. او بنیان گذار و مدیر انجمن مریخ و نیز نویسنده بیانیه ای در سال 1996/ 1375 است با عنوان «پرونده مریخ: برنامه ای برای مسکونی کردن مریخ و چرا باید این کار را بکنیم». او همچنین معمار اصلی طرح «مستقیم تا مریخ» بود. ماموریتی که به گفته او زودتر و ارزان تر از هر ماموریت پیشنهادی ناسا می تواند انسان را به مریخ برساند.

 

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

برای زابرین و همفکران او گذاشتن گامی بر مریخ مساله آیا، چرا، چطور نیست بلکه در نهایت یک امر کاملا واجب است. به این ترتیب است که در می یابیم آیا حیات زمانی در مریخ وجود داشتهیا هنوز هم وجود دارد یا خیر. چنین ماموریتی موجب پیشرفت بسیار فناوری هوافضا می شود و الهام بخش نسل بعدی خواهد بود و البته بشر را تا سیاره ای دیگر و دورتر هم می رساند. به گفته زابرین «ناسا به هدفی نیاز دارد. این هدف باید فرستادن انسان به مریخ باشد. مریخ همان جایی است که علم هست. همان جایی است که چالش هست. همان جایی است که آینده است. آنجا مرزهای جدید است.»

داستانهای علمی تخیلی است از فضاپیماهای عظیمی که به سادگی رفتن به فروشگاه برای خرید یک بطری شیر، از این سیاره به آن سیاره می روند اما در پروازهای واقعی میان سیاره ای چنین نیست.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

چطور به مریخ می رویم؟

 

در سایه وجود زابرین و ناسا، کاوشگران امیدوار میان سیاره ای می توانند از میان منویی از انتخاب ها برای پروازهای بشر به مریخ یکی را انتخاب کنند.

داستان های علمی _ تخیلی پر است از فضاپیماهای عظیمی که به سادگی رفتن به فروشگاه برای خرید یک بطری شیر، از این سیاره به آن سیاره می روند اما در پروازهای واقعی میان سیاره ای چنین نیست.

سفر به مریخ شامل سه مرحله است: نخست باید خودتان و فضاپیمایتان را از گرانش زمین رها کنید. دوم باید در مسیری به سوی مریخ شتاب بگیرید. سوم به خوبی در گرانش مریخ فرود بیایید و به سلامت بر سطح آن بنشینید. البته به این آسانی که به نظر می رسد هم نیست!

سوخت پیشران موشک مساله مهم است. باید به حد کافی سوخت داشته باشید که شما را از زمین بلند کند تا مریخ ببرد و باز گرداند. وزن سوخت پیشران همیشه بسیار بیشتر از بار است. در حقیقت بهتر است فضاپیماهای میان سیاره ای را همچون مخازن بزرگ سوخت در نظر بگیریم که محوظه کوچک بار به جلوی آن متصل است. سفر به مریخ و طی صدها میلیون کیلومتر راه به ذخیره سوخت عظیمی احتیاج دارد.

راه حل این مساله دشوار استفاده از «استراتژی تقسیم ماموریت» است. به این ترتیب که باید برنامه در دو مرحله مجزا انجام شود تا برنامه ریزی مناسب برای این امر خطیر بهتر ممکن شود. ریشه این رویکرد در سخنرانی رئیس جمهور وقت ایالات متحده جرج بوش پدر، در سال 1989 / 1368 بر پله های موزه ملی هوافضا در واشنگتن است.

در 29 تیر آن سال، در بیستمین سفر سالگرد آپولو 11 به ماه، بوش از ابتکار عمل خود در کاوش های فضایی صحبت کرد. این ابتکار عمل شامل ساخت ایستگاه فضایی، بازگشت به ماه و روزی رفتن به مریخ بود.

ناسا طرح «بررسی 90 روزه» را آغاز کرد تا به تصورات بوش رنگی از واقعیت بدهد. در بخش مریخ طراحی معمارانه فضاپیمایی «همه چیزدار» و پر از جزئیات بررسی شد. فضانوردان، فضاپیمایی عظیم را در ایستگاه فضایی سر هم می کنند. وقتی به مریخ برسند فضاپیما به دو فضاپیما تقسیم می شود. یکی «خودروی برگشت» که سرانجام فضانوردان را به خانه می برد و دیگری «خودروی گشت» که فضانوردان را بر سطح فرود می آورد و در پایان ماموریت آنها را به مدار باز می گردانند.

«مستقیم تا مریخ» متولد می شود.

 

هزینه ابتکار عمل بوش 500 میلیارد دلار تخمین زده شد اما تا سال 1369/1990 این طرح او تقریبا رد شد. اما این داستان پیشرفت بسیاری کرد. همین موضوع زابرین را، که در آن زمان در موسسه علوم فضانوردی مارتین ماریتا مشغول به کار بود، ترغیب کرد که برنامه «مستقیم تا مریخ» را طراحی کند.

 

 

2025120522717817813454611621255721448236254.jpg

 

زابرین نگران بود که شوک ملی ناشی از هزینه های تخمینی برای ابتکار عمل پیشنهادی بوش مانع کاوش های آینده بشر در مریخ شود. او برنامه «مستقیم تا مریخ» را با همکاری یکی از همکارانش در موسسه مارتین ماریتا، به نام دیوید بیکر، طراحی کرد. واضح بود که به برنامه ای سریع تر و ارزان تر نیاز بود یا به کل طرح از دست می رفت.

«مستقیم تا مریخ» نسبت به آن طرح ابتدایی همه چیزدار اساسا تغییر کرده بود. نخست، خودرویی فقط باری سوار بر موشکی قابل مقایسه با ساترن 5 عصر آپولوها به فضا می رود. این فضاپیما شامل یک خودرو بازگشت به زمین است که سرانجام فضانوردان را به خانه بازمی گرداند.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

مستقيم تا مريخ» نسبت به آن طرح ابتدايي همه چيزدار اساسا تغيير کرده بود. نخست، خودرويي فقط باري سوار بر موشکي قابل مقايسه با ساترن 5 عصر آپولوها به فضا مي رود. اين فضاپيما شامل يک خودرو بازگشت به زمين است که سرانجام فضانوردان را به خانه بازمي گرداند. خودرو بازگشت به زمين بدون سوخت اضافي براي پرواز بازگشت روي سطح مريخ فرود مي آيد. در عوض حامل سخت افزار استفاده درجا از منابع (ISRU) است. اين وسيله شامل تجهيزات فراوري شيميايي خودکار، يک ژنراتور الکتريکي هسته اي و ماده خام هيدروژن مايع است. سپس تجهيزات ISRU ماده خام را با دي اکسيدکربن از جو مريخ ترکيب و متان و اکسيژن را براي سوخت موشک توليد مي کند.

 

فضاپيماي فضانوردان مساوي کلبه اي کوچک با پيشران موشک است. اين فضاپيما شامل خودرويي با سوخت متان، چهار فضانورد و همه آن چيزهايي است که آنها در 3 سال اقامت در مریخ نياز دارند.

مسيري که ماموريت «مستقيم تا مريخ» براي رفت و برگشت طي مي کند ميزان پيشران مورد نياز را کاهش مي دهد اما به قيمت اقامت طولاني تر روي مريخ. پس از طي مسيري 6 ماهه تا مريخ، فضانوردان بايد حدود 600 روز آنجا بمانند تا زمين در حرکت مداري خود به جايي برسد که براي بازگشت به خانه به کمترين ميزان سوخت نياز باشد.

در روزآمدسازي ماموريت طرح مبنا، طراحان ناسا طرح پرتاب «مستقيم تا مريخ» را لغو و در عوض استراتژي «نيمه مستقيم تا مريخ» را انتخاب کردند.

 

 

وقتي فضاپيماي فضانوردان عازم مريخ مي شود، فضاپيمايي باري نيز به سوي مريخ پرواز مي کند تا دومين خودرو بازگشت به زمين را به مدار مريخ ببرد. اين حاشيه امني را فراهم مي کند: اگر خودرو بازگشت اولي با خطا مواجه شود فضانوردان مي توانند با استفاده از دومي به خانه بازگردند و اگر لازم نباشد که فضانوردان از خودرو دوم استفاده کنند همان جا مي ماند تا ماموريت بعدی کاوش مریخ به آنجا برسد.

با انجام هر ماموريت تعداد اقامتگاههای فضانوردان و نيز ديگر ابزارهايي که بر سطح مريخ مي ماند بيشتر مي شود. و اين مبناي حضور دائم انسان در مريخ و شايد مسکوني کردن اين سياره خواهد شد.

هزينه هاي برآورد شده براي اين پروژه نکته اي مهم بود. تخمين ابتدايي زابرين 20 تا 30 ميليارد دلار و 10 سال زمان براي تهيه سخت افزار به اضافه يک تا دو ميليارد دلار براي پروازهاي سرنشين دار بعدي به پايگاه در حال رشد در مريخ بود. امروز او مي گويد، اين هزينه ها حدود 30 تا 40 ميليارد دلار به اضافه 2 تا 3 ميليارد دلار براي پروازهاي بعدي خواهد بود.

 

پاسخ ناسا به «مستقيم تا مريخ»

 

ناسا راهنمايي هاي زابرين را با ماموريت طرح مبناي (DRM) خودش، که در دهه 1370/1990 توسط دانشمندان و مهندسان مرکز فضايي جانسون طراحي شده بود، دنبال کرد. ماموريت طرح مبنا، مانند «مستقيم تا مريخ»، مجموعه اي پرجزييات از طراحي ها و طرز کار فضاپيماها نيست. ناسا آن را به عنوان چارچوبي عمومي براي گسترش، مقايسه و بهبود طراحي ماموريت هاي آينده به مريخ تهيه کرده است.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

در ماموريت طرح مبنا نيز استراتژي تقسيم ماموريت طرح «مستقيم تا مريخ» و فلسفه «زندگي خارج از زمين» اتخاذ مي شود که از فناوري ISRU براي توليد پيشران استفاده مي کند. البته، تفاوت مهم اين است که برنامه ناسا سفر بازگشت را به دو بخش تقسيم مي کند. فضانوردان سوار بر خودرو صعود از مريخ (MAV) از سطح آن بلند مي شوند و سپس به خودرو ميان سياره اي منتظر در مدار منتقل مي شوند که پرواز باربر پيشين در آن جا مستقر کرده است.

در روزآمدسازي ماموريت طرح مبنا در سال 1377/1998 طراحان ناسا طرح پرتاب «مستقيم تا مريخ» را لغو و در عوض استراتژي «نيمه مستقيم تا مريخ» را انتخاب کردند. با اين کار نيازي به فراهم کردن پرتاب گري جديد و گران قيمت براي حمل باري به وزن بيش از 200 تن به مريخ، نيست. پرتاب گري 80 تني بار و مراحل سوخت را حمل مي کند و به مداري پايين به دور زمين مي برد، جايي که آن ها به هم متصل و راهي سياره مريخ مي شوند. به اين ترتيب، دست کم 6 پرتاب براي رساندن نخستين فضانوردان به مريخ لازم است.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

در روزآمدسازي ماموريت طرح مبنا در سال 1377/1998 طراحان ناسا طرح پرتاب «مستقيم تا مريخ» را لغو و در عوض استراتژي «نيمه مستقيم تا مريخ» را انتخاب کردند. اين کار نياز به فراهم کردن پرتاب گري جديد و گران قيمت را براي حمل باري به وزن بيش از 200 تن به مريخ، کاهش مي دهد. پرتاب گري 80 تني، بار و مراحل سوخت را حمل مي کند و به مداري پايين به دور زمين مي برد، جايي که آنها به هم متصل و راهي مريخ مي شوند. به اين ترتيب، دست کم 6 پرتاب براي رساندن نخستين فضانوردان به مريخ لازم است.

 

ماموريت ناسا نسبت به «مستقيم تا مريخ» سخت افزارهاي بيشتر و سنگين تري دارد، اما در اصل از همان رويکرد استفاده مي کند و مانند «مستقيم تا مريخ» در اينجا هم ماموريت طرح مبنا کمک مي کند تا کاوش در سياره مريخ بسيار شدني تر به نظر برسد. ناسا تخميني رسمي از هزينه هاي اين ماموريت طرح مبنا را اعلام نکرده، اما مسلما بسيار کمتر از ابتکار عمل 500 ميليارد دلاري بوش خواهد بود.

 

فرود بر مريخ

 

«مستقيم تا مريخ» و ماموريت طرح مبناي ناسا فقط خطوطي کلي هستند. هنوز بايد بر جزييات بسياري کار شود. يکي از تعيين کننده ترين آنها اين است که چطور بار سنگين را يک تکه فرود بياورند. مهندسان هوافضا اين فرايند را EDL يا «ورود، فرود و نشستن» مي نامند.

در حال حاضر، ناسا رسما بودجه اي براي تحقيقات درباره سفر سرنشين دار به مريخ تعيين نکرده است. اما دانشمندان و مهندسان در داخل و خارج از اين سازمان مشغول بررسي چالش هاي مرتبط با EDL در مريخ هستند. چالش اساسي فرايند EDL کاهش سرعت از فراصوت تا ايست در کمتر از 10 دقيقه است. شکست اين مرحله منجر به برخورد شديد فضاپيما با سطح مريخ، توليد دهانه اي جديد و افتادن بار در ته اين دهانه مي شود!

بيشتر بخش سخت کار در مرحله مياني آن، يعني فرود اتفاق مي افتد. به گفته رابرت منينگ، مهندس ارشد برنامه کاوش مريخ در آزمايشگاه جت پروپالشن ناسا (JPL) «شما در مدار، انرژي بسيار بالايي داريد که بايد پيش از اين که زيادي به سطح نزديک شويد، آن را به کسري کوچک_کمتر از يک درصد_ کاهش دهيد.»

 

سفر به سياره مريخ کمتر از سفر سال 1961 به ماه چالش برانگيز است. اين که دستهايمان را به نشانه تسليم بالا ببريم و فقط بگوييم ما نمي توانيم يعني حالا از چيزي که قبلا بوده ايم کمتر شده ايم.

 

 

فرود مریخ نشین فونیکس در ارديبهشت 1387 نشان دهنده بيشترين حد فناوري امروز در فرود فضاپيما بر مريخ بود. «7 دقيقه وحشت» اين فضاپيما بر فراز جو مريخ، حدود 125 کيلومتر بالاتر از سطح، آغاز شد. فونيکس با سرعت حدود 20 هزار کيلومتر بر ساعت از فضا وارد جو مريخ شد. مقاومت هوا در برابر سپر گرمايي آن سرعتش را تا حدود 1400 کيلومتر بر ساعت پايين آورد. سپس چتر نجاتي سرعت را به 400 کيلومتر بر ساعت رساند. پس از سقوط آزادي کوتاه، در ارتفاع 975 متري، فضاپيما موشک هاي فرودش را روشن کرد و بر سطح سياره سرخ نشست، و همه اين ها فقط 7 دقيقه طول کشيد.

فناوري امروز EDL در سال 1390/2011 با فرود آزمایشگاه علوم مریخ (MSL)، به حد نهايي خود مي رسد. جرم اين آزمايشگاه روي زمين حدود 900 کيلوگرم خواهد بود. اما «مستقيم تا مريخ» و ماموريت طرح مبناي ناسا روياي حمل بار 30 تا 60 تني را در سر دارند. با فناوري امروز EDL حتي نمي توانيم يک اتومبيل ميني ماير، با وزن کلي 1145 کيلوگرم را روي مريخ فرود بياوريم چه برسد به کپسولي حاوي فضانورد.

منينگ و ديگر کارشناسان EDL بر اين باورند که فرود انسان بر مريخ نيازمند فناوري هاي جديد است. «مستقيم تا مريخ» و ماموريت طرح مبنا هر دو براي فرود به چتر نجات متکي هستند. اما جو رقيق سياره مريخ به اين معني است که اين چتر بايد خيلي بزرگ باشد و بتواند در سرعت فراصوت به سرعت باز شود بدون اين که به هم پيچيده يا پاره شود. به گفته منينگ «به چتري به وسعت يک زمين فوتبال نياز داريد. وقتي پهن شود به سادگي، زمين فوتبال فضانوردان را مي سازد!»

فرود به شيوه آپولوها نيز که کاملا وابسته به موشک هاي فرود بود، مشکل آفرين است. فرود از مدار مريخ و نشستن بر سطح آن فقط با استفاده از موشک هاي فرود، به مقدار بسيار زيادي سوخت پيشران نياز دارد.

کارشناسان EDL در ناسا و در جامعه محققان هوافضا گزينه هاي جديد طراحي مرحله فرود انسان بر سطح مريخ را به طوفان فکري گذاشته اند. برنده احتمالي وسيله اي است به نام کاهنده سرعت آيروديناميک تورم پذير فراصوت (SIAD). کيسه هواي عظيمي را تصور کنيد به شکل گوي پردار بازي بدمينتون، طرح اين فضاپيما نيز چيزي در همين حدود است.

 

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

مهندس هوافضا، رابرت براون و دانشجويان او در موسسه فناوري جورجيا در آتلانتا درباره موضوع شيوه هاي فرود آوردن بار سنگين با فناوري SIAD بسيار کار کرده اند. آن ها براي فرود آوردن 20 تن بار _ حدود 8.3 تن به وزن گرانشي مريخ _ با استفاده از کاهنده سرعت تورم پذير و موشک هاي فرود برنامه هاي مفصلي طراحي کرده اند.

البته اين کاهنده هاي سرعت همچنان بسيار بزرگند _ به طول 50 متر _ اما اصل مهندسي آن ها پذيرفتني است. قابليت تورم اين وسيله باعث کاهش سرعت فضاپيما تا 720 کيلومتر بر ساعت مي شود، سرعتي که از آن پس مي توان از موشک هاي فرود براي مانور نهايي فرود و کاهش سرعت تا حد فرودي نرم استفاده کرد.

جرم بار قابل فرودي که در ماموريت هاي طرح مبناي اصلي ناسا ذکر شده تا 65 تن است. براون نسبت به ممکن بودن چنين فرودي، با هر کدام از شيوه هايي که او فعلا مي شناسد، شکاک است. به نظر او فرود اين همه بار _ که 100 برابر چيزي است که تا به حال با مريخ نشين هاي خودکار انجام داده ايم _کوششي عظيم مي طلبد.

راه حل براون کاهش هر سري بار است. به گفته او «بهتر است بسته هاي باري به جرم 15 تن را هر دفعه فرود آوريم. به اين ترتيب اندازه SIAD نيز کاهش مي يابد و ديگر گزينه هاي فرود نيز امکان پذيرتر مي شوند.»

به گفته زابرين «با توجه به فناوري امروز، سفر به مریخ کمتر از سفر سال 1961 به ماه چالش برانگيز است. اينکه دستهايمان را به نشانه تسليم بالا ببريم و فقط بگوييم ما نمي توانيم، نشان مي دهد که حالا از چيزي که قبلا بوده ايم کمتر شده ايم.»

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...