فضاپیمای آرتمیس ۲ با چهار سرنشین زمین را به مقصد ماه ترک کرد

سامانه پرتاب فضایی ساعت ۲:۰۵ بامداد پنجشنبه به وقت تهران از سکوی ۳۹بی مرکز فضایی کندی برخاست و فضاپیمای اوراین را که در بخش فوقانی آن قرار داشت، به همراه چهار فضانورد به مسیر سفر ماه هدایت کرد. رید وایزمن، ویکتور گلوور، کریستینا کوک و جرمی هانسن سرنشینان این پرواز هستند و قرار است طی سفری ده‌روزه در مدار ماه حرکت کنند.

ترکیب خدمه پرواز در ماموریت جدید

ترکیب ۴ نفره این ماموریت از نظر ساختار و ویژگی‌های فردی با بسیاری از ماموریت‌های پیشین ناسا تفاوت دارد. کریستینا کوک که پیش‌تر رکورد طولانی‌ترین اقامت پیوسته یک زن در فضا را ثبت کرده بود، اکنون نخستین زنی است که در مدار ماه حضور پیدا می‌کند. در کنار او، ویکتور گلوور به عنوان خلبان نیروی دریایی آمریکا هدایت فضاپیما را بر عهده دارد و نخستین فرد رنگین‌پوستی محسوب می‌شود که از مدار پایین زمین فراتر می‌رود.

جرمی هانسن نیز به نمایندگی از آژانس فضایی کانادا در این پرواز حضور دارد و به این ترتیب انحصار فضانوردان آمریکایی در سفر‌های ماه شکسته می‌شود. فرماندهی کل ماموریت بر عهده رید وایزمن است؛ فضانوردی که همراه دیگر اعضای گروه طی هجده ماه گذشته دوره‌های آموزشی گسترده‌ای را در مراکز شبیه‌سازی جانسون پشت سر گذاشته است.

در انتخاب اعضای این گروه، تجربه حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی و توانایی مدیریت شرایط بحرانی از مهم‌ترین معیار‌های گزینش بوده است، زیرا خدمه باید در طول ماموریت عملکرد سامانه‌های ناوبری دستی و خودکار را در شرایط واقعی آزمایش کنند.

مشخصات و معماری سامانه پرتاب

موشک ۹۸ متری سامانه پرتاب فضایی نیروی رانشی معادل ۳۹ میلیون نیوتن تولید می‌کند. چهار موتور مرحله نخست از نوع آر‌اس-۲۵ هستند؛ موتور‌هایی که پیش‌تر در برنامه شاتل‌های فضایی مورد استفاده قرار گرفته بودند. در کنار این موتورها، دو تقویت‌کننده سوخت جامد نصب‌شده در دو سوی بدنه، بیش از ۷۵ درصد نیروی اولیه لازم برای غلبه بر جاذبه زمین را تامین می‌کنند.

پس از جدایی کپسول اوراین از بلوک اصلی، نیروی محرکه آن از طریق ماژول خدماتی اروپایی تامین می‌شود؛ بخشی که ساخت آن بر عهده آژانس فضایی اروپا بوده و وظیفه تامین برق، آب، اکسیژن و کنترل حرارت را بر عهده دارد. این همکاری مشترک، بخشی از زیرساخت لجستیکی ماموریت‌های بلندمدت آینده را شکل می‌دهد.

مهندسان همچنین ساختار اوراین را برای عبور ایمن از محیط‌های پرتوزای فضایی بهینه‌سازی کرده‌اند. عبور از کمربند‌های تشعشعی وان آلن نیازمند لایه‌های حفاظتی ویژه است و به همین دلیل حسگر‌هایی در لباس فضانوردان تعبیه شده تا میزان جذب پرتو‌ها را ثبت کنند؛ داده‌هایی که در طراحی تجهیزات سفر‌های آینده، به‌ویژه ماموریت‌های مریخ، اهمیت خواهد داشت.

مسیر حرکت فضاپیما و پارامتر‌های مداری

پس از قرارگیری در مدار اولیه پیرامون زمین، موتور‌های مرحله دوم روشن می‌شوند تا فضاپیما وارد مسیر انتقال به ماه شود. در این ماموریت فرودی بر سطح ماه انجام نخواهد شد و اوراین در قالب یک مسیر بازگشت آزاد حرکت می‌کند؛ مسیری که آن را تا فاصله ۱۰ هزار کیلومتری سمت پنهان ماه پیش می‌برد.

در این الگوی حرکتی، جاذبه ماه نقش اصلی را در بازگرداندن فضاپیما به سوی زمین ایفا می‌کند. به بیان دیگر، اوراین بدون نیاز به مصرف سوخت زیاد و با تکیه بر مکانیک مداری، از میدان گرانشی ماه برای بازگشت بهره می‌گیرد؛ موضوعی که دقت بالای زمان‌بندی احتراق موتور‌ها را به عاملی حیاتی برای ایمنی سرنشینان تبدیل می‌کند.

در دورترین نقطه مسیر، فاصله فضاپیما از زمین به ۳۷۰ هزار کیلومتر می‌رسد. در این مرحله، ایستگاه‌های شبکه اعماق فضا در کالیفرنیا، مادرید و کانبرا ارتباط پیوسته با خدمه را حفظ می‌کنند و تبادل داده‌های تله‌متری، دریافت تصاویر و ارسال فرمان‌های کنترلی از طریق آنتن‌های ۷۰ متری انجام می‌شود.

تفاوت‌های راهبردی آپولو و آرتمیس

برخلاف برنامه‌های دهه هفتاد میلادی که ماهیتی رقابتی و کوتاه‌مدت داشتند، برنامه جدید ناسا با رویکردی بلندمدت و مبتنی بر همکاری‌های گسترده بین‌المللی و تجاری طراحی شده است. هدف نهایی این پروژه، ایجاد زیرساخت‌های پایدار در قطب جنوب ماه عنوان شده است. در همین چارچوب، تجهیزات مورد استفاده در اوراین قابلیت استفاده مجدد دارند و بر پایه معماری دیجیتال توسعه یافته‌اند. این در حالی است که رایانه‌های پرواز آپولو از نظر توان پردازشی با ماشین‌حساب‌های ساده امروزی قابل مقایسه بودند، اما اوراین به سامانه‌های ناوبری چندپردازنده‌ای و شبکه‌های ارتباطی پیشرفته مجهز شده است.

همزمان، سکوی پرتاب مرکز فضایی کندی نیز برای پشتیبانی از این سامانه بازطراحی شده است. برج‌های خدمات‌رسانی و سامانه‌های سرکوب صوتی آب برای تحمل توان بالاتر موشک جدید تغییر یافته‌اند و هنگام روشن شدن موتورها، بیش از یک میلیون گالن آب زیر موشک تخلیه می‌شود تا از آسیب امواج صوتی به بدنه جلوگیری شود.

مراحل آماده‌سازی و چالش‌های پیش از پرتاب

توسعه سخت‌افزار‌های این ماموریت بیش از یک دهه زمان برده است. در این مدت، آزمایش‌های ارتعاشی، ارزیابی سپر حرارتی در تونل‌های باد و بررسی نرم‌افزار‌های یکپارچه پرواز بار‌ها در مراکز مختلف تکرار شد. پرواز بدون سرنشین آرتمیس یک در سال ۲۰۲۲ نیز اعتبار عملیاتی سامانه‌ها را تایید کرد.

در کنار این فرایند، تیم‌های کنترل ماموریت در هیوستون سناریو‌های اضطراری متعددی را شبیه‌سازی کردند؛ از خروج اضطراری از سکو گرفته تا قطع ارتباط رادیویی و نقص در سامانه‌های برق. این تمرین‌ها برای ارتقای آمادگی کنترلر‌های پرواز در شرایط پیش‌بینی‌نشده انجام شد. لباس‌های جدید فضانوردی نیز بخشی از آماده‌سازی این ماموریت هستند. این لباس‌ها برای مراحل پرتاب و بازگشت طراحی شده‌اند و توانایی تنظیم دما و حفظ فشار را تا شش روز دارند؛ در حالی که سامانه‌های ارتباطی و محافظ‌های نوری آنها نیز ارتقا یافته است.

ورود به جو زمین و گام‌های بعدی

در پایان ماموریت، اوراین با سرعت ۳۹ هزار کیلومتر بر ساعت وارد جو زمین می‌شود. سپر حرارتی آن باید دمایی نزدیک به ۲۷۶۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند و برای کنترل حرارت، فرایند پرش مداری در لایه‌های فوقانی جو اجرا خواهد شد. پس از کاهش سرعت، سه چتر نجات اصلی باز می‌شوند تا فرود کپسول با سرعت ۳۲ کیلومتر بر ساعت در آب‌های اقیانوس آرام انجام شود. در ادامه، تیم‌های بازیابی نیروی دریایی عملیات انتقال فضانوردان را آغاز خواهند کرد.

بلافاصله پس از بازگشت، داده‌های پزشکی مربوط به وضعیت جسمی خدمه از جمله تغییرات تراکم استخوان، وضعیت بینایی و سلامت قلبی‌عروقی، استخراج می شود. نتایج این بررسی‌ها در طراحی پروتکل‌های سلامت ماموریت‌های بعدی نقش تعیین‌کننده دارد. در سطحی گسترده‌تر، توافق‌نامه‌های بین‌المللی آرتمیس چارچوب حقوقی همکاری کشور‌ها را مشخص کرده‌اند و بر مبنای آن، استخراج منابع، تبادل داده‌های علمی و امدادرسانی فضایی باید در قالب قواعد شفاف انجام شود.

موفقیت این ماموریت، شرط اصلی اجرای مرحله بعدی برنامه یعنی آرتمیس سه است؛ مرحله‌ای که هدف آن فرود انسان بر سطح ماه خواهد بود. در این بخش، شرکت اسپیس‌ایکس توسعه فرودگر ماه را بر عهده دارد و سامانه استارشیپ برای بخش نهایی سفر آماده می‌شود.

در افق بلندمدت، پایگاه‌های استخراج منابع در قطب جنوب ماه برای تولید آب و سوخت طراحی شده‌اند و ایستگاه مداری گیت‌وی نیز به عنوان گره انتقال محموله و فضانورد عمل خواهد کرد، زیرساختی که در نهایت مسیر سفر انسان به مریخ را هموار می‌کند.