از ایستگاه فضایی بین المللی تا دروازه ماه
سکونت گاه های فضایی را بیشتر بشناسیم
ما دیجیتال: به گزارش ما دیجیتال، بشر همیشه به فضا علاقه مند بوده است و از اولین تلسکوپ ها گرفته تا پرواز یوری گاگارین روس به فضای خارج از زمین بعنوان نخستین انسان، همگی اولین گامهای بشر برای کاوش هرچه بیشتر این مکان ژرف بوده است.
به گزارش ما دیجیتال به نقل از ایسنا، اولین انسان ها در سال ۱۹۶۰ پا بر قمر زمین گذاشتند و باآنکه این موفقیت بزرگی بوده است اما برای انسان جاه طلب اقامت چند ساعته یا حتی چند روزه در فضا کافی نبود. ازاین رو برای انجام پژوهش بیشتر در محیط ریزگرانش و اقامت طولانی تر در فضا، ایستگاه فضایی بین المللی در مدار زمین ساخته شد.
با ایستگاه فضایی بین المللی بیشتر آشنا شویم
ایستگاه فضایی بین المللی که معمولاً به اختصار ISS نامیده می شود، بزرگترین سازه ی ساخت دست بشر است که هم اکنون در فضا در فاصله ی بین ۳۳۰ تا ۴۳۵ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و مظهر پیشرفته ترین سازه ی مهندسی شده فضایی است که بشر تابحال به آن دست یافته است. همینطور با ارزش بیشتر از ۱۰۰ میلیارد دلار گران ترین سازه ای است که بشر تاکنون به صورت مشترک ساخته است. این ایستگاه فضایی تلاش مشترک آژانس های فضایی خیلی از کشورها، همچون ایالات متحده آمریکا، روسیه، ژاپن، کانادا و چند کشور اروپایی دیگر بوده است.از آنجاییکه دوره ی مداری ایستگاه حدودا ۹۰ دقیقه است، سرنشینان آن هر ۴۵ دقیقه یک مرتبه طلوع یا غروب خورشید را تجربه می کنند
ایستگاه فضایی بین المللی یک فضاپیمای بزرگ است که به دور زمین می چرخد و بعنوان آزمایشگاهی برای انجام آزمایشات در ارتباط با حوزه نجوم، هواشناسی، فیزیک، زیست شناسی، پزشکی فضایی، تولید مواد، ارتباطات و غیره عمل می کند. علاوه بر این با استفاده از آن مشاهدات مهمی از زمین صورت می گیرد. این ایستگاه بعنوان یک اقامتگاه مشابه یک آپارتمان پنج خوابه با پنجره های بزرگ، یک سالن بدنسازی و دو حمام عمل می کند.
از آنجاییکه دوره ی مداری این ایستگاه حدودا ۹۰ دقیقه است، سرنشینان آن هر ۴۵ دقیقه یکبار طلوع یا غروب خورشید را تجربه می کنند، این بدان معناست که هر روز شاهد ۱۵ تا ۱۶ طلوع و غروب خورشید هستند. ایستگاه فضایی بین المللی را بعنوان یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان میتوان به سادگی از هر نقطه روی زمین مشاهده کرد. البته این در صورتی است که در آن زمان این ایستگاه درحال گذر از منطقه ی سکونت شما باشد.
ساختار ایستگاه فضایی بین المللی
اگرچه حالا این ایستگاه یک سازه ی واحد و کامل شده است، اما از تعدادی بخش جداگانه ساخته شده که به تدریج طی یک دوره ی حدودا ۱۱ ساله به هم متصل شدند. نخستین بخش ایستگاه فضایی بین المللی به نام زاریا در سال ۱۹۹۸ بوسیله یک موشک روسی به فضا پرتاب شد. قطعات بیشتری از راه شاتل های فضایی در ماه های بعدی به فضا فرستاده شدند و توسط خدمه مونتاژ شدند. در ماه نوامبر سال ۲۰۰۰ ایستگاه فضایی بین المللی آماده ی پذیرش خدمه ی نخستین مأموریت فضایی به نام اکسپدیشن ۱ شد. نخستین میهمانان این ایستگاه به مدت چهار ماه و نیم در آنجا به کار و زندگی پرداختند. یک روز معمولی در ایستگاه فضایی بین المللی متشکل از ۱۰ ساعت کار است که در ایام شنبه به پنج ساعت کاسته می شود. سه وعده غذایی و مقدار زیادی ورزش هم در برنامه وجود دارد.
در خلال سال ها، ایستگاه فضایی بین المللی با تعدادی ماژول دیگر بهبود یافت که به صورت قابل ملاحظه ای قابلیت های آنرا هم بعنوان یک لابراتوار فضایی و هم بعنوان خانه بالا بردند. در ماه ژوئن سال ۲۰۱۱، ایستگاه فضایی بین المللی متشکل از ۱۵ ماژول تحت فشار که در فضا مونتاژ شده بودند و یک سازه ی یکپارچه بدون فشار مانند آرایه های خورشیدی و رادیاتورها بود. بعضی از اجزای بزرگ تر آن هم عبارتند از ماژول های زاریا، زوزدا، ماژول یونیتی، تاسیسات مداری کلمب، ماژول تجربی ژاپنی و ماژول آزمایشگاهی دستینی.
زندگی در ایستگاه فضایی بین المللی
ایستگاه فضایی بین المللی می تواند تا هفت نفر را در خود جای دهد باآنکه در دوره های زمانی خاصی بیشتر از این تعداد هم در این ایستگاه اقامت داشته اند. برپایه دستورالعمل ها، خدمه ی این ایستگاه در ساعت ۰۶: ۰۰ از خواب بیدار می شوند و بعضی از فعالیتهای پس از خواب را انجام داده و به بازرسی معمول صبحگاهی از اجزا و سیستم های مختلف ایستگاه فضایی بین المللی می پردازند. یک روز معمولی در ایستگاه فضایی بین المللی متشکل از ۱۰ ساعت کار است که در ایام شنبه به پنج ساعت کاسته می شود. سه وعده غذایی و مقدار زیادی ورزش هم در برنامه وجود دارد.
اهمیت ایستگاه فضایی بین المللی
ایستگاه فضایی بین المللی میزبان تعداد زیادی آزمایش و مطالعات علمی در زمینه های فناوری، زیست شناسی، علوم مواد، ارتباطات، بیوتکنولوژی، پزشکی فضایی و غیره است که توسط فضانوردان در فضا صورت می گیرد. این ایستگاه به تجاری سازی مدار پایین زمین، توسعه واکسن های بهبود یافته ی بیولوژیکی، درک و نظارت بر بلایای طبیعی از فضا، و کشف مکانیسم خیلی از بیماری های بیولوژیکی همچون سرطان پستان و پوکی استخوان کمک کرده است. علاوه بر این، حضور دائمی آن در فضا به ما کمک کرده تا برخی از مشاهدات نجومی در مورد فضای بیرونی را جمع آوری نماییم، که به نوبه خود درک ما را از کهکشان بهبود بخشیده است.
هم اکنون فضاپیماهای شرکت اسپیس ایکس و سایوز روسیه مسئول پرتاب فضانوردان به این ایستگاه هستند. این ایستگاه علاوه بر فعالیتهای علمی و پژوهشی میزبان یک گروه فیلمبرداری روسی هم بوده است و به نظر می آید که صنعت توریسم فضایی هم پای خویش را به این ایستگاه فضایی باز خواهد نمود.
به نقل از ناسا این ایستگاه مقرر است تا سال ۲۰۳۰ در مدار به فعالیت خود ادامه دهد و بعد از آن فرایند بازگشت به جو زمین و سقوط در اقیانوس آرام را آغاز کند.
در نبود ایستگاه فضایی بین المللی چه اتفاقی رخ خواهد داد؟
انسان حالا می خواهد بار دیگر به قمر زمین بازگردد و بزودی بعد از دهه ها روی خاک این کره ی خاکستری پا بگذارد اما اقامت کوتاه مدت در فضای اطراف ماه و روی سطح این کره کافی نیست و ناسا برنامه های ساخت یک ایستگاه فضایی جدید را پایه ریزی کرده است، اما برخلاف ایستگاه فضایی بین المللی این ایستگاه قرار نیست در مدار زمین ساخته شود بلکه مکان قرارگیری آن در مدار ماه خواهد بود.
وقت آن رسیده که با ایستگاه فضایی جدید ناسا یعنی دروازه ی ماه(Lunar Gateway) آشنا شویم.
ناسا به همراه مجموعه ای از شرکای بین المللی و خصوصی، برنامه های بزرگی برای ساخت یک ایستگاه فضایی کوچک دارد. این ایستگاه فضایی که «دروازه ی ماه» نامیده می شود، از مأموریت های فضایی در ماه و اطراف آن پشتیبانی خواهد نمود و یک پلت فرم منحصر به فرد برای انجام آزمایش های علمی فراهم می آورد.
چرا به ایستگاه فضایی قمری نیاز داریم؟
با عنایت به هدف اعلام شده ی ناسا در خصوص برقراری حضور پایدار انسان در ماه و اطراف آن، لزوم ساخت یک ایستگاه فضایی قمری بیشتر احساس می شود. آژانس فضایی ناسا می خواهد تا نخستین زن و یک مرد دیگر را بعد از دهه ها باردیگر به سطح ماه بفرستد. این مأموریت تا سال ۲۰۲۵ صورت خواهد گرفت.اندازه ی ایستگاه «دروازه ماه» هنگام استقرار یک ششم ایستگاه فضایی بین المللی خواهد بود.
برنامه ی آرتمیس ناسا که با هدف بازگرداندن بشر به سطح قمر زمین شروع شده است دارای سه مرحله ی اصلی است. مرحله ی اول آن که ارسال یک فضاپیمای بدون سرنشین به مدار ماه بود با موفقیت انجام گرفته است. مرحله ی دوم ارسال فضانوردان سوار بر فضاپیما به مدار ماه و مرحله ی سوم فرود باردیگر ی بشر روی ماه است.
ناسا در یادداشتی در سال ۲۰۱۸ توضیح داده است، که ایستگاه فضایی دروازه ماه برای پیشبرد و حفظ اهداف اکتشاف فضایی انسان نقش اساسی دارد. اندازه ی این ایستگاه هنگام استقرار یک ششم ایستگاه فضایی بین المللی خواهد بود.
ایستگاه فضایی دروازه ماه در کجا قرار خواهد گرفت؟
برپایه طرح کنونی، مقرر است ایستگاه فضایی دروازه ماه در مداری مخصوص به نام NRHO قرار بگیرد. این مدار از نقاط گرانشی خنثی ساخته شده توسط زمین و ماه بهره می برد و مصرف سوخت را به حد مناسبی می رساند. علاوه بر پایداری گرانشی، NRHO دید پیوسته ی مناسبی به زمین دارد که امکان برقراری ارتباط بدون مانع بین خدمه و ایستگاه های زمینی را فراهم می آورد.
مدار NRHO بشدت بیضوی است، ازاین رو ایستگاه فضایی دروازه ماه در نزدیک ترین حالت به ماه، در فاصله ۳۰۰۰ کیلومتری از سطح آن می رسد و بعد از آن تا فاصله ۷۰ هزار کیلومتری از ماه دور می شود. طی یک دور کامل در این مدار حدود یک هفته طول می کشد.
ناسا یک کاوشگر کوچک به نام «کپستون»(CAPSTONE) را در تاریخ ۲۸ ژوئن به این مدار فرستاد. این تاسواره در روز ۱۳ نوامبر وارد مدار NRHO شد. تاسواره «کپستون» با نام کامل «آزمایش ناوبری و عملیات فناوری سامانه موقعیت یاب خودکار مدار ماه» نخستین ماهواره ای است که مدار پیشنهادی برای ایستگاه فضایی دروازه ماه را آزمایش کرده است.
ایستگاه فضایی دروازه ماه چگونه ساخته می شود؟
ناسا و اسپیس ایکس موشک های قدرتمندی دارند، اما هیچ یک از آنها برای پرتاب یکپارچه ی یک ایستگاه فضایی مناسب نمی باشد. بنابراین ایستگاه فضایی دروازه ماه هم باید مانند هر ایستگاه فضایی دیگری در فضا و در طول مجموعه ای از عملیات ها مونتاز شود.
نخستین بخش ها امکان دارد در اوایل سال ۲۰۲۴ به مدار ماه برسند و زمینه را برای مأموریت آرتمیس ۳ فراهم نمایند. البته لازم به ذکر است که مأموریت آرتمیس ۳ یک مأموریت مستقل است و برای فرود روی ماه نیازی به ایستگاه فضایی ندارد.
ناسا با شرکای بین المللی و خصوصی برای ساخت ایستگاه فضایی دروازه ماه همکاری می کند و ۷۷۹ میلیون دلار از بودجه سال ۲۰۲۳ خویش را به این پروژه مختص کرده است.
فاز اول این پروژه اتصال دو بخش خیلی مهم است. یک ماژول برای تأمین نیرو و نیروی محرکه و یک ماژول برای پشتیبانی از فعالیتهای انسانی.
این قطعات از ایستگاه فضایی دروازه ماه با نامهای عنصر نیرو و نیروی محرکه(PPE) و پایگاه سکونت و لجستیک(HALO) شناخته می شوند. ناسا امیدوار است که PPE و هالو(HALO) را بتوان با یک پرتاب توسط موشک فالکون هوی شرکت اسپیس ایکس در ماه مه سال ۲۰۲۴ با هزینه ی ۳۳۱.۸ میلیون دلار به فضا پرتاب کرد.
ایستگاه فضایی دروازه ی ماه چه اندازه ای دارد؟
پنج بخش اول آن شامل ماژول های PPE، هالو، یک ماژول ارتباطی و اتصال، یک ماژول علمی و هوابند، یک ماژول لجستیک برای نگهداری مواد غذایی و لوازم و یک بازوی رباتیک می شود. این بخش ها در مجموع ۴۰ تُن وزن خواهند داشت. این یک شروع ساده است، اما این اجزای اصلی بعنوان پایه و اساس این ایستگاه عمل خواهند کرد که بر مبنای آن یک ایستگاه بزرگتر در طول زمان ساخته خواهد شد.آژانس فضایی اروپا(ESA) می گوید که ایستگاه فضایی دروازه ماه قادر به اسکان دادن چهار فضانورد برای اقامتی ۹۰ روزه است.
آژانس فضایی اروپا(ESA) می گوید که ایستگاه فضایی دروازه ماه قادر به اسکان دادن چهار فضانورد برای اقامتی ۹۰ روزه است.
تک ماژول هالو فضای کافی برای فضانوردان فراهم نمی کند و به یک ماژول قابل سکونت اضافی نیاز است که توسط آژانس فضایی اروپا ساخته خواهد شد. بعد از اتصال این دو ماژول، ۱۲۵ متر مکعب فضا، حدودا به اندازه ی یک اتوبوس دو طبقه فراهم می شود.
اجزای ایستگاه فضایی دروازه ماه چه هستند؟
ماژول PPE یک فضاپیمای پیشران الکتریکی خورشیدی ۵۰ کیلوواتی است که قادر به عرضه نیرو، ارتباطات پرسرعت و قابلیت های مانور مانند کنترل وضعیت و انتقال مداری است.
در سال ۲۰۱۹، شرکت Maxar Technologies از کلرادو قراردادی ۳۷۵ میلیون دلاری با ناسا برای توسعه و ساخت PPE امضا کرد. این ماژول از صفحات خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تأمین انرژی ایستگاه استفاده می نماید.
ناسا از شرکت نورثروپ گرومن(Northrop Grumman) برای ساخت ماژول هالو که یک ماژول قابل سکونت و تحت فشار است، کمک گرفت. این شرکت مستقر در ویرجینیا یک قرارداد ۹۳۵ میلیون دلاری با آژانس فضایی ناسا در ماه ژوئیه ۲۰۲۱ امضا کرد.
هالو مکانی به منظور زندگی، کار، تحقیق و خواب فضانوردان فراهم می آورد. در این ماژول، خدمه آزمایش های علمی خویش را انجام می دهند و با ایستگاه های زمینی روی زمین ارتباط برقرار می کنند.
ماژول قابل سکونت جایی است که ایستگاه فرماندهی و کنترل وجود خواهد داشت و همینطور دارای درگاه هایی برای اتصال فضاپیماها برای ورود و خروج فضانوردان و محموله خواهد بود. سرویس پایه ی پشتیبانی از حیات در این ماژول شامل بازیافت اکسیژن و تولید آب شرب خواهد بود.
آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن(JAXA) باتری های مورد نیاز برای تأمین انرژی هالو را پیش از استقرار آرایه های خورشیدی PPE و در هنگام کسوف فراهم می آورد. بازوی رباتیک کانادارم۳(Canadarm۳) کمک آژانس فضایی کانادا به ایستگاه فضایی دروازه ماه خواهد بود. این سیستم رباتیک هوشمند متشکل از یک بازوی ۲۸ فوتی(۸.۵ متری)، یک بازوی کوچک تر و مجموعه ای از ابزارهای جداشدنی خواهد بود.
آژانس فضایی اروپا قابلیت برقراری ارتباط با سرعت داده ی بالا را فراهم می آورد تا این ایستگاه مداری را با تیم هایی که روی سطح ماه کار می کنند پیوند دهد. ماژول سیستم اروپایی تأمین سوخت گیری، زیرساخت و مخابرات که به اختصار ESPRIT نام دارد، سوخت اضافی و یک هوابند برای محموله های علمی هم فراهم می آورد. ESPRIT دارای پنجره ای مشابه پنجره ی معروف کوپولا(Cupola) در ایستگاه فضایی بین المللی خواهد بود.
آژانس فضایی اروپا و ژاپن همینطور مسئول ساخت یک ماژول قابل سکونت دوم به نام I-Hab یا ماژول بین المللی سکونت هستند. این ماژول فضای بیشتری را به منظور زندگی، کار و انجام تحقیقات علمی برای خدمه فراهم می آورد. ماژول I-Hab توسط شرکت Thales Alenia Space ایجاد می شود و می تواند در سال ۲۰۲۶ بعنوان بخشی از مأموریت آرتمیس ۴ به ایستگاه فضایی دروازه ماه برسد.
چگونه می توانیم از یک ایستگاه فضایی از این فاصله ی دور پشتیبانی کنیم؟
ماه در فاصله ی متوسط ۳۸۵ هزار کیلومتری از زمین قرار دارد و زیاد به زمین نزدیک نیست. پشتیبانی از فضانوردان در مأموریت هایشان اهمیت خواهد داشت و علاوه بر این، تجربه ی عرضه یک زنجیره تأمین در اعماق فضا می تواند نویدبخش مأموریت های آینده به مریخ باشد.تجربه ی عرضه یک زنجیره تأمین در اعماق فضا می تواند نویدبخش مأموریت های آینده به مریخ باشد.
در سال ۲۰۲۰، ناسا شرکت اسپیس ایکس را بعنوان نخستین عرضه دهنده تجاری ایالات متحده معرفی نمود تا محموله ها و سایر تجهیزات را به ایستگاه فضایی دروازه ماه تحویل دهد.
اسپیس ایکس باید محموله های تحت فشار و بدون فشار را به این ایستگاه منتقل کند. این آژانس فضایی تخمین می زند که برای هر مأموریت آرتمیس، یک تحویل محموله لازم است. برای انجام این کار، اسپیس ایکس فضاپیمای Dragon XL خویش را بر فراز موشک های فالکون هوی به فضا پرتاب خواهد نمود. Dragon XL نسخه ی بزرگ تر کپسول Dragon خواهد بود که به مدت شش تا ۱۲ ماه به ایستگاه فضایی بین المللی متصل خواهد بود. به قول اسپیس ایکس، یک فضاپیمای Dragon XL قادر به حمل بیشتر از پنج تُن بار است.
چه نوع پژوهش های علمی در ایستگاه فضایی دروازه ماه انجام خواهد شد؟
علوم در ارتباط با قمر زمین و سیارات بدیهی ترین آنهاست اما موقعیت این ایستگاه امکان انجام پژوهش های زمین، فیزیک خورشید و اخترفیزیک را هم فراهم می آورد. به نقل از ناسا، تحقیقات فیزیک بنیادی هم امکان پذیر خواهد شد.
شرکای ایستگاه فضایی دروازه ماه هم اکنون سه ابزار علمی را برگزیده اند. هرمس(HERMES) ناسا و ERSA اروپا خارج از ایستگاه قرار خواهند گرفت و تابش خورشید و هوای فضایی را زیر نظر خواهند داشت. سومین ابزار، IDA توسط آژانس فضایی اروپا و ژاپن ساخته شده است و امکان مطالعه اثرات تشعشع بر سرطان، بیماری های قلبی عروقی و سیستم عصبی مرکزی را فراهم می آورد. این خطری است که به نقل از ناسا فضانوردان را در مأموریت های اکتشافی تهدید می کند.
آیا مأموریت های درون ایستگاه فضایی دروازه ماه برای فضانوردان خطرناک خواهد بود؟
مانند هر مأموریت دیگری به فضا، خطرات وجود خواهند داشت. موقعیت این ایستگاه فراتر از مدار پایین زمین به این معنا است که خدمه نسبت به فضانوردان ایستگاه فضایی بین المللی در مقابل تشعشعات مضر خورشیدی و کیهانی بیشتری هستند.
بر اساس مطالعه ای که در سال ۲۰۲۱ در مجله بین المللی علوم مولکولی انتشار یافت، نبود حفاظتی که مدار پایین زمین فراهم می آورد، به صورت اجتناب ناپذیری فضانوردان را در معرض تشعشعات فضایی بیشتری قرار می دهد. طبق این مطالعه، تشعشعات مورد انتظار خارج از مدار پایین زمین احیانا به میتوکندری سلولها صدمه می رساند و همینطور اثرات طولانی مدتی بر ترمیم دی ان ای DNA بوجود می آورد. به نقل از ناسا، تأثیر تشعشعات بر بدن انسان در مأموریت های ماه یا مریخ بسیار بیشتر خواهد بود، در این مکانها قرار گرفتن در معرض ذرات آبستن و پر انرژی می تواند اثرات نامطلوبی بر سلامتی همچون افزایش ریسک مبتلا شدن به سرطانها، تغییر در عملکرد حرکتی و رفتار و انحطاط بافت ایجاد نماید. خطرات دیگری هم همچون صدمه احتمالی به وسایل نقلیه و تجهیزات فضانوردان که به منظور زندگی و سفر ایمن در فضا به آنها متکی هستیم، وجود دارد.
با این وجود، هنوز نمی دانیم که فضانوردان تا چه اندازه در طول اقامت طولانی مدت در ایستگاه فضایی دروازه ماه تحت تأثیر فضا قرار می گیرند. در مأموریت های آپولو هم فضانوردان در معرض تشعشعات فضایی قرار گرفته بودند اما باید تصریح کرد که این مأموریت ها بیشتر از ۱۱ روز به طول نیانجامیدند. مأموریت های طولانی مدت دروازه ماه می توانند بیشتر از ۹۰ روز طول بکشند و این مدت زمانی است که احیانا اثرات طولانی مدت سلامتی را به همراه خواهد داشت. بر این اساس، دانشمندان می خواهند سرنشینان این ایستگاه را به دقت زیر نظر داشته باشند تا صدمه های احتمالی را ارزیابی کنند.
دروازه ماه در دهه های آینده چگونه خواهد بود؟
هدف ناسا رسیدن به ماه و ماندن در آن است. این هدف به یک ایستگاه فضایی کاملا قوی و کاربردی نیاز دارد، ازاین رو باید انتظار داشته باشیم که ایستگاه فضایی «دروازه ماه» در طول زمان گسترش یابد. به صورت هیجان انگیزی، این ایستگاه فضایی می تواند بعنوان نقطه ای برای رفت و آمد به اعماق فضا عمل کند و از آن برای پرتاب مأموریت هایی به مریخ استفاده گردد. «دروازه ماه» همینطور می تواند برای ردیابی اجرام تهدید کننده نزدیک به زمین استفاده گردد.
قابلیت های آن بسیار زیاد است و تنها زمان نشان خواهد داد که چگونه از ایستگاه فضایی «دروازه ماه» میتوان برای پاسخگویی به نیازهای بشر به بهترین شکل و گسترش دسترسی به منظومه شمسی و به صورت بالقوه فراتر از آن بهره برد.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب