مستقيم تا مريخ (4)

( در سري مقاله هاي مستقيم تا مريخ به بررسي طرحي به همين نام پرداختيم و مراحل مختلف آن را معرفي کرديم. در اين مطلب که آخرين نوشته از اين مبحث است به بيان سرانجام  طرح فوق مي پردازيم.)

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.»

فرود مريخ نشين فونيکس (ققنوس) 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 آزمايشگاه علوم مريخ (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.

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 مريخ 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.»

مترجم:

شادي حامدي آزاد

به نقل از:

مجله نجوم شماره 189

تنظيم براي تبيان:

م.ح.اربابي فر