بينما أرسلت كاميرا المركبة الفضائية الروسية-الأوروبية ExoMars الصورة الأولى للكوكب الأحمر إلى الأرض ، تعمل الولايات المتحدة على إرسال بعثة مأهولة كاملة إلى المريخ. لماذا يحتاجه الأمريكيون ، وكم سيكلف مثل هذا المشروع وما إذا كانت روسيا تخطط للمشاركة فيه ، هي أسئلة تتطلب إجابة.
حدد الرئيس باراك أوباما مهمة التحليق المأهول بالمريخ في عام 2010. ثم رسم خطة العمل التالية أمام ناسا: بحلول عام 2025 ، قم برحلة مأهولة إلى كويكب قريب من الأرض ، في منتصف عام 2030 - إلى المريخ ، وبعد ذلك ستتبع مهمة هبوط. حتى الآن ، يمكننا القول أن وكالة ناسا ككل تتناسب مع الجدول الزمني المخطط له. في الوقت نفسه ، تخطط الوكالة ليس فقط لتحليق فوق الكوكب الأحمر ، ولكن أيضًا لزيارة القمر الصناعي الطبيعي فوبوس.
حتى الآن ، حددت الوكالة ستة عناصر أساسية مطلوبة للرحلة إلى المريخ ، بما في ذلك الهبوط. هذه هي مركبة الإطلاق الثقيلة SLS ، ومركبة Orion الفضائية ، ووحدة Transheb الحية (للطيران على طول طريق الأرض - المريخ - الأرض) ، ومركبة الهبوط ، ومرحلة الإقلاع ونظام الدفع الشمسي الكهربائي (SEP). وفقًا لأحد التقديرات الأولية ، سيتعين تسليم 15 إلى 20 طنًا من البضائع والمعدات إلى سطح الكوكب الأحمر لضمان أول هبوط للأشخاص على سطحه. ومع ذلك ، أعلن ممثلو وكالة ناسا عن الرقم 30 طنًا أو أكثر ، مع مراعاة حقيقة أن وزن مرحلة الإقلاع المتوقعة وحدها سيكون 18 طنًا ، ووزن المسبار سيكون 20 طنًا على الأقل. لإرسال هذه العناصر إلى الفضاء ، سيتطلب الأمر 6 عمليات إطلاق على الأقل لحاملة SLS ثقيلة / ثقيلة للغاية بسعة حمل تتراوح من 70 إلى 130 طنًا. في محاولة لتوفير الوقت والمال في تطوير وإنتاج هذه "الشاحنة الثقيلة" ، استخدمت ناسا التكنولوجيا والمعدات المتبقية من المكوكات ، بما في ذلك المحركات وخزان الوقود ومعززات الوقود الصلب "المكوكات".
ستتجمع عناصر المركب المريخي في حزمة ليس في مدار قريب من الأرض ، ولكن عند نقطة لاغرانج L-2. تقع على بعد مليون ونصف المليون كيلومتر من الأرض ، خلف الجانب البعيد من القمر ، عند اصطدامها بـ 61،500. لا تطلق وكالة ناسا على L-2 أكثر من "موقع اختبار" ، مما يؤكد أنه لن يتم إجراء التجميع فحسب ، بل أيضًا اختبار تكنولوجيا المريخ.
ذكرت وسائل إعلام أمريكية ودولية مرارًا ، بما في ذلك إشارة إلى بعض المصادر في وكالة ناسا ، إمكانية عودة الأمريكيين إلى القمر استعدادًا لرحلة المريخ. ومع ذلك ، هذا ليس سؤالا الآن. قال جون لوجسدون ، أحد الخبراء الأمريكيين البارزين في مجال سياسة الفضاء ، لصحيفة VZGLYAD ، إن إنشاء مركبة هبوط على سطح القمر ليست مدرجة في خطط ناسا. ومع ذلك ، لا يُستبعد أن تتخذ وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) قرارًا بشأن الرحلة إلى القمر. وفي حالة قيام وكالة الفضاء الأوروبية ببناء مركبة هبوط ، يمكن للولايات المتحدة المشاركة في المشروع القمري الأوروبي ، وربما توفير SLS لتوصيل هذه الوحدة إلى قمر صناعي طبيعي للأرض.
ثلاث خطوات إلى المريخ
أقوى مركبات الإطلاق في تاريخ الملاحة الفضائية
ناسا أطلقت على خطوتها الأولى "الاتكاء على الأرض". وتشمل ممارسة العمليات اللازمة واكتساب الخبرة المطلوبة في مدار أرضي منخفض باستخدام محطة الفضاء الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، وكجزء من هذه الخطوة ، تعمل الوكالة على تطوير طرق وأساليب لاستخدام الموارد المريخية المرتجلة (ISRU) للحصول على الوقود والمواد الضرورية الأخرى. هذا النشاط مجزٍ للغاية عندما تفكر في أن مرحلة الإقلاع التي يبلغ وزنها 18 طنًا ستتطلب 33 طنًا من الوقود ، وتعتزم ناسا استخراجه من ثاني أكسيد الكربون والمياه المتوفرة على الكوكب الأحمر.
تسمى الخطوة الثانية "موقع الاختبار" ، والذي ، كما لوحظ بالفعل ، يقع عند النقطة L-2. بمساعدة جهاز آلي ، من المخطط التقاط كويكب قريب ، والذي سيتم نقله إلى هذه النقطة ، حيث يتم فحصه من قبل طاقم المركبة الفضائية أوريون.
الخطوة الثالثة كانت تسمى "الاستقلال عن الأرض". نحن نتحدث بالفعل عن الدراسة المباشرة للكوكب الأحمر وتطويره. وهي تشمل الحياة على سطح المريخ ، والاستخدام المكثف لموارد المريخ ، والنقل المنتظم للمعلومات العلمية إلى الأرض باستخدام أنظمة الاتصال المتقدمة.
يجدر الخوض في دور "أوريون" بمزيد من التفصيل. على الرغم من حقيقة أنها تشبه ظاهريًا نسخة مكبرة من مركبة الفضاء الكلاسيكية من فئة أبولو (يُطلق عليها أحيانًا اسم Orion مازحة "أبولو على المنشطات") ، فإن "التاكسي" الجديد لرواد فضاء ناسا سيكون قابلاً لإعادة الاستخدام - ومن المخطط استخدام نفس مركبة الهبوط تصل إلى عشر مرات. في الوقت نفسه ، سيتميّز "أوريون" بزيادة "سعة الركاب" وستكون قادرة على استيعاب ما يصل إلى 7 من أفراد الطاقم.
لكن هذه ليست السمة الرئيسية لأوريون. وفقًا لتشارلز بريكوت ، نائب رئيس شركة Orbital ATK ، التي تطور معززات وقود صلب من خمسة أجزاء لـ SLS ، ستصبح السفينة جزءًا من مجمع المريخ بين الكواكب. سيتم دمج أنظمته ، بما في ذلك نظام دعم الحياة (المبرد) والحماية من الإشعاع ، في هذا المجمع لزيادة موثوقيته.
إحصائيات نجاح إطلاق الفضاء في بلدان مختلفة
الموارد المقدرة لـ "Orion" لا تقل عن 1000 يوم. إنه مصمم لدخول الغلاف الجوي للأرض بسرعات أعلى ، مثل عند العودة من L-2 أو المريخ. بالإضافة إلى ذلك ، ستصبح السفينة مأوى إضافيًا للطاقم في حالة حدوث خطأ ما. أعطى بريكوت مثال أبولو 13 ، الذي تم إنقاذ طاقمه ، بعد انفجار خزان الأكسجين في وحدة القيادة أثناء الرحلة إلى القمر ، إلى حد كبير بفضل نظام التبريد والدفع لمركبة الهبوط على سطح القمر. هذه الوحدة ، على الرغم من أنها لم تكن مصممة للعمل أثناء الرحلة على طول مسار الأرض والقمر والأرض ، إلا أنها في موقف حرج أدت بنجاح وظائف غير عادية بالنسبة لها.
تمت أول رحلة تجريبية لـ Orion تلقائيًا في ديسمبر 2014 ، عندما تم إطلاقها من مركبة الإطلاق Delta IV Heavy. من المقرر أن يتم إطلاق الرحلة التالية في سبتمبر 2018 ، وسوف تطير Orion (لا يزال بدون طاقم) في مدار حول القمر بالفعل بمساعدة شركة SLS ، والتي سيكون هذا ، بالمناسبة ، أول إطلاق لها. ومن المقرر إجراء أول رحلة مأهولة للمركبة الفضائية - مباشرة إلى القمر - في 2021-2023.
المخاوف والواقع
أطقم الطيران في مدار أرضي منخفض محمية من الإشعاع الكوني بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. يحرم رواد الفضاء المتجهون إلى القمر والمريخ على وجه الخصوص من هذه الحماية. ومع ذلك ، وفقًا لمجلة Scientific American ، نقلاً عن بيانات من مركبة Curiosity ، فإن خطر الإشعاع من الفضاء السحيق ليس كبيرًا بحيث يصبح عقبة أمام تنفيذ رحلة المريخ. لذا ، فإن رواد الفضاء الذين يقضون 180 يومًا للوصول إلى المريخ ، وهو نفس المبلغ للعودة منه ، وأيضًا يقضون 500 يوم على سطح الكوكب الأحمر ، سيحصلون على جرعة إجمالية من الإشعاع في منطقة 1.01 سيفرت.وفقًا لمعايير وكالة الفضاء الأوروبية ، يجب ألا يستقبل رائد الفضاء أكثر من سيفرت واحد خلال جميع رحلاته. هذه الجرعة ، حسب الأطباء ، تزيد من خطر الإصابة بالسرطان بنسبة 5٪. لدى وكالة ناسا معايير أكثر صرامة: يجب ألا يتجاوز خطر إصابة رائد الفضاء بالسرطان طوال فترة نشاطه المهني 3٪. ومع ذلك ، وفقًا لـ Don Hassler ، أحد أعضاء فريق البحث Curiosity ، فإن 5٪ "رقم مقبول تمامًا".
في حديثه في مؤتمر People to Mars (H2M) في واشنطن في شهر مايو ، نقل سكوت هوبارد ، المسؤول السابق عن مشاريع المريخ التابعة لناسا والأستاذ الآن في جامعة ستانفورد ، عن ريتشارد ويليامز ، كبير أطباء ناسا قوله: "لا توجد حاليًا مخاطر صحية للطاقم ستمنع مهمة مأهولة إلى المريخ ". يعترف ويليامز بوجود بعض المخاطر الصحية على رواد الفضاء ، لكن ناسا مستعدة لقبول ذلك ، خاصة وأن الوكالة تعمل باستمرار على تطوير طرق جديدة للتخفيف من حدتها. على سبيل المثال ، تجري وكالة ناسا حاليًا تجارب على مادة مصنوعة من الأنابيب النانوية المهدرجة من نيتريد البورون (BNNT) والتي تُظهر خصائص واعدة جدًا في مكافحة الإشعاع.
ومع ذلك ، وفقًا لآندي ويير ، مؤلف كتاب "المريخ" ، الذي تم على أساسه صنع الفيلم الذي يحمل نفس الاسم ، فإن بطله سيصاب بالتأكيد بالسرطان أثناء إقامته على سطح الكوكب الأحمر. من هو الأقرب إلى الحقيقة - العلماء أم كاتب الخيال العلمي ، سيخبرنا الوقت.
متى وكم وكم ومع من
تلتزم ناسا حاليًا بالجدول الزمني التالي لاستكشاف المريخ واستكشافه. من عام 2021 إلى عام 2025 ، تم التخطيط لخمس بعثات مأهولة على الأقل إلى الفضاء القمري ، بما في ذلك "التقاط" الكويكب ودراسته. في عام 2033 ، من المتوقع أن يصل رواد الفضاء إلى فوبوس ، وفي عام 2039 ، من المتوقع أن يخطووا على سطح المريخ لأول مرة. ستهبط رحلة استكشافية ثانية على سطح المريخ في عام 2043.
لدعم "الهجوم" المأهول على الكوكب الأحمر من 2018 إلى 2046 ، سيتعين إطلاق ما لا يقل عن 41 ناقلة من نوع SLS. لا يُستبعد أنه سيكون من الضروري إضافة عمليات إطلاق لشركات النقل التي تم تشغيلها بالفعل من نوع Delta-4 و Atlas-5 (إذا كان الأخير يستقبل محركات أمريكية بدلاً من المحركات الروسية ولا يزال قيد التشغيل). سيتم استخدامها بشكل أساسي لإطلاق مركبات آلية إلى المريخ والمريخ ، والتي ستُعهد بوظيفة "عمال المناجم" للمعلومات العلمية لمساعدة الرحلات الاستكشافية المأهولة.
بالطبع ، يمكن أن يختلف عدد شركات النقل وأنواعها اعتمادًا على التغييرات التي تم إجراؤها على تكوين مهمات المريخ المأهولة. هناك خيار مطلوب فيه 32 حاملات فقط من نوع SLS (دون احتساب خمسة للرحلات الاستكشافية حول القمر المذكورة أعلاه): عشرة لدعم مهمة مأهولة إلى فوبوس ، واثني عشر للهبوط الأول لرواد الفضاء على المريخ ، وعشرة أخرى في الثانية..
السؤال هو كم سيكلف كل هذا وهل ستسحب الولايات المتحدة هذه النفقات وحدها؟ سيكلف إرسال رواد فضاء إلى المريخ جزءًا بسيطًا مما تم إنفاقه على تطوير وإنتاج الجيل السادس من مقاتلات F-35 ، وفقًا لمجموعة من الخبراء من وكالة ناسا ، بالإضافة إلى ممثلين عن الصناعة والأوساط الأكاديمية في الولايات المتحدة. إدارة الولايات المتحدة ، في نهاية المطاف يمكن أن يكلف برنامج F-35 تريليون دولار) ولن يتجاوز 100 مليار دولار. هذا هو نفس ما أنفقته الولايات المتحدة حتى الآن على برنامج محطة الفضاء الدولية. بحلول عام 2024 ، ستكتمل رحلة المحطة ، ولن تنفق ناسا ما يقرب من 4 مليارات دولار سنويًا على تشغيلها. وهكذا ، في السنوات العشر التي تفصل بين نهاية دوران المحطة حول الأرض وبداية المهمة إلى فوبوس ، سيصل مبلغ الأموال الموفرة إلى حوالي 40 مليار دولار ، وسيتعين على الولايات المتحدة إيجاد 60 دولارًا إضافيًا مليار دولار لتنفيذ خططها المريخية.
عند الحديث عن تكلفة مهمة المريخ ، يؤكد الخبراء أنه يمكن تخفيضها أكثر إذا شارك المشاركون الدوليون في المشروع.السؤال الواضح هو: هل روسيا من بينهم ، والتي تعد حاليًا واحدة من أكبر شركاء الولايات المتحدة في مجال الفضاء ولديها إمكانات فضائية جادة (خاصة في مجال الرحلات المأهولة)؟ لكن إذا كانت لدى الولايات المتحدة مثل هذه الخطط لروسيا ، فإنها تظل سرية في الوقت الحالي.
في نهاية شهر مايو من هذا العام ، أوجزت صحيفة Space News وجهات نظر تشارلز بولدن رئيس ناسا حول مستقبل التعاون الدولي في الفضاء. وتحدث عن أهمية التفاعل خارج الغلاف الجوي مع أوروبا واليابان والصين. فيما يتعلق بجمهورية الصين الشعبية ، ذكر بولدن أنه كان ذاهبًا لزيارتها في نهاية الصيف ، مؤكدًا أنه عاجلاً أم آجلاً ستبدأ الولايات المتحدة والصين بالتأكيد في التعاون الوثيق في مجال الفضاء. تشمل قائمة شركاء الفضاء المحتملين دولًا مثل إسرائيل والأردن والإمارات العربية المتحدة. لكن بولدن لم يقل كلمة واحدة عن روسيا. ربما لم يكن هناك سبب لذلك ، لكن هناك تفسيرًا آخر ممكنًا: العلاقات المتفاقمة بشدة بين موسكو وواشنطن ، فضلاً عن افتقار روسيا للتكنولوجيا والتكنولوجيا للفضاء السحيق (من أجل الوصول إليها ، يمكن للولايات المتحدة أن تحدد بغض النظر عن الخلافات السياسية العامة) لا تساهم في مصلحة أمريكا في استمرار شراكتها مع بلدنا بعد انتهاء رحلة محطة الفضاء الدولية.
يبقى أن نضيف أنه بالإضافة إلى برنامج المريخ التابع للولايات المتحدة ، هناك أيضًا برنامج خاص تنوي سبيس إكس تنفيذه. أعلن رئيس هذه الشركة ، إيلون ماسك ، عن خطط لهبوط سفينة التنين على سطح الكوكب الأحمر في عام 2018 ، وإرسال أشخاص إلى هناك في عام 2026.
وفي حديثه في مؤتمر People to Mars وتحدث عن سبب سعي أمريكا نحو الكوكب الأحمر ، قال تشارلز بريكوت: "تحدث القفزات في الفضاء فقط عندما تكون المصالح الاستراتيجية للبلاد وراءها. نحن ذاهبون إلى المريخ لأننا نريد أن نظهر للعالم قدرتنا على القيام بشيء لم يفعله أحد من قبل ، لإثبات ريادتنا في مجال الفضاء وضمان وصولنا إلى سوق الفضاء العالمي ، والذي يصل دخله السنوي إلى 330 مليار دولار ". كما ترى ، الشرح بسيط للغاية. والسؤال الذي يطرح نفسه بشكل لا إرادي: هل روسيا حقًا ليس لديها مثل هذه المصالح الإستراتيجية التي يمكن تحقيقها بمساعدة مشروع يكلف دورتين من الألعاب الأولمبية في سوتشي؟
