از ایستگاه فضایی بین المللی تا دروازه ماه
سکونت گاه های فضایی را بیشتر بشناسیم
نیو وبلاگ: بشر همیشه به فضا علاقمند بوده است و از اولین تلسکوپ ها گرفته تا پرواز یوری گاگارین روس به فضای خارج از زمین به عنوان نخستین انسان، همگی اولین قدمهای بشر برای کاوش هرچه بیشتر این مکان ژرف بوده است.
به گزارش نیو وبلاگ به نقل از ایسنا، اولین انسان ها در سال ۱۹۶۰ پا بر قمر زمین گذاشتند و بااینکه این موفقیت بزرگی بوده است اما برای انسان جاه طلب اقامت چند ساعته یا حتی چند روزه در فضا کافی نبود. بدین سبب 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 بطور معمول 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 تا حالا به آن دست یافته است. همین طور با ارزش بیش از ۱۰۰ میلیارد دلار گران ترین سازه ای است که بشر تابحال بطور 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 آنجا که دوره ی مداری ایستگاه تقریباً ۹۰ دقیقه است، سرنشینان آن هر ۴۵ دقیقه یک دفعه طلوع یا غروب خورشید را تجربه می کنند
ایستگاه فضایی بین المللی یک فضاپیمای بزرگ است که به دور زمین می چرخد و به عنوان آزمایشگاهی برای انجام آزمایشات مربوط به حوزه نجوم، هواشناسی، فیزیک، زیست شناسی، پزشکی فضایی، تولید مواد، ارتباطات و غیره عمل می کند. علاوه بر این با بهره گیری از آن مشاهدات مهمی از زمین به انجام می رسد. این ایستگاه به عنوان یک اقامتگاه مشابه یک آپارتمان پنج خوابه با پنجره های بزرگ، یک سالن بدنسازی و دو حمام عمل می کند.
از آنجا که دوره ی مداری این ایستگاه تقریباً 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 به عنوان یکی از درخشان ترین اجرام در آسمان می توان به آسانی 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 تولید شده که به تدریج طی یک دوره ی تقریباً 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 بوسیله 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 ماموریت 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 کاهش پیدا می کند. سه وعده غذایی و مقدار زیادی ورزش نیز در برنامه وجود دارد.
در ضمن سال ها، ایستگاه فضایی بین المللی با تعدادی ماژول دیگر بهبود یافت که بطور شایان توجهی قابلیت های آنرا هم به عنوان یک لابراتوار فضایی و هم به عنوان خانه زیاد کردند. 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. تعدادی از اجزای بزرگ تر آن نیز 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 بااینکه در دوره های زمانی خاصی بیش از این تعداد نیز در این ایستگاه اقامت داشته اند. بر طبق دستورالعمل ها، خدمه ی این ایستگاه در ساعت ۰۶: ۰۰ از خواب بیدار می شوند و تعدادی از کارهای 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 کاهش پیدا می کند. سه وعده غذایی و مقدار زیادی ورزش نیز در برنامه وجود دارد.
اهمیت ایستگاه فضایی بین المللی
ایستگاه فضایی بین المللی میزبان تعداد زیادی آزمایش و مطالعات علمی در حوزه های فناوری، زیست شناسی، علوم مواد، ارتباطات، بیوتکنولوژی، پزشکی فضایی و غیره است که توسط فضانوردان در فضا به انجام می رسد. 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 بیماریهای بیولوژیکی همچون سرطان سینه 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 کارهای علمی و پژوهشی میزبان یک گروه فیلمبرداری روسی نیز بوده است و بنظر می رسد که صنعت گردشگری فضایی نیز پای خودرا به این ایستگاه فضایی باز خواهدنمود.
به قول ناسا این ایستگاه مقرر است تا سال ۲۰۳۰ در مدار به فعالیت خود ادامه دهد و بعد از آن پروسه بازگشت به جو زمین و سقوط در اقیانوس آرام را شروع کند.
در نبود ایستگاه فضایی بین المللی چه اتفاقی رخ خواهد داد؟
انسان حالا می خواهد بار دیگر به قمر زمین بازگردد و به زودی 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 ماموریت های فضایی در ماه و اطراف آن پشتیبانی خواهدنمود و یک پلت فرم منحصر به فرد برای انجام آزمایش های علمی فراهم می آورد.
چرا به ایستگاه فضایی قمری نیاز داریم؟
باتوجه به هدف اعلام شده ی ناسا در خصوص برقراری حضور پایدار انسان در ماه و اطراف آن، ضرورت 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 ماموریت 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؟
بر طبق طرح فعلی، مقرر است ایستگاه فضایی دروازه ماه در مداری مخصوص به نام NRHO قرار بگیرد. این مدار از نقاط گرانشی خنثی تولید 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 به شدت بیضوی است، بدین سبب 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. بنا بر این ایستگاه فضایی دروازه ماه نیز باید مانند هر ایستگاه فضایی دیگری در فضا و در طول مجموعه ای از عملیات ها مونتاز شود.
نخستین بخش ها ممکنست در اوایل سال ۲۰۲۴ به مدار ماه برسند و زمینه را برای ماموریت آرتمیس ۳ فراهم آورند. البته لازم به ذکر است که ماموریت آرتمیس ۳ یک ماموریت 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 خودرا به این پروژه مختص کرده است.
فاز اول این پروژه اتصال دو بخش بسیار اهمیت دارد. یک ماژول برای تامین نیرو و نیروی محرکه و یک ماژول برای پشتیبانی از کارهای انسانی.
این قطعات از ایستگاه فضایی دروازه ماه با اسامی 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 به عنوان پایه و اساس این ایستگاه عمل خواهند کرد که برمبنای 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، تقریباً 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 ارائه 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 تامین 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 جهت زندگی، کار، تحقیق و خواب فضانوردان فراهم می آورد. در این ماژول، خدمه آزمایش های علمی خودرا 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 همین طور 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 تامین 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 تامین سوخت گیری، زیرساخت و مخابرات که به اختصار ESPRIT نام دارد، سوخت اضافی و یک هوابند برای محموله های علمی نیز 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 همین طور مسئول ساخت یک ماژول قابل سکونت دوم به نام I-Hab یا ماژول بین المللی سکونت هستند. این ماژول فضای بیشتری را جهت 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 به عنوان قسمتی از ماموریت 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 ماموریت هایشان اهمیت خواهد داشت و علاوه بر این، تجربه ی ارائه یک زنجیره تامین در اعماق فضا می تواند نویدبخش ماموریت های آینده به مریخ باشد.تجربه ی ارائه یک زنجیره تامین در اعماق فضا می تواند نویدبخش ماموریت های آینده به مریخ باشد.
در سال ۲۰۲۰، ناسا شرکت اسپیس ایکس را به عنوان نخستین ارائه 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 ماموریت آرتمیس، یک تحویل محموله لازم است. برای انجام این کار، اسپیس ایکس فضاپیمای Dragon XL خودرا بر فراز موشک های فالکون هوی به فضا پرتاب خواهدنمود. 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. بگفته اسپیس ایکس، یک فضاپیمای Dragon XL قادر به حمل بیش از پنج تُن بار است.
چه نوع پژوهش های علمی در ایستگاه فضایی دروازه ماه انجام خواهد شد؟
علوم مربوط به قمر زمین و سیارات بدیهی ترین آنهاست اما موقعیت این ایستگاه امکان انجام پژوهش های زمین، فیزیک خورشید و اخترفیزیک را نیز فراهم می آورد. به قول ناسا، تحقیقات فیزیک بنیادی نیز امکان پذیر خواهد شد.
شرکای ایستگاه فضایی دروازه ماه هم اکنون سه ابزار علمی را انتخاب نموده 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 تولید شده است و امکان مطالعه اثرات تشعشع بر سرطان، بیماریهای قلبی عروقی و سیستم عصبی مرکزی را فراهم می آورد. این خطری است که به قول ناسا فضانوردان را در ماموریت های اکتشافی تهدید می کند.
آیا ماموریت های درون ایستگاه فضایی دروازه ماه برای فضانوردان خطرناک خواهد بود؟
مانند هر ماموریت 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، بطور اجتناب ناپذیری فضانوردان را در معرض تشعشعات فضایی بیشتری قرار می دهد. طبق این مطالعه، تشعشعات مورد انتظار خارج از مدار پایین زمین احتمالاً به میتوکندری سلولها لطمه می رساند و همین طور اثرات طولانی مدتی بر ترمیم دی ان ای DNA به وجود می آورد. به قول ناسا، تاثیر تشعشعات بر بدن انسان در ماموریت های ماه یا مریخ بسیار بیشتر خواهد بود، در این محل ها قرار گرفتن در معرض ذرات حامله و پر انرژی می تواند اثرات نامطلوبی بر سلامتی همچون افزایش ریسک مبتلاشدن به سرطانها، تغییر در عملکرد حرکتی و رفتار و انحطاط بافت بوجود آورد. خطرات دیگری نیز همچون لطمه احتمالی به وسایل نقلیه و تجهیزات فضانوردان که جهت 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 تاثیر فضا قرار می گیرند. در ماموریت های آپولو نیز فضانوردان در معرض تشعشعات فضایی قرار گرفته بودند اما باید اشاره کرد که این ماموریت ها بیش از ۱۱ روز به طول نیانجامیدند. ماموریت های طولانی مدت دروازه ماه می توانند بیش از ۹۰ روز طول بکشند و این مدت زمانی است که احتمالاً 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 لطمه های احتمالی را ارزیابی کنند.
دروازه ماه در دهه های آینده چگونه خواهد بود؟
هدف ناسا رسیدن به ماه و ماندن در آنست. این هدف به یک ایستگاه فضایی کاملا قوی و کاربردی نیاز دارد، بدین سبب باید انتظار داشته باشیم که ایستگاه فضایی «دروازه ماه» در طول زمان گسترش یابد. بطور هیجان انگیزی، این ایستگاه فضایی می تواند به عنوان نقطه ای برای رفت و آمد به اعماق فضا عمل کند و از آن برای پرتاب ماموریت هایی به مریخ استفاده گردد. «دروازه ماه» همین طور 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» می توان برای پاسخگویی به نیازهای بشر به بهترین شکل و گسترش دسترسی به منظومه شمسی و بطور بالقوه فراتر از آن بهره برد.
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب