نیم‌قرن پس از شکست موفقیت‌آمیز آپولو ۱۳؛ پروازهای فضایی امروز تا چه حد ایمن هستند؟

نیم‌قرن پس از شکست مأموریت آپولو ۱۳ که درجریان آن نزدیک بود سه فضانورد ناسا جانشان را ازدست بدهند، این پرسش مطرح می‌شود که آیا دفعه‌ی بعد که انسان پس از بیش از ۵۰ سال عازم قمر زمین خواهد شد، سفری ایمن‌تر خواهد داشت یا نه. داگلاس استنلی، رئیس و مدیر اجرایی مؤسسه‌ی ملی هوافضا، نهادی پژوهشی و غیرانتفاعی در شهر همپتون ویرجینیا می‌گوید «ما اکنون سامانه‌هایی مطمئن‌تر دراختیار داریم.»

به نیم‌قرن پیشرفت در دیگر روش‌های حمل‌ونقل فکر کنید. خودروهای جدید به مجموعه‌ای از نوآوری‌هایی شگفت‌انگیز ازجمله ترمز ضدقفل، کیسه‌ی هوا، ترمز خودکار اضطراری و دوربین‌های پشتیبانی مجهز هستند که در خودروهای متعلق به دهه‌ی ۱۹۷۰ اثری از آن‌ها به چشم نمی‌خورد. اکنون اگر قطاری در سر پیچ با سرعت بالا درحال حرکت باشد، سامانه‌های ایمنی به‌طور خودکار ترمزها را به‌کار می‌اندازند. سوانح هوایی حتی باوجود افزایش چند برابری شمار پروازها، نسبت به گذشته بسیار کمتر شده‌اند.

پیچیدگی راکت‌ها و فضاپیماها نیز درحال کاهش است. به‌گفته‌ی استنلی اکنون به اجزای وسایل نقلیه‌ی فضایی ازجمله راکت‌ها درمقایسه با دهه‌ی ۶۰  اطمینان بیشتری وجود دارد؛ بدین معنی که سفر بعدی به مقصد ماه که برای میانه‌ی دهه‌ی ۲۰۲۰ پیش‌بینی شده است، ایمن‌تر اما نه ایمن‌ترین خواهد بود. جین کرانز، مدیر پرواز که در شب ۱۳ آوریل ۱۹۷۰، هنگام بروز نقص فنی در آپولو ۱۳، مسئول کنترل مأموریت بود، می‌گوید درعرصه‌ی پروازهایی فضایی، شما در محیطی به‌شدت پردردسر فعالیت می‌کنید.

چپ: خدمه‌ی آپولو ۱۳: (ازچپ به راست) جیمز لاول فرمانده. جک سویگرت خلبان ماژول فرماندهی و فرد هایسه خلبان ماژول ماه‌نشین. راست: رابط مرحله‌ی سوم بر فراز ماژول ماه‌نشین مأموریت آپولو ۱۳. پس از انفجار در ماژول سرویس، ماژول ماه‌نشین به‌عنوان قایق نجات برای فضانوردان به‌کار رفت.

مأموریت آپولو ۱۳ دو روز زودتر پرتاب شد بود و سه فضانورد حاضر در فضاپیما ازجمله جیمز لاول، جک سویگرت و فرد هایسه، در زمان وقوع حادثه در فاصله‌ی بیش از ۳۲۰ هزار کیلومتری از زمین بودند و در مسیر تبدیل‌شدن به پنجمین خدمه‌ی آمریکاییِ رسیده به ماه قرار داشتند. اندکی پس از ساعت ۲۲، کنترل مأموریت از سویگرت، خلبان ماژول فرماندهی که قرار بود به دور ماه بچرخد، خواست «اختلاط کرایوژنیک‌» را انجام دهد؛ وظیفه‌ای معمول که به‌طور مختصر اکسیژن و هیدروژن فوق سرد درون مخازن سوخت را مخلوط و از جداشدن سوخت‌ها از یکدیگر که باعث اشتباه در تشخیص فشار می‌شود، ممانعت می‌کرد.

به‌محض آنکه سویگرت فرمان را اجرا کرد، فضاپیما لرزید و چراغ‌های هشدار روشن شد. او به کنترل مأموریت گزارش داد «فکر می‌کنم اینجا دچار مشکل شده‌ایم.» در همان لحظه واضح نبود که مشکل پیش‌آمده تا چه حد جدی است. کرانز به یاد می‌آورد که در دقایق اولیه فکر می‌کرد مشکل برقی جزئی به‌وجود آمده است. سپس عضوی دیگر از کنترل مأموریت گفت خدمه انفجاری واقعا بزرگ را گزارش داده است.»

سیم‌های درون مخازن اکسیژن در ماژول سرویس، بخشی از فضاپیما که نیروی پیش‌رانش و برق را تأمین می‌کرد، آسیب دیده بود؛ اما هیچ‌کس در آن زمان نمی‌دانست مشکل چیست. وقتی سویگارت کلید را زد، جرقه‌ای ایجاد شد که عایم سیم‌ها را مشتعل کرد. سپس مخزن منفجر شد و محتویاتش درون فضا ریخت. دیگر مخزن اکسیژن نیز آسیب دید و دچار نشتی شد. اکسیژن نه‌تنها برای تنفس فضانوردان ضروری بود، بلکه پیش‌روی فضاپیما را نیز امکان‌پذیر می‌کرد.

ماژول فرماندهی به‌سرعت داشت ازدست می‌رفت؛ اما ماژول ماه‌نشین که به ماژول فرماندهی متصل بود، دروضعیت سالم قرار داشت. تحت فرمان گلن لانی، مدیر پرواز که شیفت کاری‌اش پس از اتمام کار کرانز آغاز شد، فضانوردان آپولو ۱۳ به درون ماژول ماه‌نشین خزیدند و از آن به‌عنوان قایق نجات استفاده کردند.

مهندسان در کنترل مأموریت قادر به رفع مجموعه‌ای از مشکلات حیاتی بودند؛ مثلا می‌توانستند فیلترهای ماژول فرماندهی را موقتا به‌نحوی در سامانه‌ی حذف کربن دی‌اکسید سطح‌نشین به‌کار اندازند تا از تشکیل این گاز در سطوح کشنده برای فضانوردان جلوگیری کنند. مهندسان همچنین برای رساندن آپولو ۱۳ به مسیر بازگشت به زمین، احتراق موتور به‌وسیله‌ی ماژول ماه‌نشین را محاسبه کردند و دریافتند چگونه ماژول فرماندهی را با نیروی محدود موجود دوباره به‌کاراندازند.

چپ: فضاپیما به دور ماه چرخید تا با کمک گرانشی آن به زمین بازگردد. اگر انفجار در نقطه‌ای متفاوت از مأموریت رخ می‌داد، فضانوردان ممکن بود قادر به بازگشت به خانه نباشند. راست: نمایی تاریک از کابین ماژول ماه‌نشین با چند چراغ هشدار قرمز.

۸۷ ساعت پس از انفجار، فضانوردان آپولو ۱۳ به سلامت در اقیانوس اطلس افتادند. کرانز گفت: «من بسیار مطمئن بودم. هربار در هر پرتاب، باور داشتم که آن‌ها را به خانه بازمی‌گردانیم. اطمینان داشتم.» با این حال، شانس نیز با فضانوردان یار بود. اگر انفجار در زمانی بعدتر و پس از آن اتفاق می‌افتاد که سطح‌نشین قمری به‌همراه لاول و هایسه به سمت ماه حرکت کرده بود، ماژول فرماندهیِ جداشده به‌همراه سویگرت در مدار ماه سرگردان می‌شد و از آن طرف لاول و هایسه نیز بدون داشتن هیچ راهی برای بازگشت به خانه، روی سطح ماه گیر می‌افتادند.

حادثه‌ی انفجار مخزن اکسیژن، تنها خطری نبود که از بیخ گوش فضانوردان مأموریت‌های آپولو گذشت. درجریان مأموریت تاریخی نخستین فرود روی ماه، پیش از آنکه نیل آرمسترانگ نقطه‌ای را برای نشستن پیدا کند، سطح‌نشین تقریبا از سوخت خالی شده بود. همچنین وقتی مأموریت آپولو ۱۲ آماده‌ی ترک زمین می‌شد، حین برخاست راکت ساترن ۵، صاعقه رخ داد و سامانه‌های برقی را دچار دردسر کرد؛ اما یکی از کنترل‌کنندگان باهوش مأموریت با راه‌اندازی دوباره‌ی سامانه‌های برقی، باعث شد راکت در مسیر خود باقی بماند.

آنچه دانشمندان در ۵۰ سال گذشته آموخته‌اند، احتمال وقوع چنین مخاطراتی را به حداقل رسانده است. اکنون نقشه‌هایی بسیار جزئی‌تر از سطح ماه وجود دارد، مقررات پرتاب سخت‌گیرانه‌تر شده‌اند تا از برخورد دوباره‌ی صاعقه جلوگیری شود و ابزارهای هواشناسی نیز اکنون در شناسایی تجمع بار الکتریکی در جو پیش از تخلیه‌ی آن با صاعقه توانمندتر هستند.

تحت ریاست دونالد ترامپ، اولویت اصلی ناسا بازگرداندن فضانوردان به ماه است. سال گذشته، دولت او زمان فرود نخستین مأموریت سرنشین‌دار را از ۲۰۲۸ به ۲۰۲۴ تغییر داد؛ هرچند با وقوع بحران دنیاگیری ویروس کرونا و تاخیرهای به‌وجودآمده درپی آن، شک و تردید‌ها درباره‌ی امکان حفظ این زمان‌بندی افزایش یافته است. ناسا با الهام از نام خواهر آپولو در افسانه‌های یونانی، برنامه‌ی بازگشت به ماه را آرتمیس نامیده است.

مقایسه‌ی مستقیم مأموریت‌های آرتمیس و آپولو چندان راحت نیست.؛ زیرا ناسا هنوز درباره‌ی تمام جزئیات فرود روی ماه تصمیم‌گیری نکرده است. درواقع این سازمان برای بازگشت به ماه به دو وسیله نیاز دارد: نخست راکت غول‌پیکر اسپیس لانچ سیستم که نمونه‌ی مشابه امروزی ساترن ۵ محسوب می‌شود و دوم کپسول مسافربری اوراین که کارکردی همچون ماژول فرماندهی آپولو دارد اما بزرگتر است.

اوراین می‌تواند بسیاری از وظایف را به‌طور خودکار انجام دهد؛ اما فضانوردان همچنان قادر خواهند بود تا درصورت نیاز کنترل دستی فضاپیما را برعهده بگیرد. همچنین کنترل‌کنندگان روی زمین همانند به پرواز درآوردن هواپیمایی بدون‌سرنشین قادر به کنترل فضاپیما از راه دور خواهند بود. اما بخش کلیدی ساختار آرتمیس - سطح‌نشین قمری - هنوز انتخاب نشده است. ناسا برای ساخت ماه‌نشین رویکردی تجاری را درپیش گرفته و درصدد همکاری با بلوارجین، شرکت هوافضای متعلق به جف بزوس، بنیان‌گذار و مدیرعامل آمازون و همچنین بوئینگ، سازنده‌ی مرحله‌ی نخست راکت اسپیس لانچ سیستم  است. این سازمان می‌خواهد تأمین مالی بیش از یک سامانه‌ی فرود قمری را برعهده بگیرد.

تا همین اواخر جیم برایدنستاین مدیر ناسا اصرار داشت که به‌جای اتخاذ رویکردی یکپارچه و مستقیم همچون برنامه‌ی آپولو، سطح‌نشین به‌طور مجزا ارسال و به ایستگاه فضایی کوچکی به‌نام گیت‌وی در مدار ماه متصل شود. فضانوردان سپس سوار بر کپسول اوراین و برفراز اسپیس لانچ سیستم عازم ماه می‌شوند و وقتی به مقصد برسند، به گیت‌وی متصل خواهند شد و از آنجا درون سطح‌نشین می‌روند و به سمت سطح ماه حرکت می‌کنند.

سخنرانی جیم برایدنستاین مدیر ناسا درمقابل اجزای اسپیس لانچ سیستم در کارخانه‌ی مونتاژ میشو در نیواورلئان در ماه دسامبر

با اجزای بیشتر، پرتاب‌های پیش‌تر و اتصال‌های متعدد، فرصت بروز خطا افزایش می‌یابد. اگر سطح‌نشین به‌طور مجزا به مدار ماه فرستاده شود، نمی‌تواند درصورت وقوع وضعیتی اضطراری مشابه با آپولو ۱۳ برای فضانوردان آرتمیس، به‌عنوان قایق نجات استفاده شود. به‌گفته‌ی دکتر استنلی، سرپرست طراحی برنامه‌ی پیشین بازگشت به ماه به‌نام کانسلیشن که در دوره‌ی جورج دبلیو بوش آغاز و سپس به‌دست باراک اوباما لغو شد، رویکرد غیریکپارچه احتمال ازدست‌دادن خدمه را افزایش خواهد داد.

اما ماه گذشته داگلاس لاورو، نائب‌رئیس اکتشافات و عملیات‌های انسانی ناسا به کمیته‌ی علمی شورای مشورتی این سازمان گفت برنامه‌های بازگشت به ماه را ساده‌سازی کرده است تا برای نخستین فرود آرتمیس به گیت‌وی نیازی نباشد. به‌گفته‌ی دکتر استنلی، نخستین مأموریت آرتمیس ممکن است شامل دو پرتاب باشد؛ بدین نحو که فضاپیمای اوراین پیش از عزیمت به سمت ماه، در مدار زمین به سطح‌نشین قمری متصل شود. او گفت «این مطمئن‌ترین و ایمن‌ترین روش برای انجام این کار است.»

دو مزیت فناورانه‌ی اصلی که امروز دردسترس است، حسگرهای بهتر و سامانه‌های ارتباطاتی بهبودیافته هستند. به‌عنوان مثال، دوربینی کوچک در بخش زیرین فضاپیما می‌تواند وسعت هر آسیب را بلافاصله آشکار کند. کنترل‌کنندگان مأموریت و خدمه‌ی آپولو ۱۳ در ارسال سریع دستورالعمل‌ها ناتوان بودند. فضانوردان برای راه‌اندازی دوباره‌ی ماژول فرماندهی پیش از ورود مجدد به جو، باید فهرست وظایف را خط به خط روخوانی می‌کردند و سویگرت نیز ناگزیر به نوشتن دستی همه چیز بود.

به‌گفته‌ی گری گریفین، یکی از دیگر مدیران پرواز آپولو ۱۳،  اگر به رونوشت صحبت‌های ردوبدل‌شده بین خدمه‌ی آپولو ۱۳ و کنترل مأموریت گوش دهید، دچار دلهره و عذاب خواهید شد. او می‌گوید «تکرارهای فراوانی وجود دارد. یکی از مشکلات ناتوانی در دسترسی به کاغذ کافی برای نوشتن بود. این مسئله قدری اعصاب‌خوردکن بود.»

کنترل مأموریت در ۱۴ آوریل ۱۹۷۰؛ چندین ساعت پس از آنکه فضانوردان آپولو ۱۳ انفجار مخزن اکسیژن را گزارش دادند.

امروزه دستورالعمل‌ها را به‌سادگی می‌توان روی نمایشگر کامپیوتر نمایش داد یا چاپ کرد؛ اما قدرت بسیار بیشتر کامپیوترهای امروزی، خطرات بالقوه‌ای به‌همراه دارد. جوزف دایر، دریاسالار بازنشسته‌ی نیروی دریایی ایالات متحده که از سال ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۶ مسئول پنل مشاوره‌ی ایمنی هوافضا بود، می‌گوید «بزرگ‌ترین مزیت و بزرگ‌ترین نگرانی ما به‌کلی بر یک ناحیه متمرکز است.» فضاپیماها اکنون می‌توانند بسیاری از وظایف را به‌طور خودکار انجام دهند؛ اما «خطاهایی که به کدهای نرم‌افزاری پیچیده راهشان را پیدا می‌کنند، گاهی‌اوقات فاجعه‌بار هستند. به‌طور کلی با توانایی بیشتر، پیچیدگی بیشتر نیز می‌آید.

یک نمونه از خطای یادشده درجریان پرواز آزمایشی بدون‌سرنشین فضاپیمای استارلاینر بوئینگ رخ داد. این کپسول فضایی که برای حمل‌ونقل فضانوردان ناسا به ایستگاه فضایی بین‌المللی طراحی شده است، درنخستین پرواز مداری‌اش دچار دست‌کم دو خطای نرم‌افزاری جدی شد و درپی آن، پایان زودهنگام مأموریت و شکست دردستیابی به هدف اصلی  که اتصال به ایستگاه فضایی بود، رقم خورد.

اگر یکی از خطاها پیش از رسیدن کپسول به مدار زمین رخ می‌داد، ممکن بود فضاپیما در اتفاقی فاجعه‌بار ازدست رود. ناسا و بوئینگ اکنون پیش از تکرار پرواز آزمایشی بدون‌سرنشین استارلاینر در ادامه‌ی سال جاری، درحال بازبینی بیش از یک میلیون خط کد هستند. به‌گفته‌ی دایر، ناسا و شرکت‌های فضایی می‌توانند از فرآیندهای توسعه‌ی نرم‌افزاری به‌کاررفته برای هواپیماهای جنگنده‌ی نظامی بیاموزند. دایر که در دهه‌ی ۱۹۹۰ مدیر برنامه‌ی جت اف/ای-۱۸ هورنت بود، معتقد است فضا به تکرارناپذیری میل دارد؛ بدین معنی که در این عرصه فرصت اشتباه وجود ندارد.

حتی فرآیندهای مطلوب توسعه‌ی نرم‌افزار و آزمایش‌های قوی نیز کافی نیستند. دایر به یک به‌روزرسانی در نرم‌افزار کامپیوتر هواپیماها اشاره می‌کند و می‌گوید «این ارتقاء به‌نحو بی‌نظیر در نیم‌کره‌ی شمالی جواب داد.» اما نخستین بار که ناو هواپیمابر، اف/ای-۱۸ هورنت را به پایین خط استوا برد، معلوم شد که علامتی مثبت در کد کامپیوتر وجود دارد که باید منفی می‌بود. به‌گفته‌ی دایر این خطا به هیچ حادثه‌ای منجر نشد؛ اما «چالش یافتن هر مشکل بالقوه را نشان داد».

جک سویگرت، فرد هایسه و جیم لاول پس از سقوط در اقیانوس در ۱۷ آوریل.

آرتمیس نیز به اندازه‌ی آپولو پروازهای آزمایشی نخواهد داشت. فضانوردان در دومین پرواز اسپیس لانچ سیستم حضور خواهند داشت و فرود قمری نیز بخشی از پرواز سوم این راکت خواهد بود؛ اما کرانز و گریفین هردو می‌گویند مهم‌تر از سخت‌افزار، افرادی هستند که کنترل آن را دردست دارند. کنترل‌کنندگان مأموریت با آموزش جامع توانستند حین حادثه‌ی آپولو ۱۳ به‌سرعت واکنش نشان دهند. آن‌ها تصمیم گرفتند چرخش فوری ۱۸۰ درجه را انجام ندهند؛ عملی که به احتراق موتور در ماژول آسیب‌دیده‌ی سرویس نیاز داشت. مسیر بازگشت سه فضانورد با چرخیدن به دور ماه طولانی‌تر شد؛ اما کنترل مأموریت بر ایمنی بیشتر این روش شرط بست.

کنترل‌کنندگان به‌منظور تغییرات مسیر تصمیم گرفتند درحالی از پیش‌ران سطح‌نشین قمری برای انجام مانورها استفاده کنند که اصلا برای چنین هدفی طراحی نشده بود. پس از آنکه خطرات اولیه ازسرگذشت و فضانوردان آپولو ۱۳ در مسیر بازگشت به زمین قرار گرفتند، هایسه به‌طعنه از فضا گفت «این پرواز احتمالا به‌جای سامانه‌ی موجود در اینجا، آزمایشی بسیار بزرگ‌تر  برای سامانه‌ی زمینی است.» وقتی ماژول سرویس درست پیش از ورود مجدد به جو جدا شد، فضانوردان سرانجام توانستند آسیب ایجادشده دراثر انفجار را ببینند و دریافتند که تصمیم کنترل مأموریت برای تکیه‌نکردن به ماژول سرویس‌ آسیب‌دیده، انتخابی صحیح بود. کرانز گفت:

من تیمی را داشتم که هنگام وقوع حادثه به‌خوبی آماده بود. ساخت فضاپیما یا سامانه‌ی فضایی آسان‌تر از ساخت تیم است.