برنامه آرتمیس؛ ناسا چگونه انسان را به ماه بازمی‌گرداند؟

ناسا قصد دارد ظرف مدت چند سال آینده، برای نخستین‌بار در بیش از نیم‌قرن گذشته نخستین فضانوردان ازجمله نخستین زنی را که تاکنون به سطح قمری سفر کرده است، روی ماه فرود آورد. این کارزار قمری قرن بیست‌ویکمی که جا پای برنامه آپولو می‌گذارد، آرتمیس نام دارد و احتمالاً تا سال ۲۰۲۵ انسان‌ها را به سطح ماه بازخواهد گرداند.

برنامه آرتمیس که به افتخار الهه ماه در اساطیر یونانی بدین خوانده می‌شود، با هدف انجام سفرهای مکرر به ماه پایه‌گذاری شده است تا ناسا و سازمان‌های فضایی همکارش بتوانند جای پای انسان را فراتر از مدار نزدیک زمین محکم کنند. مقام‌های ناسا همچنین امیدوار هستند آرتمیس نخستین گامی باشد که به سوی بلندپروازی‌های بزرگ‌تر در فضا، مانند حضور دائمی در ماه و سفر جسورانه به مریخ برداشته می‌شود.

بازگشت به ماه مسیری پیچیده با چالش‌های فراوان باقی‌مانده است؛ اما درعین‌حال فرصت‌های خارق‌العاده نیز برای اکتشاف وجود دارد. در ادامه، برنامه‌ی فرود روی ماه، فناوری‌های مورد نیاز برای چنین مأموریتی و هرآنچه درباره‌ی مسافران احتمالی ماه می‌دانیم، شرح خواهیم داد.

اعضای خدمه آرتمیس درطول مأموریت‌هایشان در فضاپیمای اوراین زندگی خواهند کرد؛ کپسولی که برای زنده نگه‌داشتن خدمه‌ای چهار نفره در اعماق فضا تا ۲۱ روز طراحی شده است. هر کپسول اوراین با یک ماژول سرویس که ساخت آژانس فضایی اروپا است، پرواز خواهد کرد. این ماژول، صفحه‌های خورشیدی، سامانه‌های پشتیبانی از حیات، مخازن سوخت و موتور اصلی مورد نیاز برای ورود به مدار ماه را حمل می‌کند

سفر اوراین به ماه برفراز اسپیس لانچ سیستم (SLS) انجام خواهد شد؛ موشکی ۹۸ متری با مرحله‌ای مرکزی که ترکیبی از هیدروژن مایع و اکسیژن مایع را می‌سوزاند. مرحله‌ی اول این موشکل غول‌پیکر از چهار موتور RS-25 که در اصل برای برنامه شاتل فضایی ساخته شده بودند، استفاده می‌کند. در آرتمیس ۱ که پرواز آزمایشی بدون سرنشین رفت و برگشت به ماه است، موتورهای نوسازی‌شده‌ای به‌کار رفته که هرکدام دست‌کم در سه مأموریت شاتل فضایی پرواز کرده‌اند.

هر موشک اسپیس لانچ سیستم همچنین از دو بوستر سوخت جامد بزرگ در دو طرف مرحله مرکزی استفاده می‌کند. درمجموع موشک هنگام پرتاب ۸٫۸ میلیون پوند نیروی رانش تولید می‌کند که از پرتابگر ساترن ۵ در برنامه آپولو، ۱۵ درصد بیشتر است. مرحله فوقانی موشک پس از رسیدن به فضا از مرحله مرکزی جدا می‌شود و موتورهای خود را روشن می‌کند تا اوراین را به همراه ماژول سرویس اروپایی به سمت ماه بفرستد.

اوراین نمی‌تواند روی ماه فرود بیاید؛ درنتیجه وقتی ناسا با مأموریت آرتمیس ۳ تلاش کند نخستین فرود قمری را انجام دهد، فضانوردان را در مدار ماه از اوراین به نسخه‌ای تغییریافته از فضاپیمای استارشیپ اسپیس ایکس منتقل خواهد کرد. استارشیپ که هم‌اکنون دردست ساخت و آزمایش است، سپس فضانوردان را به سطح ماه خواهد برد.

کپسول مخروطی‌شکل اوراین هنگام بازگشت به زمین، از سپر حرارتی خود برای زنده‌ماندن در جو سیاره استفاده خواهد کرد و درنهایت به‌منظور فرود آبی در اقیانوس، چترهای نجاتش را خواهد گشود.

نخستین مأموریت با نام آرتمیس ۱، پرواز آزمایشی بدون سرنشینی است که به‌زودی در هفتم شهریور (با تاریخ‌های پشتیبان ۱۱ و ۱۴ شهریور) انجام خواهد شد. آرتمیس ۱ نخستین آزمایش پرواز بدون سرنشین کل فضاپیماها ازجمله اوراین، ماژول سرویس اروپایی و موشک SLS به همراه یکدیگر است. تنها بخشی که پیش‌تر در فضا پرواز کرده، اوراین است که در دسامبر سال ۲۰۱۴ به‌منظور آزمایش سپر حرارتی‌اش برفراز موشکی دیگر پرتاب شد. درجریان نخستین مأموریت که بسته به زمان پرتاب، ۴ تا ۶ هفته طول می‌کشد، اوراین به مدار دور ماه خواهد رفت و سپس به زمین بازخواهد گشت.

بیل نلسون، مدیر ناسا ۱۲ مرداد در جلسه‌ای پرسش و پاسخ گفت: «ما ازطریق چالش‌ها، موفقیت‌ها را می‌آموزیم. آرتمیس ۱ نشان می‌دهد که می‌توانیم کارهای بزرگ انجام دهیم؛ اموری که می‌توانند مردم را متحد کنند و به نفع بشریت باشند؛ اقداماتی مانند برنامه آپولو که الهام‌بخش جهان بود. اکنون این نسل آرتمیس است.»

سپس آرتمیس ۲ نخستین پرواز سرنشین‌دار برنامه خواهد بود که احتمالاً در ماه مه ۲۰۲۴ (اردیبهشت یا خرداد ۱۴۰۳) انجام خواهد شد. در طول این مأموریت ۱۰ روزه، خدمه‌ای چهار نفره سوار بر اوراین به دور ماه خواهند چرخید و سپس به زمین بازخواهند گشت. این مأموریت به پرواز آپولو ۸ در دسامبر سال ۱۹۶۸ شباهت خواهد داشت.

درنهایت آرتمیس ۳، مأموریت بازگرداندن انسان به سطح ماه، زودتر از سال ۲۰۲۵ پرتاب نخواهد شد. این مأموریت مانند آرتمیس ۲ با حضور چهار فضانورد انجام خواهد شد؛ اما وقتی اوراین به مدار اطراف ماه وارد شود، به فضاپیمای استارشیپ که از قبل در آنجا منتظر بود، متصل خواهد شد. سپس دو عضو خدمه از استارشیپ استفاده خواهند کرد تا در نزدیکی قطب جنوب ماه روی سطح قمری فرود بیایند. این دو فضانورد تقریباً ۶٫۵ روز را صرف کاوش و تحقیق خواهند کرد و سپس استارشیپ آ‌ن‌ها را به مدار ماه بازخواهد گرداند. فضانوردان در آنجا به اوراین بازمی‌گردند و رهسپار زمین خواهند شد.

برخلاف مأموریت‌های آپولو که در نزدیکی استوای ماه فرود آمدند، محل فرود آرتمیس ۳ در نزدیکی قطب جنوب ماه خواهد بود. ناسا به‌تازگی از ۱۳ منطقه‌ی فرود کاندیدا رونمایی کرد که هرکدام تقریباً مربعی به وسعت نزدیک به ۱۵ کیلومتر هستند و دست‌کم ۱۰ محوطه‌ی فرود احتمالی را در خود جای داده‌اند.

دلیل انتخاب این مکان‌ها، دارا بودن ویژگی‌های زمین‌شناسی متنوعی است که پیش‌تر کاوش نشده‌اند. هر محوطه زمین مسطح برای فرود ایمن دارد و با دریافت نوبتی نور خورشید به مدت ۶٫۵ روز، به فضانوردان امکان می‌دهد تا یک هفته روی سطح قمری بمانند. این نواحی در زمان‌های دیگر در سایه قرار می‌گیرند؛ درنتیجه مکان‌های دقیق فرود آرتمیس ۳ به زمان پرتاب مأموریت بستگی دارد.

۱۳ منطقه کاندیدا در نزدیکی قطب جنوب ماه برای فرود مأموریت آرتمیس ۳.

سنگ و خاک ماه (معروف به رگولیت) در نواحی پیوسته سایه‌دار نزدیک محوطه‌های فرود، حاوی اثر انگشت شیمیایی آب هستند. برداشت یخ‌آب از رگولیت قمری، استقرار طولانی‌مدت انسان در ماه، مشابه با حضور در ایستگاه تحقیقاتی قطب جنوب زمین را بسیار آسان‌تر می‌کند.

بااین‌حال هنوز مشخص نیست که آیا آب درون خاک ماه فراوان یا به‌راحتی قابل استخراج است یا خیر. ناسا قصد دارد به‌منظور فهمیدن امکان بهره‌برداری از آب قمری، ماه‌نوردی به نام وایپر را در سال ۲۰۲۴ برای کاوش در قطب جنوب ماه ارسال کند تا اطلاعات بیشتری از ذخایر یخ به‌دست آورد. سپس فضانوردان آرتمیس ۳ می‌توانند مطالعه‌ی منطقه را تداوم دهند.

ریشه‌ی آرتمیس به برنامه پرواز فضایی «کانستلیشن» در زمان جورج بوش، رئیس‌جمهور سابق آمریکا بازمی‌گردد. این برنامه در سال ۲۰۰۵ رسمیت یافت و به برنامه‌ی پرواز فضایی انسانی ناسا برای جایگزینی با شاتل فضایی درحال بازنشستگی تبدیل شد.

در دولت باراک اوباما، برنامه کانستلیشن به دلیل نگرانی از تاخیرها و افزایش بیش از حد هزینه‌ها لغو شد. این اقدام، صنعت هوافضای آمریکا را که به تدریج پیرامون شاتل فضایی و کانستلیشن رشد یافته بود، با وضعیتی نامعلوم و دشوار روبه‌رو کرد. در واکنش، کنگره آمریکا در سال ۲۰۱۰ با تصویب لایحه‌ای، کپسول مسافربری اوراین را حفظ کرد و خواستار ساخت موشک جدیدی شد که از قراردادهای موجود شاتل فضایی و کانستلیشن استفاده کند. درنهایت این وسیله‌ی پرتاب به موشک فوق سنگین اسپیس لانچ سیستم تبدیل شد.

برنامه‌های اوراین و اسپیس لانچ سیستم درطول سال‌ها تکامل یافتند؛ اما برنامه‌ای که امروز به اسم آرتمیس می‌شناسیم، در دولت دونالد ترامپ با تمرکز دوباره بر بازگشت به ماه به‌عنوان سکوی پرتابی برای سفر به مریخ سازماندهی شد. دولت جو بایدن، آرتمیس را تا حد زیادی بدون تغییر حفظ کرده و تاریخ فرود روی ماه را از ۲۰۲۴ به ۲۰۲۵ تغییر داده است.

به‌نقل از دفتر بازرسی کل ناسا، برآورد می‌شود که از سال مالی ۲۰۱۲ تا ۲۰۲۵، هزینه‌ی برنامه‌های مرتبط با آرتمیس تقریباً ۹۳ میلیارد دلار خواهد بود و نخستین پرتاب‌های آرتمیس هرکدام ۴٫۱ میلیارد دلار هزینه خواهند داشت. هزینه‌های آرتمیس از تخمین‌های اولیه بسیار فراتر رفته است؛ به‌طوری که پل مارتین، بازرس کل ناسا ابتدای سال جاری میلادی هزینه‌ها را «غیرقابل‌تحمل» خواند.

تا به امروز، کنگره به تأمین مالی آرتمیس متعهد مانده است. به‌نقل از انجمن سیاره‌ای که یک سازمان غیرانتفاعی حامی فضا است، اندکی کمتر از نصف بودجه سالانه ناسا به پروازهای فضایی انسانی اختصاص می‌یابد و بودجه کل ناسا درحال‌حاضر ۰٫۴ درصد از هزینه صلاحدیدی فدرال آمریکا را تشکیل می‌دهد.

هرچند آرتمیس برنامه‌ای آمریکایی است، مقام‌های ناسا از کشورهای دیگر دعوت کرده‌اند تا به این پروژه بپیوندند. کانادا و ژاپن متعهد شده‌اند که به ساخت ایستگاه فضایی آتی در اطراف ماه به نام گیت‌وی کمک کنند. ناسا همچنین مجموعه‌ای از توافقات غیرالزام‌آور به نام «پیمان آرتمیس» را که اصول همکاری صلح‌آمیز در فضا را تعیین می‌کنند، با کانادا و ژاپن و دست‌کم ۱۸ کشور دیگر امضا کرده است.

هنوز هیچ فضانوردی برای پرواز‌های سرنشین‌دار آرتمیس معرفی نشده است؛ اما مقام‌های ناسا گفته‌اند کل گروه فضانوردان این سازمان واجد شرایط پرواز در مأموریت‌های آرتمیس هستند. ناسا همچنین اعلام کرده است که در ازای سرمایه‌گذاری کانادا در آرتمیس، یک فضانورد کانادایی در مأموریت آرتمیس ۲ حضور پیدا خواهد کرد.

علاوه‌براین، ناسا در مأموریت آرتمیس ۳ متعهد به فرود آوردن نخستین زن روی ماه شده است. سازمان فضایی همچنین می‌گوید در مأموریت سوم آرتمیس یا در مأموریتی بعدی، نخستین فرد رنگین‌پوست را نیز روی سطح قمری فرود خواهد آورد.

ناسا و دیگر سازمان‌های فضایی بلندپروازی‌هایشان در ماه را دوباره احیا کرده‌اند؛ زیرا ماه یک مقصد علمی غنی و نسبتاً نزدیک برای اکتشافات سیاره‌ای به‌شمار می‌آید. همان‌طور که نمونه‌های آورده‌شده به زمین با مأموریت‌های آپولو نشان داده‌اند، خاک ماه و دهانه‌های برخوردی‌اش مانند کتابخانه‌ای به‌کار می‌آیند که تاریخچه ۴٫۵ میلیارد ساله منظومه شمسی را شرح می‌دهد.

ماهواره طبیعی زمین همچنین می‌تواند به‌عنوان زمینی آزمایشی برای انجام مأموریت‌های دیگر در سایر بخش‌های منظومه شمسی به‌کار آید. هرچند ماه و مریخ از بسیاری جهات با هم تفاوت دارند، درس‌هایی که در ماه در زمینه‌‌ی امور مختلف مانند ساخت پناهگاه، پرواز در فضای دوردست و استخراج آب از ذخایر یخ آموخته می‌شوند، می‌توانند به شکل‌گیری اکتشافات انسانی در مریخ کمک کنند.

حامیان پروازهای فضایی انسانی نیز معتقدند که چالش‌های کاوش فراتر از زمین می‌تواند مزایایی گسترده‌تر داشته باشد. تلاش‌های فناورانه بزرگ مانند آرتمیس و ایستگاه فضایی بین‌المللی، فرصتی را برای کشورها ارائه می‌دهد تا به روش‌های صلح‌آمیز با یکدیگر همکاری کنند. ساخت سخت‌افزار و نرم‌افزار آرتمیس، برای نیروی کار بزرگ و بسیار ماهر، فرصت‌های شغلی فراهم می‌کند. برای برخی، بازگشت به ماه می‌تواند الهام‌بخش جوانان برای یادگیری علم و فناوری نیز باشد.

برای کلایو نیل، دانشمند قمری در دانشگاه نوتردام، اینکه آیا بتوان آرتمیس را برنامه‌ای موفق درنظرگرفت یا خیر، به مزایای فناورانه آن بستگی دارد. او با اشاره به کامپیوتر هدایتگر برنامه آپولو که به صنعت نوپای تراشه‌های سیلیکونی رونق بخشید، می‌گوید: «پایان کار باید بهتر کردن زندگی در این سیاره باشد.»

ایستگاه قمری گیت‌وی در مدار اطراف ماه.

آینده آرتمیس درنهایت به اراده کنگره و مردم آمریکا بستگی خواهد داشت. درحال‌حاضر ناسا درحال برنامه‌ریزی مأموریت‌های مکرر به سطح ماه است و اجزای اسپیس لانچ سیستم و اوراین قبلاً برای آرتمیس ۴ ساخته شده‌اند.

ساخت قطعات اضافی زیرساخت آرتمیس نیز به خوبی درحال پیشرفت است. ناسا با همکاری آژانس‌های فضایی کانادا و ژاپن، ایستگاه فضایی گیت‌وی را برای گردش به دور ماه می‌سازد. این سکونتگاه مداری قصد دارد زمینه را برای پرواز‌های آتی به سطح ماه فراهم کند. بخش‌هایی از گیت‌وی دردست ساخت است و دو ماژول نخست آن احتمالاً در اوایل سال ۲۰۲۴ پرتاب خواهند شد. مأموریت آرتمیس ۴ که تا پیش از سال ۲۰۲۶ پرتاب نخواهد شد، مونتاژ گیت‌وی را در مدار ماه به پایان خواهد برد.

ناسا ایده‌هایی را برای سایر فعالیت‌های بالقوه در ماه ترسیم کرده است؛ ازجمله شبکه‌ای مخابراتی به نام «لونانت»، سکونتگاه روی سطح ماه و ماه‌نورد بزرگ دارای فشار. بااین‌حال، این چشم‌اندازها از سکونت دائمی انسان در ماه، به موفقیت چند پرتاب نخست آرتمیس بستگی خواهند شد؛ مأموریت‌هایی که جدیدترین موشک و فضاپیمای قمری جهان را در بوته آزمایش قرار خواهند داد.