۱۲ گام ماموریت آرتمیس ۲؛ سفر فضانوردان به ماه چگونه انجام می‌شود؟

ناسا بامداد پنجشنبه برای اولین بار در نزدیک به ۵۵ سال گذشته، نخستین فضانوردان را در قالب ماموریت آرتمیس ۲ به اطراف ماه اعزام کرد. متاسفانه ما در ایران به‌دلیل محدودیت در دسترسی به اینترنت، نتوانستیم این رویداد تاریخی را به‌صورت زنده تماشا کنیم. بااین‌حال، برای درک بهتر آنچه در ۱۰ روز آینده رخ داد خواهد، ۱۲ مرحله کلیدی این ماموریت را به تفصیل شرح می‌دهیم.

پس از سال‌ها تأخیرهای ناامیدکننده، ماموریت آرتمیس ۲ ناسا قصد دارد فضانوردان را برای اولین بار پس از ماموریت آپولو ۱۷ در سال ۱۹۷۲ به اطراف ماه بفرستد و گامی بزرگی به سوی هدف بلندپروازانه‌ی این آژانس برای ساخت اولین پایگاه انسانی روی ماه بردارد.

خدمه آرتمیس ۲ که شامل فرمانده رید وایزمن، خلبان ویکتور گلوور و متخصصان ماموریت کریستینا کوک و جرمی هانسن است، در پنجره‌ی پرتابی که بامداد پنجشنبه ساعت ۰۱:۵۴ به وقت ایران گشوده شد، از سکوی پرتاب 39B در مرکز فضایی کندی در فلوریدا، عازم ماه شدند. آن‌ها سوار بر فضاپیمای اوراین و برفراز موشک غول‌پیکر اسپیس لانچ سیستم (SLS) به اعماق فضا خواهند رفت، به دور ماه خواهند چرخید و در نهایت حدود ۱۰ روز بعد به خانه بازخواهند گشت.

اما دقیقاً چه اتفاقی در طول و پس از پرتاب رخ خواهد داد و فضانوردان در طول سفر تاریخی خود چه می‌کنند؟ ما جدول زمانی ماموریت را به ۱۲ مرحله کلیدی تقسیم کرده‌ایم تا بتوانید در فقدان دسترسی به منابع آنلاین، این ماجراجویی تاریخی را بهتر درک و دنبال کنید.

روند رسمی پرتاب برای آرتمیس ۲ تقریباً ۴۹ ساعت قبل از پرتاب آغاز شد. در آن زمان، کنترل‌کننده‌های ماموریت به مرکز فضایی کندی رسیدند تا مجموعه‌ای از بررسی‌های ایمنی و مهندسی را آغاز کنند. اما قسمت هیجان‌انگیز ماجرا حدود سه ساعت قبل از پرتاب شروع شد؛ زمانی که فضانوردان برفراز موشک ۹۸ متری SLS، سوار فضاپیمای اوراین شدند.

سپس در حالی که خدمه ماموریت روی بیش از ۲٫۶۵ میلیون لیتر سوخت فوق‌سرد نشسته بودند، چهار موتور اصلی موشک اسپیس لانچ سیستم هفت ثانیه قبل از پرتاب شروع به کار کردند و همزمان میلیون‌ها نفر در سراسر دنیا به‌طور جمعی شمارش معکوس نهایی را فریاد زدند.

پس از آنکه دو بوستر سوخت جامد در آستانه‌ی ثانیه‌ی صفر شمارش معکوس (T-0) سوزش را آغاز کردند، حدود ۶ ثانیه طول کشید تا موشک غول‌پیکر خود را از زمین جدا کند. با برخاستن موشک، خدمه به‌سرعت در آسمان بالا رفتند و هرکدام در تقلا برای فرار از گرانش سیاره، نیرویی معادل ۴ جی را تجربه کردند.

موشک تقریباً پس از ۵۶ ثانیه پرواز عمودی، دیوار صوتی را شکست. کمی بیشتر از یک دقیقه بعد (۲:۰۸ پس از برخاست)، در ارتفاع حدود ۴۸ کیلومتری، بوسترهای خالی از سوخت به‌عنوان مرحله‌ی اول از بدنه‌ی اصلی موشک جدا شدند. سایر اجزای غیرضروری، از جمله سیستم لغو پرتاب نیز دور ریخته شدند. این کار وزن کلی فضاپیما را کاهش و به موتورهای اصلی موشک امکان داد تا آن را تا انتهای مسیر پیش ببرند. اجزای دورانداخته‌شده در اقیانوس اطلس سقوط کردند.

تقریباً ۶ دقیقه بعد (۸:۰۶ پس از برخاست)، موتورهای اصلی موشک نیز کل سوختشان را مصرف کردند. سپس بدنه‌ی اصلی موشک به‌عنوان مرحله‌ی دوم به‌آرامی از مرحله‌ی سوم که اوراین روی آن سوار شده است، جدا شد و روی زمین سقوط کرد. در این مرحله، فضانوردان و آنچه از موشک باقی مانده، در یک مدار پرسرعت و بسیار بیضوی با اوج مداری تقریباً ۲,۲۵۰ کیلومتر که بیش از پنج برابر مرتفع‌تر از ایستگاه بین‌المللی فضایی است، قرار گرفتند.

سپس خدمه به‌سرعت و به طور نامنظم به مدت ۴۰ دقیقه به دور زمین چرخیدند. درهمین‌حال، کوک و هانسن از صندلی‌های خود جدا شدند و مجموعه‌ای از وظایف را انجام دادند؛ از جمله تنظیم توالت، دستگاه آب‌سردکن و سایر تجهیزات اساسی. در این مرحله، آرایه‌های خورشیدی فضاپیما باز شدند تا به تأمین انرژی سیستم‌های داخلی کمک کنند. این مرحله ممکن است برای هانسن مشکل‌ساز بوده باشد؛ زیرا او تنها عضوی از خدمه محسوب می‌شود که قبلاً به فضا نرفته است. حدود نیمی از فضانوردان تازه‌کار دچار نوعی بیماری شدید حرکت به نام سندرم سازگاری فضایی می‌شوند.

کوک و هانسن پس از اتمام وظایف خود (حدود ۴۹ دقیقه پس از برخاست)، دوباره روی صندلی‌هایشان نشستند تا فضاپیما اولین مانور مداری را با هدف تطبیق حضیض مداری (پایین‌ترین ارتفاع) با اوج مداری انجام دهد. (اگر چنین مانوری انجام نشود، فضاپیما درنهایت شروع به سقوط روی زمین می‌کند.)

این مانور اولیه که حدود یک یا دو دقیقه طول می‌کشد، با سوزش مرحله سوم موشک با نام «مرحله میانی پیش‌رانش کرایوژنیک (ICPS)» انجام شد. وایزمن و گلوور مسئولیت نظارت بر انجام مانور را برعهده دارند؛ هرچند تمام مانورهای اصلی به‌طور کاملاً خودکار انجام خواهند شد.

پس از اتمام مانور افزایش حضیض، فضاپیما در یک مدار نسبتاً پایدار به دور زمین قرار گرفت. این وضعیت به تیم فرصت داد قبل از تلاش برای برداشتن گام‌های بعدی و دورشدن از سیاره، استراحت کوتاهی کنند.

حدود یک ساعت بعد (۱:۴۷:۵۷ پس از برخاست)، فضاپیما دومین سوزش طولانی‌تر را با ICPS انجام داد تا مدار خود را به‌طور چشمگیری بالا ببرد.

سوزش خودکار دوم حدود ۱۵ دقیقه طول کشید. پس از اتمام این مرحله، خدمه در مداری مرتفع با اوج ۷۰هزار کیلومتر برفراز زمین قرار گرفتند. در حداکثر ارتفاع، حدود ۲۳٫۵ ساعت طول می‌کشد تا به دور سیاره بچرخند. طبق بیانیه‌ی ناسا، این مدار جایی است که اوراین چهار ماهواره تحقیقاتی کوچک (کیوب‌ست) متعلق به آرژانتین، کره جنوبی، آلمان و عربستان سعودی را مستقر می‌کند.

در این مرحله، فضانوردان سفر خود به‌دور زمین را به پایان می‌برند و به‌منظور انجام مراحل نهایی مورد نیاز برای «پرتاب به‌سوی ماه» آماده می‌شوند.

پس از مانور دوم، مرحله سوم موشک یا همان ICPS تا حد زیادی سوختش را مصرف کرد و از باقی موشک جدا شد؛ اما چندان فاصله نگرفت. در این مرحله (۳:۲۴:۱۵ پس از برخاست)، گلوور کنترل کپسول اوراین را که توسط خدمه آرتمیس ۲ «اینجنیوتی» (به‌معنای نبوغ) نامگذاری شده است، در دست گرفت و مرحله‌ی مهم «عملیات نزدیکی» را آغاز کرد.

درجریان مرحله عملیات نزدیکی که کمی بیش از یک ساعت طول کشید، گلوور با استفاده از یک جوی‌استیک، مجموعه‌ای از آزمایش‌های پرواز فضایی را در اطراف ICPS انجام داد و از این ماژول به عنوان هدفی استفاده کرد که فضاپیما باید حول آن مانور بدهد. این بخش، گام مهمی محسوب می‌شد؛ زیرا کپسول فضایی اوراین قبلاً توسط انسان‌ها در فضا هدایت نشده است و باید به‌طور مناسب برای ماموریت‌های آینده مانند آرتمیس ۳ و آرتمیس ۴ آزمایش شود.

میلاد میرکانی

برنامه آرتمیس؛ ناسا چگونه انسان را به ماه بازمی‌گرداند؟

مطالعه '9

پس از اتمام عملیات نزدیکی، ICPS با انجام یک سوزش نهایی، به سمت زمین بازمی‌گردد تا یا در هنگام ورود دوباره به جو سیاره بسوزد یا در اقیانوس سقوط کند. در این مرحله، فضانوردان ورزش می‌کنند و اولین وعده غذایی خود را در فضا می‌خورند و سپس به‌مدت حدود چهار ساعت می‌خوابند. در زمان انتشار این مقاله، فضانوردان احتمالاً در این مرحله به‌سر می‌برند.

خدمه سپس بیدار می‌شوند و بر مجموعه‌ای از سوزش‌های اصلاح مسیر نظارت می‌کنند تا مطمئن شوند که در مدار پایدار باقی می‌مانند. در گام بعد، آن‌ها دوباره برای حدود چهار ساعت دیگر می‌خوابند و وقتی دوباره بیدار شوند، متوجه خواهند شد که آیا می‌توانند ماموریت را ادامه دهند یا باید به زمین بازگردند.

پس از اینکه خدمه چراغ سبز برای ادامه‌ی ماموریت را دریافت کند، مرحله بعدی با نام «تزریق به مسیر ماه»، آغاز می‌شود. درجریان این مرحله، موتورهای اصلی ماژول سرویس اوراین که یک سیستم پیشرانه‌ی ساخت آژانس فضایی اروپا است، روشن می‌شوند. ماژول سرویس همچنین به ارائه‌ی سایر سیستم‌های حیاتی مانند هوا، آب و گرمایش کمک می‌کند و آرایه‌های خورشیدی را در خود جای می‌دهد.

سوزش بزرگ و نهایی ماژول سرویس حدود ۲۵٫۵ ساعت پس از برخاست موشک آغاز می‌شود. در آن زمان، فضاپیما به حضیض مداری می‌رسد که پایین‌ترین نقطه و سریع‌ترین بخش از مدار آن است. در حضیض، فضاپیما از اثر اوبرت بهره می‌گیرد؛ بدین معنا که با روشن‌شدن موتورها در این سرعت بالا، بیش‌ترین انرژی جنبشی ممکن به فضاپیما اضافه می‌شود تا بتواند بر کشش گرانشی زمین غلبه کند و با صعود از چاه گرانشی سیاره، در مسیر حرکت به سمت ماه قرار بگیرد.

اما اگر خدمه آماده ادامه‌دادن ماموریت نباشند، می‌توانند ۲۳٫۵ ساعت دیگر صبر کنند تا فرصت دیگری برای انجام مانور داشته باشند. پس از اتمام سوزش، فضانوردان در مسیر «بازگشت آزاد» نهایی خود قرار می‌گیرند؛ وضعیتی که در آن بدون هیچ مانور بزرگ دیگری به دور ماه می‌چرخند و به سمت زمین بازمی‌گردند. این اولین بار از زمان ماموریت آپولو ۱۳ در سال ۱۹۷۰ خواهد بود که فضانوردان در چنین مسیری پرواز می‌کنند.

پس از تکمیل مانور تزریق به مسیر ماه، خدمه به مدت چهار روز آینده درحال سفر به سمت ماه خواهند بود. آن‌ها ممکن است مجبور شوند چند سوزش ظریف برای تغییر مسیر انجام دهند، اما به‌ جز آن، کار دیگری برای کنترل فضاپیما انجام نمی‌دهند.

در طول زمان سفر به ماه، فضانوردان غذا می‌خورند، می‌خوابند و مجموعه‌ای از تمرین‌ها را انجام می‌دهند؛ از جمله احیای CPR بدون گرانش و تمرین پوشیدن سریع لباس‌های فضانوردی و آزمایش ایجاد فشار. آن‌ها احتمالاً مصاحبه‌های رسانه‌ای را نیز حین همین مرحله انجام می‌دهند. تمام این کارها در فضای دنج اوراین انجام می‌شود که حجم داخلی‌اش حدود ۹٫۳ متر مکعب است؛ تقریباً به اندازه دو مینی‌ون.

وقتی خدمه آرتمیس ۲ تقریباً در آغاز روز ششم ماموریت، بالاخره به ماه برسند، زمان زیادی برای لذت‌بردن از محیط ماه نخواهند داشت. گذر آن‌ها فقط چند ساعت طول خواهد کشید. درطول این مرحله، با گذر کپسول اوراین از پشت ماه، ارتباط فضانوردان با زمین به مدت ۳۰ تا ۵۰ دقیقه قطع می‌شود. در این زمان، آن‌ها به حداکثر فاصله‌ی حدود ۴۰۰هزار کیلومتری از زمین می‌رسند؛ دورترین فاصله‌ای که بشر تاکنون به آن سفر کرده است. با این پرواز، رکورد ثبت‌شده توسط فضانوردان آپولو ۱۳ شکسته خواهد شد.

یکی از وظایف کلیدی که خدمه در طول گذر از کنار ماه انجام می‌دهد، آزمایش سیستم ارتباطات نوری اوراین است. این سامانه از لیزر برای ارسال و دریافت پیام‌ها از زمین استفاده می‌کند و به عنوان مبنایی برای رله‌های ارتباطی در پایگاه آتی ناسا روی ماه عمل خواهد کرد. فضانوردان همچنین تصاویری از سمت پنهان ماه ثبت می‌کنند که قطعاً به‌لطف آموزش عکاسی اخیر تیم، تماشایی خواهند بود. به‌نقل از ناسا، فضانوردان آرتمیس ۲ احتمالاً ماه را تقریباً به اندازه یک توپ بسکتبال در بیرون از پنجره‌های کپسول خواهند دید.

پس از اتمام گذر از کنار ماه، فضانوردان به سمت زمین می‌چرخند. سفر بازگشت به خانه تقریباً به همان اندازه‌ی سفر به ماه طول می‌کشد و خدمه بیشتر آن را صرف انجام همان نوع کارهای یادشده می‌کنند.

بااین‌حال، در روز هفتم پرواز، درست پس از گذر از کنار ماه، خدمه بیشترین زمان فراغت را دراختیار خواهند داشت. در طول ماموریت، خدمه مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را روی خود انجام می‌دهند تا دریابند که چگونه ماموریت بر مواردی مانند کیفیت خواب و سطح استرسشان تأثیر می‌گذارد و همچنین بر خون، ادرار و بزاق خود نظارت می‌کنند.

همان‌طور که فضانوردان به جو زمین نزدیک می‌شوند، کپسول اوراین که به‌عنوان ماژول بازگشتی خدمه نیز عمل می‌کند، حدود ۲۰ دقیقه قبل از ورود دوباره به جو، از ماژول سرویس جدا می‌شود. این کار با یک سوزش نهایی دنبال می‌شود که ارتفاع کپسول را کمی افزایش و سرعت آن را کاهش می‌دهد. این سوزش همچنین با فراهم‌کردن زاویه بهینه ورود دوباره به جو، از فشار فراوان وارد بر فضاپیما می‌کاهد. ماژول سرویس نیز اندکی قبل از اوراین وارد جو می‌شود و احتمالاً به‌دلیل سرعت بالای خود متلاشی خواهد شد.

سرعت تخمینی ورود دوباره اوراین به جو کمی بیش از ۴۰هزار کیلومتر بر ساعت است که یک رکورد برای ورود دوباره‌ی فضاپیمایی سرنشین‌دار محسوب می‌شود و سریع‌ترین سفر فضایی خواهد بود که انسان تاکنون انجام داده است. در این سرعت، قسمت بیرونی کپسول ممکن است تا حدود ۱,۶۵۰ درجه سانتی‌گراد داغ شود.

برخی کارشناسان در مورد اینکه آیا سپر حرارتی اوراین می‌تواند گرمای شدید ناشی از ورود دوباره به جو را تحمل کند یا خیر، ابراز تردید کرده‌اند؛ اما ناسا اطمینان دارد که مشکلی پیش نخواهد آمد. کل فرآیند ورود دوباره به جو حدود ۱۰ دقیقه طول می‌کشد و خدمه برای چند دقیقه در اوج ورود، زمانی که کپسول در پلاسمای فوق‌داغ غوطه‌ور است، ارتباط رادیویی خود را از دست خواهند داد.

در ارتفاع ۷۶۰۰ متری، دو چتر نجات کوچک به قطر ۷ متر باز می‌شوند و سرعت کپسول اوراین را به حدود ۴۹۴ کیلومتر بر ساعت کاهش می‌دهند. سپس، در ارتفاع حدود ۲۹۰۰ متری، سه چتر نجات اصلی با پهنای ۳۵ متر از کپسول خارج می‌شوند و سرعت آن را تا حدود ۲۷ کیلومتر بر ساعت کم می‌کنند تا فرودی ایمن در اقیانوس آرام صورت گیرد.

کپسول اوراین ممکن است به صورت عمودی، روی پهلو یا وارونه فرود بیاید. بااین‌حال، پنج کیسه هوای بزرگ به سرعت در اطراف کپسول باد می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که به صورت رو به بالا قرار می‌گیرد. فضانوردان خسته سپس منتظر خواهند ماند تا کشتی‌های نیروی دریایی ایالات متحده آن‌ها را از آب بگیرند و بدین ترتیب ماموریت آرتمیس ۲ به پایان می‌رسد.