سیاره سرخ هدف بعدی فضانوردان

 البته در سال‌های گذشته محققان ناسا بی‌کار نبوده‌اند و نسل جدیدی از راکت‌های فضایی موسوم بهAres را طراحی و ساخته‌اند که پیش‌بینی می‌شود با استفاده از آنها بشر در سال 2020 بار دیگر آهنگ زندگی و حیات را در ماه طنین‌انداز کند. اما این تنها بخشی از چشم‌انداز روشن برنامه‌های فضایی انسان در دهه‌های آینده است. احتمالی که هم اکنون در حد یک برنامه‌ریزی تؤام با تردید‌های فراوان است سفر انسان به مریخ در دهه 30 را ترسیم می‌کند. در این میان بسیاری از کارشناسان علوم فضایی معتقدند که استفاده از تجربیات کسب شده در 40 سال پیش و در قالب مجموعه مأموریت‌های آپولو می‌تواند کمک قابل توجهی به دانشمندان در سفرهای آتی به ماه و مریخ داشته باشد.

به نظر می‌رسد مقامات ارشد و سیاستگذاران اصلی برنامه‌های فضایی بیشتر از آن‌که درباره سفر به مریخ نگرانی داشته باشند، درگیر شکاف زمانی میان پرتاب آخرین شاتل و آماده شدن راکتAres باشند. در این مدت که اتفاقا چندان هم کوتاه نیست آمریکا به روسیه یا شرکت‌های فضایی خصوصی برای اعزام فضانوردان خود به مدار زمین متکی خواهد بود. اما در راستای این نگرانی کوتاه‌مدت، مریخ همچنان برای دانشمندان علوم فضایی و بخصوص مهندسان ناسا در حکم سوزنی است که هر از گاهی به پوست بدنشان اصابت می‌کند. گرچه مریخ در مقایسه با اجرام آسمانی دیگر در دوردست‌ها قرار دارد، اما جای هیچ تعجبی وجود ندارد که ناسا نیم‌نگاهی نیز به طراحی فضاپیماهایی داشته باشد که قابلیت حرکت بین سیارات مختلف را داشته باشد. طراحان چنین فضاپیماهایی در این رهگذر چشم به تجربیات ارزشمند فضانوردانی نظیر هریسون اشمیت دارند که با مأموریت‌های تاریخی آپولو برای همیشه ماندگار شدند.

کوهستان‌هایی مرتفع‌تر از دیواره‌های عظیم درهGrand Canyon در کلورادو که گویی سر به فلک کشیده‌اند، خورشیدی درخشان، درخشان‌تر از آن چیزی که روی زمین تجربه می‌شود. صحبت از محیط سیاره‌ای به نام مریخ است که اکنون آمریکا، اروپا و روسیه و سایر شرکای فضایی‌شان خواب‌های مختلفی برای اعزام فضانورد به آن دیده‌اند. دهه 30 قرن حاضر، آغاز رسمی این جاه‌طلبی‌ها عنوان شده است. زمانی که صحبت از فتح مریخ می‌شود، معماهای زیادی نیز شکل می‌گیرد که شاید شمار بالای آنها در سال‌های اخیر موجب شده تا طیف گسترده‌ای از اکتشافات فضایی، سیاره سرخ را هدف بگیرند. در چند دهه اخیر، پرسش اساسی همواره در میان دانشمندان علوم فضایی مطرح بوده است:‌ آیا اساسا رابطه‌ای میان کنکاش در ماه و نخستین اکتشافات در مریخ وجود دارد؟

روی مریخ به دنبال چه چیزی هستیم؟

در مریخ، دانشمندان انتظار تأثیرپذیری‌های محیطی را دارند که هم ماه و هم زمین از آنها بی‌نصیب نبوده‌اند، زیرا سیاره سرخ حد واسطی میان زمین و قمر طبیعی‌اش است. گذشته از آن، در سال‌های اخیر دانش ژئولوژیکی ارتقا یافته بشر درباره مریخ چنین نگرشی را تأیید می‌کند. از زمانی که در جریان مأموریت وایکینگ و پس از آن دوربین‌های فضایی، نخستین تصاویر از مریخ پر رمز و راز در اختیار دانشمندان قرار گرفت، بشر به این نتیجه رسیده است که مشخصه‌های ژئولوژیکی مریخ در نتیجه عوامل درونی و بیرونی این سیاره بوده است. خلاف ماه، مریخ اتمسفر چندان ضخیمی ندارد، به طوری‌که فشار سطحی آن درحدود یک درصد فشار موجود در سطح زمین است. وجود این اتمسفر، تأثیر قابل توجهی بر شکل‌گیری مشخصه‌های محیطی این سیاره داشته است؛ به طوری که این اتمسفر در نقش فیلتر عمل کرده و مانع از ورود ریز اجرام فضایی و شهاب سنگ‌هایی می‌شود که بتوانند حفره‌های کوچکی را در سطح مریخ ایجاد کنند. مطالعات دانشمندان نشان می‌دهد که عمدتا اجرام آسمانی با قطر کمتر از 30 متر امکان عبور از تمسفر مریخ را ندارند. اتفاقا نگاهی به سطح مریخ نیز مؤید این حقیقت است و خلاف ماه، ریز حفره‌های متعدد در سطح این سیاره دیده نمی‌شود. اما در نقطه مقابل آنچه که در مریخ و سطح این سیاره به وفور دیده می‌شود، ذرات گردوغبار شناوری است که همواره در حال وزش هستند. این ذرات گردوغبار ناشی از منابع مختلفی می‌شوند از جمله سطوح صخره‌ای، ریزش سطوح خاکی و برخی فعل و انفعالات شیمیایی. این وضعیت به شکل‌گیری جریان تقریبا همیشگی از ذرات گردوغبار منجر شده که هر نوع کاوشگری انسانی یا غیرانسانی باید از آن اجتناب کنند. مقایسه این وضعیت با آنچه که در کوهستان‌های برفگیر زمین در قالب وزش شدید بادهای مملو از ذرات برف و یخ وجود دارد، نشان از مشکلاتی است که هر نوع کاوشگری با آن روبه‌رو خواهد شد. این دقیقا همان مشکلی است که مریخنوردهای روح و فرصت با آن روبه‌رو بودند.

مقایسه مریخ و ماه، گویای نکات جالب توجه دیگری نیز هست. در حالی که ماه سطحی خشک دارد، ردپای آب مایع در مریخ دیده شده است که نتیجه آن شکل‌گیری منابع گسترده‌ای از مواد جدید در سطح این سیاره است. بررسی‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که هیچ ماده‌ای در ماه وجود ندارد که اثری از آب روی آن وجود داشته باشد اما در مریخ اوضاع متفاوت است. طیف گسترده کاوشگران فضایی، چه آنهایی که در مدار مریخ مشغول هستند و چه آنهایی که در سطح این سیاره فرود آمده‌اند، آثاری از منابع آبی در سیاره سرخ پیدا کرده‌اند. خاک رس، حاوی آب و نمک‌های سولفات به احتمال فراوان بقایای وجود آب در مریخ است. تفاوت باز هم وجود دارد. خلاف ماه که صخره‌های آن حاوی فلز آهن غیراکسیده است، در مریخ تا دلتان بخواهد رسوباتی از آهن اکسید شده (هماتیت) دیده می‌شود که این خود نشان روشن دیگری از وجود آب در این سیاره است.

دانشمندانی که در پروژه‌های مختلف فتح سرنشین‌دار و بدون سرنشین مریخ حضور دارند، باید خود را آماده پذیرایی از طیف گسترده‌ای از مواد کنند که تنها کسر بسیار جزئی از آنها در ماه دیده می‌شود. آب این قابلیت را دارد که مواد مختلف را جابه‌جا کند و دره‌های پیچ در پیچی را ایجاد کند. در برخی قسمت‌های مریخ، این فرآیند به آب شدن یخ‌های زیر سطحی و راه افتادن جریانی وسیعی از گل منجر شده است.

دشواری‌های رسیدن به مریخ

هریسون اشمیت شاهد زنده مأموریت‌های آپولو است. او در مقایسه شرایط رسیدن به ماه و مریخ می‌گوید: «زمانی که در ماه بودم، احساس بسیار خوبی داشتم. البته رسیدن به این سطح از آرامش به‌واسطه فاکتورهای مختلف بوده است: آمادگی کامل، تمرینات زیاد و وجود این اطمینان‌خاطر که از زمین کاملا تحت حمایت هستیم از جمله این فاکتورها بود. از آن گذشته، ماه از زمین تنها 3 روز و نیم فاصله داشت و اگر بخواهیم با استفاده از همان فناوری راهی مریخ شویم، در بهترین حالت 9 ماه در راه خواهیم بود.»

حتی با استفاده از فناوری پیش‌رانش الکتریکی یا همجوشی باز هم این سفر چندین ماه به طول خواهد انجامید. در نتیجه آنهایی که قرار است راهی مریخ شوند، در مقایسه با خدمه مأموریت‌های آپولو باید از نظر شخصیتی و سطح اعتماد به نفس به مراتب قوی‌تر باشند. البته در این میان نظریه دیگری نیز مطرح می‌شود که در نوع‌خود جالب توجه است. برخی از کارشناسان بر این عقیده‌اند که سفر به مریخ گرچه به مراتب طولانی‌تر از سفر به ماه خواهد بود اما خدمه‌ای که برای این سفر انتخاب خواهند شد آنقدر کارهای مختلف فنی خواهند داشت که شاید زمان چندانی برای در فکر فرو رفتن و تحمل فشارهای روانی ناشی از دوری از زمین و خانواده را نخواهند داشت.

لباسی متفاوت برای رسیدن به مریخ

با توجه به فناوری‌های فعلی که بشر در عرصه اکتشافات فضایی در اختیار دارد، سفر به مریخ، همچون فتح ماه با محدودیت‌های زیادی همراه خواهد بود. استفاده از لباس‌های فشرده فضانوردی، نخستین و یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های تکنیکی است که فاتحان آتی مریخ با آن روبه‌رو خواهند شد.

هریسون اشمیت در این خصوص نیز می‌گوید: «در یکی از بخش‌های حساس مأموریت آپولو که در درهTaurus-Littrow این قمر طبیعی زمین انجام شد از لباس فضانوردی موسوم به LB7 Apollo استفاده شد که به فضانوردان این امکان را می‌داد تا طیف گسترده‌ای از امور از پیش تعیین شده را در محیط خشن ماه انجام دهند. با استفاده از ابزاری که در اختیار داشتیم و در قالب یک تیم با یکدیگر کار می‌کردیم، می‌توانستیم نمونه‌برداری‌های مختلفی انجام دهیم و البته این کار را با سرعت خوبی نیز انجام می‌دادیم. فشار درونی لباس فضانوردان در مأموریت‌های آپولو به ازای هر اینچ مربع در حدود 7/3 پوند تنظیم شده بود که معادل یک چهارم فشار اتمسفریک در سطح آب در زمین است. با استفاده از این لباس، فضانوردان می‌توانند با سرعت 6 مایل بر ساعت در محیط‌هایی مشابه ماه حرکت کنند. در تقریبا 18‌‌ساعت اکتشاف روی ماه در حدود 130 کیلوگرم سنگ صخره‌ای جمع‌آوری کردیم. البته آن زمان خیلی دوست داشتم که لباس فضانوردی با امکانات و راحتی حرکتی بیشتری داشته باشم.»

در مجموعه لباس فضانوردی، دستکش‌ها همواره به عنوان مهم‌ترین بخش به شمار آمده‌اند چون از طریق آنها امکان ایجاد التهابات پوستی در دست فضانوردان وجود خواهد داشت. پس باید درباره توسعه فناوری دستکش‌های فضایی کاری انجام داد. هریسون اشمیت می‌گوید: «اگر قصد بازگشت دوباره به ماه و پس از آن فتح مریخ را در سر می‌پرورانیم باید تحولی در این زمینه صورت گیرد.» او در مورد خاطراتش در زمان حضور در ماه می‌گوید: «انعطاف‌پذیری انگشتانم محدود بود و پس از گذشت نیم ساعت، در ناحیه آرنج به شدت احساس خستگی می‌کردم. شرایط به‌گونه‌ای بود که گویی توپ تنیس را مرتب فشار می‌دادم. اما با استراحتی چند ساعته و به لطف شرایط خاص محیطی در ماه که در آن جاذبه یک‌ششم زمین است و جریان خون سریع‌تر است، بار دیگر نشاط اولیه را احساس می‌کردم، اما پس از گشت و‌گذاری تقریبا 9 ساعته در ماه این دستکش‌ها بودند که بشدت آسیب دیده بودند و من را وادار کردند تا از ادامه برنامه دست بکشم.»

به عقیده بسیاری از کارشناسان، در حالی که لباس‌های فضانوردی ظاهری جذاب و مملو از هیجان دارند، اما در باطن استفاده از آنها کار چندان ساده و مفرحی نیست. این لباس‌ها که دارای لایه‌های مختلفی هستند، باید بر اساس محیطی که قرار است در آن به کار گرفته شوند، فشرده شوند اما این کار سختی‌های حرکتی زیادی را نیز برای فضانوردان ایجاد می‌کند. اکنون ناسا و سایر مراکز تحقیقاتی فضایی جهان به دنبال طراحی نسل جدید لباس‌هایی هستند که در آنها میزان قابل توجهی از این مشکلات و نارسایی‌ها برطرف شده باشد.

کارشناسان علوم و مهندسی فضایی به این نتیجه رسیده‌اند که توسعه فناوری طراحی و ساخت دستکش‌های فضایی، می‌تواند به ایجاد تحول و سهولت بیشتر در اکتشافات مربوط به ماه و مریخ کمک کند. در حقیقت این ایده در ذهن بسیاری از طراحان هست که دستکشی همچون دستکش مخصوص اسکی‌بازان طراحی شود تا فضانورد آزادی عمل بیشتری احساس کند.

استفاده از تجربه ایستگاه فضایی بین‌المللی در فتح دوباره ماه و رسیدن به مریخ

در مقایسه با 40 سال پیش، فناوری‌های روباتیکی پیشرفت خیره‌کننده‌ای داشته‌اند. در زمان انجام مأموریت‌های آپولو، تکیه اصلی بر فضانوردان و مهارت آنها بود، اما اکنون در ایستگاه فضایی بین‌المللی، استفاده از سیستم‌های روباتیکی و نصب بازوی عظیم روباتیکی این امکان را برای فضانوردان فراهم کرده تا با راحتی بیشتر و دغدغه کمتر وظایف خود را انجام دهند. برای فتح مریخ که در فاصله‌ای قابل توجه از زمین قرار گرفته، انرژی فاکتور بسیار مهمی است. دغدغه اصلی طراحان برنامه فضایی نیز همین موضوع است. اما به نظر می‌رسد تکیه بر دستاوردهای جدید در عرصه علوم روباتیکی می‌تواند تا حد زیادی این نگرانی را برطرف کند. ناسا هم اکنون در حالی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی از نسل جدید سیستم‌های روباتیکی استفاده می‌کند، نیم‌نگاهی هم به تکرار آن در برنامه فتح دوباره ماه و پای گذاشتن به مریخ دارد.

تشکیل بهترین تیم فضانوردی

هریسون اشمیت درباره انتخاب تیم فضانوردان در مأموریت‌های آپولو می‌گوید: «40‌سال پیش و بنابر برخی ملاحظات نظیر ضرورت‌های سیاسی که ناشی از رقابت سیاسی میان غرب و شوروی سابق بود، انتخاب فضانوردان به سرعت و بدون فیلترهای خاصی انجام می‌شد. ناسا در آن موقع عمدتا خلبان‌های نظامی و حرفه‌ای را برای این مأموریت‌ها انتخاب می‌کرد و این در حالی بود که فضا و امکانات خاصی برای ارزیابی توانایی و مهارت آنها در محیطی متفاوت از آسمان یعنی فضا وجود نداشت. اما در برنامهConstellation که ناسا در آن برای بازگشت به ماه و رسیدن به مریخ سرمایه‌گذاری خیره‌کننده‌ای کرده است، انتخاب کاوشگران انسانی حرفه‌ای می‌تواند برگ برنده اصلی باشد. سفر به مریخ در مقایسه با تجربیات به دست آمده در فتح ماه تفاوت‌های زیادی دارند. در این سفر طولانی فضانوردان در دل فضاپیما باید تمرینات فرود و پرواز را بارها و بارها تکرار کنند. از آن گذشته نباید چندان روی حمایت‌های زمینی حساب باز کرد چون حداقل در ارتباطات فضایی، تأخیر 22 دقیقه‌ای وجود خواهد داشت!

مهدی کیا
منبع: ساینتیفیک آمریکن / جولای 2009