ایستگاه فضایی گردان ؛ برنامه‌ای که سکونت طولانی در فضا را میسر می‌کند

0
4
ایستگاه فضایی گردان
ایستگاه فضایی گردان

از زمان پایان عصر آپولو، یکی از اهداف اصلی ناسا، روسکاموس و سایر آژانس‌های فضایی توسعه فناوری‌هایی بوده که حضور طولانی‌مدت انسان در فضا را ممکن کنند. این فناوری‌ها هنگام نصب ابزارهای ماموریت‌های جدید در ماه، مریخ و سایر سیارات منظومه شمسی هم به کار خواهند آمد. در طول چند دهه گذشته، این تلاش‌ها منجر به ساخت ایستگاه فضایی میر و ایستگاه فضایی بین‌المللی شده‌اند.

انتظار می‌رود در سال‌های پیش رو این تلاش‌ها منجر به ساخت پلتفرم مدارگرد قمری Gateway و ایستگاه‌های فضایی تجاری مثل Bigelow B330 بشود. و اگر کارهای کمپانی‌های هوافضایی خصوصی مثل بنیاد Gateway درست پیش برود، می‌توانیم یک پایگاه فضایی هم در مداری دور زمین داشته باشیم. این کمپانی اخیرا ویدیویی را منتشر کرده که نشان می‌دهد این ایستگاه فضایی گردان دقیقا چه شکلی خواهد بود و کمپانی‌هایی مثل اسپیس ایکس چطور می‌توانند به ساختش کمک کنند.

ایستگاه فضایی گردان از کجا آمده؟

ایده مفهومی این کمپانی Gateway نام دارد؛ یک ایستگاه فضایی گردان که براساس طرح ارائه شده توسط ورنر فون براون دانشمند موشکی و معمار فضایی آلمانی طراحی شده است. این طرح‌ها در قالب یک سری مقاله در نشریه ملی Collier در طول دهه ۱۹۵۰ و با عنوان «انسان به زودی فضا را تسخیر خواهد کرد» منتشر شده بود. به همین خاطر این کمپانی نام طرح پیشنهادی خودش را ایستگاه وون براون گذاشته است.

مفهوم ایستگاه فضایی گردان بیش از هر چیز مرهون زمان است. طرح خود فون براون هم اقتباسی از طرح‌های پیشین بوده؛ قدیمی ترین آنها توسط دانشمند روسی کنسانتین تسیولکوفسکی در سال ۱۹۰۳ ارائه شده بود. این مفهوم به زیبایی در فیلم ادیسه فضایی:۲۰۰۱ استنلی کوبریک که سی.کلارک دانشمند و آینده‌شناس یکی از نویسندگان آن بوده است. اصل داستان هم براساس داستان کوتاهی از همین دانشمند با عنوان دیده‌بان برگرفته شده است.

ایستگاه فضایی گردان در ادیسه فضایی: ۲۰۰۱
ایستگاه فضایی گردان در ادیسه فضایی: ۲۰۰۱

در تمام موارد، مفهوم اصلی یک ایستگاه فضایی گردان در مدار زمین است که می‌تواند حضور انسان در فضا و جاذبه مصنوعی برای آنها را به صورت همزمان فراهم کند. این یکی از جنبه‌های مهم پروازهای فضایی پیشنهادی است که می‌تواند فضانوردان را به نقاطی در عمق فضا مثل مریخ و سایر نقاط منظومه شمسی (و حتی فراتر از آن) ببرد.

با در نظر گرفتن تاثیرات تماس طولانی مدت با میکروگرانش، طراحان ماموریت‌های فضایی به دنبال روش‌های کاهش این تاثیرات هستند. ناسا در یکی از مطالعات اخیرش به نام تحقیق دوقلوها به تفصیل به این موضوع پرداخته است. این مطالعه از ده بررسی جداگانه درباره تاثیرات میکروگرانش روی بدن انسان تشکیل می‌شود و از دو فضانورد دوقلو با نام‌های اسکات کلی و مارک کلی به عنوان نمونه آزمایش در آنها استفاده شده است.

در ساختنی بخوانید :
ویدیو : آیا زندگی روی مریخ واقعاً امکان دارد؟

بعد از سپری کردن بیش از یک سال در فضا، تیم تحقیقاتی متوجه تغییرات مهمی بین اسکات کلی و برادرش شدند. اگرچه او به اندازه سایر فضانوردانی که مدت مشابهی را خارج از ایستگاه فضایی بین‌المللی طی کرده بودند، چگالی استخوان و توده عضلانی از دست داده بود اما تغییرات دیگری را هم تجربه کرد که تطبیق با زندگی روی زمین را برایش دشوارتر می‌کرد.

بینایی کلی تقلیل یافته بود، اندام‌هایش دچار ورم‌ شدید شده بودند و در کارایی اندام‌ها و بیان ژن او هم تغییراتی مشاهده شده بود. علاوه بر میکروگرانش درباره نحوه واکنش بدن انسان به تماس طولانی مدت با گرانش قمری (۱۶.۵ درصد نرم زمین) و گرانش مریخی (۳۸ درصد نرم زمین) هم سوالاتی وجود دارد.

وقتی برنامه‌های فعلی برای افتتاح یک پایگاه دائمی و اجرای ماموریت‌های دارای سرنشین در ماه در طول چند دهه آینده را در نظر بگیریم، اهمیت این موضوع بیشتر می‌شود. همانطور که مدیرعامل بنیاد Gateway، جان بلینکو در ویدیویی که به تازگی منتشر شده اعلام کرده، این موضوع یکی از مزایای طرح پیشنهادی بنیادش است:

«انسان برای اینکه بدنش از هم نپاشد به گرانش نیاز دارد. اما چقدر گرانش قمری برای یک سال و نه دو سال مناسب خواهد بود؟ گرانش مریخی در طولانی مدت برای انسان مناسب خواهد بود؟ برای حیوانات مزرعه چطور؟ دو روز در هفته با گرانش ۳۰ درصدی برای حفظ چگالی استخوان خدمه ایستگاه فضایی بین المللی کافی خواهد بود؟ ساخت ایستگاه فضایی فون براون به پاسخ دادن این رازهای کهنه کمک خواهد کرد.»

ایستگاه فضایی گردان چطور ساخته می‌شود؟

ساختار ایستگاه فضایی گردان Gateway از دو حلقه داخلی هم‌مرکز تشکیل می‌شود که با چهار اسپوک به یک حلقه خارجی ثابت شده‌اند. دو حلقه هم‌مرکز محدوده گرانش قمری (LGA) را می‌سازند که در آن چرخش ایستگاه یک نیروی گرانشی معادل گرانش سطح ماه ایجاد می‌کند. حلقه داخلی خارجی – حلقه سکونتگاه LGA – جایی است که ماژول‌های سکونت جا می‌گیرند که حاوی اتاق‌های کوچک برای مسافران هستند.

حلقه داخلی LGA که سقف بلندی دارد هم فرصت حضور در فضایی با گرانش کم را برای گردشگران فراهم می‌کند. در هسته ایستگاه فضایی گردان هاب و خلیج قرار دارند که در آنها کنترل ترافیک و محیط، امنیت و سیستم حمل و نقل Gateway قرار خواهند گرفت. هاب یک سالن رصد هم خواهد داشت که ساکنین می‌توانند ورود شاتل‌ها را تماشا کنند.

حلقه خارجی که نام محدوده گرانش مریخی (MGA) شناخته می‌شود، گردش سریعتری را تجربه می‌کند چون از هسته دورتر است. این منجر به ایجاد نیروی گرانش مصنوعی می‌شود که مشابه چیزی است که روی سطح ماه تجربه می‌شود. این محدوده ۴ یا ۵ عرشه خواهد داشت که ماژول‌هایی سکونت دائمی در آن قرار می‌گیرند. بلینکو در اینباره توضیح می‌دهد:

«ایستگاه فون براون یک ایستگاه فضایی گردان خواهد بود که برای تولید سطوح مختلف گرانش مصنوعی با افزایش یا کاهش نرخ چرخش، طراحی شده است. ایستگاه از ابتدا برای تطبیق با تحقیقات گرانش کم آژانس فضایی ملی و توریست فضایی که می‌خواهد گرانش کم را در کنار آسایش یک هتل راحت تجربه کند، طراحی شده است.»

یکی دیگر از نکات مهمی که بلینکو به آن اشاره کرد، نقشی است که اسپیس ایکس می‌تواند در ساخت ایستگاه فضایی گردان ایفا کند. در اصل طراحی Gateway برای ماژول‌هایی به طول ۱۲ متر و عرض ۸.۵ متر طراحی شده است (دو برابر سایز ماژول‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی). اما به لطف پیشرفت‌های اخیر اسپیس ایکس در پروژه‌های استارشیپ و سوپر هوی، بنیاد Gateway معتقد است می‌توان ظرفیت ترابری را هم افزایش داد.

در ساختنی بخوانید :
گرد و خاک ماه برای انسان به شدت سمی است

بلینکو درباره این ظرفیت‌ها می‌گوید: «اگر ما مرحله دوم اسپیس ایکس که فقط برای سازه‌های فضایی ساخته شده را داشتیم، می‌توانستیم ماژول‌هایی با عرض ۱۲ متر و طول ۱۸ متر به ایستگاه فضایی گردان استفاده کنیم. ماژولی با این اندازه حجم داخلی بیشتر را با همان هزینه‎های پرواز فراهم می‌کند.»

طراحی ماژولار حلقه‌ها طوری است که با انواع مختلف فعالیت‌ها و کسب‌ و کارها سازگاری داشته باشد. برخی از آنها عرشه مسکن کارکنان هستند و بقیه به تحقیقات علمی اختصاص دارند. نوع دوم ماژول‌ها تقاضای بیشتری دارند چون ایستگاه فضایی فرصت آزمایش نحوه واکنش ارگانیسم‌های زمینی به گرانش قمری و مریخی بدون نیاز به حضور در این سیارات فراهم می‌کند.

سایر ماژول‌ها هم برای هتل‌ها و رستوران‌های زنجیره‌ای، اقامتگاه‌های شخصی لوکس و سایر کسب و کارهایی که به دنبال سکونت در فضا هستند، در دسترس خواهد بود. بلینکو تاکید می‌کند ساخت Gateway فراتر از یک ملت خواهد بود و نیازمند تلاش‌های بین‌المللی است که آژانس‌های فضایی، کمپانی‌های هوافضا و علاقه‌مندان فضا را کنار هم بیاورد.

نتیجه نهایی این تلاش‌ها ایستگاه بین المللی خواهد بود که برخلاف ISS، یک سرمایه‌گذاری خصوصی که به لحاظ اقتصادی خودش را تامین می‌کند. هنوز مشخص نیست ساخت ایستگاه فضایی گردان چقدر هزینه خواهد داشت اما بلینکو معتقد این هزینه‌ها مقرون به صرفه خواهند بود؛ باز هم به لطف اسپیس ایکس و تعهد آن به راکت‌های قابل استفاده مجدد که هزینه ساخت را پایین می‌آورد.

بلینکو با استناد به اطلاعیه الون ماسک در سال ۲۰۱۷ که راکت بی‌اف‌آر به کلی قابل استفاده مجدد خواهد بود، گفته است:

«وقتی برای اولین بار پیش‌بینی هزینه‌های ساخت ایستگاه فضایی را شروع کردیم، پایین‌ترین هزینه‌های راه‌اندازی که پیدا کردیم را مدنظر قرار دادیم که راکت بی‌اف‌آر اسپیکس بود. این هزینه برای هر پرتاب ۱۵۰ میلیون دلار بود. اما بعد از آن الون ماسک اعلامیه‌ای منتشر کرد که همه چیز را تغییر داد. با قابل استفاده مجدد کردن تمام اجزای راکت بی‌اف‌آر، این هزینه در تعداد زیادی پرواز پخش می‌شود؛ درست یک خط هواپیمایی!»

«الون ماسک هزینه‌های راه‌اندازی استارشیب و سوپر هوی را حدود ۷ میلیون دلار تخمین زده است. برخی می‌گویند بعد از در نظر گرفتن تمام عوامل هزینه هر راه‌اندازی به ۴۰ میلیون دلار می‌رسد. اما چه هفت و چه چهل میلیون دلار باشد، باز هم برایمان خوشایند است.این یعنی ایستگاه فضایی گردان و تاسیسات نگهداری و مخازن سوخت همگی مقرون به صرفه خواهند بود.»

فرایند ساخت که به شدت به پیشرفت‌های حوزه رباتیک فضایی بستگی دارد، سیستم‎‌ها و فناوری‌های کلیدی که روزی منجر به ساخت اقامتگاه‌های فضایی می‌شوند را تایید خواهد کرد. این برنامه یکی از چندین جایگزین قابل اعتماد برای طرح‌های مهاجرت به سایر سیارات است.

در ساختنی بخوانید :
آیا پیوند سر هویت انسان ها را تغییر می دهد؟

این سیستم‌ها از پایدارسازی و بازیافت هوا تا احیای آب، بهسازی گرانش کم، ذخیره‌سازی غذا در فضا و چالش‌های مهندسی گسترده است. تمام این سوالات زیر مجموعه این پرسش کلی هستند که چطور می‌توان جمعیت را در فضا حفظ کرد. بلینکو ادعا می‌کند ساخت ایستگاه فضایی گردان Gateway می‌تواند این پرسش‌ها را پاسخ بدهد.

در زمینه تامین بودجه فرایند ساخت، این بنیاد روی شراکت با آژانس‌های فضایی و کمپانی‌های هوافضای شخصی حساب کرده است. همچنین قصد دارند از طریق فروش زودهنگام بلیت‌، پیش فروش ماژول‌ها، برگزاری لاتاری و برنامه عضویت در خدمه بودجه کسب کند.

علاوه بر ساخت ایستگاه Gateway در مدار دور زمین، این بنیاد قصد دارد ناوگانی از وسایل نقلیه ترانس-اتمسفری بسازد که انسان‌ها به ایستگاه ببرد و از آنجا بیرون بیاورد. همچنین امیدوارند ناوگان دیگری در مدار قمری بسازند که امکان سفر بین زمین و ماه (با استفاده از شاتل‌های قمری) و سفر به سطح ماه را محقق می‌کند.

باید به این هم اشاره کرد که محقق کردن چنین پروژه‌هایی هزینه‌های بسیار سنگینی دارد که از عهده یک کشور خارج است. با این حال بسیاری از کارآفرینان می‌خواهند به توریسم فضایی جامه عمل بپوشاند. البته این فقط یک سفر لوکس نخواهد بود و ماموریت‌های اکتشافی به ماه و حتی مریخ را تسهیل خواهد کرد.

درست مثل سایر برنامه‌های سکونت‌پذیر کردن فضا و ساکن کردن انسان‌‍‌ها در سایر سیارات منظومه شمسی، باید منتظر ماند دید که ایده ایستگاه فضایی گردان چقدر موفق خواهد بود. یکی از مهمترین چالش‌های پیش روی چنین ایده‌ای کاهش هزینه‌های ساخت است.

منبع