أبولو 2.0؟

بعد إنجاز مثل الهبوط على القمر، ما هي التحديات الأخرى التي تواجه الإنسان؟ ومع وجود قاذفات ومركبات فضائية تحمل أسماء آريس وزحل وأوريون، يبدو أن هناك الكثير مما يمكن الحديث عنه

الندى العنبر مجلة جاليليو

في 1969 يوليو 11، تحقق حلم قديم للإنسان عندما هبط ممثلا الإنسانية، نيل أرمسترونج وباز ألدرين، على تربة "بحر الهدوء" المتربة على سطح القمر. أبولو XNUMX، أول مركبة فضائية مأهولة تهبط على سطح القمر (وواحدة من ست عمليات هبوط مأهولة إجمالاً كجزء من مهمة أبولو)، كانت معلمًا تاريخيًا في استكشاف الفضاء والتكنولوجيا المتقدمة وسباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي. اتحاد.

لقد تحقق التصريح الجريء للرئيس الأمريكي كينيدي عام 1961 ("أعتقد أن هذه الأمة يجب أن تتعهد، قبل نهاية هذا العقد، بإنزال رجل على سطح القمر وإعادته إلى الأرض بسلام"). احتفلت الولايات المتحدة الأمريكية بانتصارها على الاتحاد السوفييتي، وكان الهبوط على سطح القمر الحدث الأكثر مشاهدة في تاريخ التلفزيون حتى ذلك الوقت، وتساءل عامة الناس عن المكان الآخر الذي سيذهب إليه الإنسان، وكيف سيبدو المستقبل بالنسبة له مع التكنولوجيا الحديثة. .

وفي أروقة مقر وكالة ناسا في واشنطن العاصمة، وكذلك في مرافقها المختلفة المنتشرة في جميع أنحاء الولايات المتحدة، تسللت أيضًا ملاحظة من التخوف إلى الشعور بالإنجاز الأسمى. الآن، وتحديدًا في ذروة نجاح وكالة الفضاء الأمريكية، التي تأسست قبل أحد عشر عامًا من وضع العلم الأمريكي على القمر، كانوا يخشون أن يفرض الكونجرس سيف التخفيضات في ميزانيات البحث والتطوير. وأن نفقات الحرب في فيتنام ستأكل من ميزانيات برامج متابعة أبولو. ويبدو أنه حتى الأكثر تخوفاً بين مهندسي وكالة ناسا ومديريها لم يتخيل أن مغامرة عملية أبولو ستنتهي بعد ثلاث سنوات فقط من مهمة أبولو 11، وأنه لن يمر نحو خمسين عاماً قبل أن يعود الإنسان وتطأ قدمه الأرض. القمر في 2019 بالتحديد.

أين نذهب من هنا؟

كانت عملية أبولو في المقام الأول عملية سياسية، ولا يمكن فهمها دون إشارة متعمقة إلى الحرب الباردة بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي. في غياب إرادة القوتين العظميين لمحاربة بعضهما البعض بشكل مباشر في ساحة المعركة (والتي كانت ستتحول بالتأكيد إلى حرب إبادة نووية)، دارت صراعات عنيفة لسنوات في جميع أنحاء العالم، حيث كانت الدول مدعومة من جانب واحد. أو قاتل الآخر.

ووجدت القوتان نفسيهما ساحة للصراع التكنولوجي - الفضاء، وفي السباق الذي ميز العقد الأول من استكشاف الفضاء باستخدام الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية المأهولة، حدد كينيدي هدفا نهائيا واضحا: الهبوط المأهول على سطح القمر. منذ اللحظة التي تم فيها تحديد خط النهاية، كان الفوز في مجال الفضاء هدفاً سياسياً من الدرجة الأولى، وقد نجحت الولايات المتحدة في تحقيق ذلك بعد استثمارات ضخمة وجهد جبار، لم يفلح الجانب الإداري فيه على الإطلاق. لا ترقى إلى مستوى الإنجازات التكنولوجية. ومع تحقيق الهدف في تموز/يوليو 1969، برز السؤال بكل حدته: إلى أين نتجه من هنا؟

وكانت الإجابة المخيبة للآمال هي "لا مكان". تم إلغاء ثلاث من بعثات أبولو التي كانت تهدف إلى الهبوط على القمر، وتم التخلي عن خطط إرسال مهمة مأهولة إلى المريخ. وبعد صراع صعب تمكنت وكالة ناسا من تنفيذ جزء بسيط مما سمي بـ "تطبيقات أبولو" - وفي هذا الإطار تم بناء وإطلاق أول محطة فضاء أمريكية وهي سكايلاب، والتي أرسل إليها ثلاثة فرق من رواد الفضاء في عامي 1974-1973. . كما بدأ التخطيط للمكوك الفضائي، المعروف للقراء أيضًا من مهماته اليوم.

إن الافتقار إلى القادة ذوي الرؤية الشجاعة والتركيز والافتقار إلى الإحساس بالمهمة والرسالة والافتقار إلى الميزانيات الكبيرة هي سمات برنامج الفضاء الأمريكي لعقود من الزمن. سنلقي الضوء هنا على بعض جوانب برنامج الفضاء الأمريكي الجديد لاستكشاف القمر، وسنسلط الضوء على الحالات التي ينبض فيها إرث أبولو في برنامج فضائي جديد، سواء في الجوانب التكنولوجية لمهماته أو في جوانبه السياسية. الخصائص السياسية.

"]

أوريون، كوكبة والخامات

برنامج كوكبة

وهو اسم برنامج الفضاء المأهول الخامس للولايات المتحدة الأمريكية بعد عمليات ميركوري وجيميني وأبولو والمكوك الفضائي. الهدف الأساسي للبرنامج هو الهبوط على القمر وإقامة قاعدة دائمة عليه، ثم القيام لاحقاً بمهام مأهولة من القمر إلى كوكب المريخ. ويتم تنفيذ البرنامج بالتزامن مع الاستعدادات لإنهاء تشغيل المكوكات الفضائية الأمريكية في عام 2010.

ويتضمن البرنامج تصميم مركبة فضائية جديدة وصاروخين إطلاق هما آريس 1 وآريس 5 (آريس). وتشبه المركبة الفضائية، التي تحمل اسم "أوريون"، تصميمها إلى حد كبير مركبة أبولو الفضائية، وسيكون من الممكن إطلاق أربعة أشخاص إلى القمر وستة إلى المحطة الفضائية التي تدور حول الأرض.

تم تصميم الأجهزة الموجودة على المركبة الفضائية لعدد كبير من المهام، بما في ذلك الإمدادات إلى محطة الفضاء الدولية، والهبوط على القمر، ومهمة مأهولة إلى الكويكبات ومهمة مأهولة إلى المريخ.

تعتمد الكثير من الأجهزة الخاصة بمركبات الإطلاق على أنظمة مصممة أصلاً لمكوكات الفضاء الأمريكية. من الميزات المهمة جدًا لصاروخ أريس 1 إمكانية هروب الطاقم في حالة الطوارئ، وهي قدرة غير موجودة فعليًا في مهمات مكوك الفضاء (كما يتضح من النتائج المدمرة لكارثتي مكوك الفضاء "تشالنجر" و"كولومبيا" "). عند الضرورة، سيتم فصل المركبة الفضائية أوريون عن منصة الإطلاق التي تحملها، وسيتم نقلها إلى ارتفاع عدة كيلومترات باستخدام محركات صاروخية مثبتة في مقدمة منصة الإطلاق في تكوين يُعرف باسم "برج الهروب". يتم بالفعل إجراء التجارب على هذا النظام هذه الأيام.

الفرق في بنية المهمة

كان صاروخ ساتورن 5 هو أقوى صاروخ فضائي تم تطويره على الإطلاق في الولايات المتحدة. وعلى الرغم من ذلك، فإن مهمة إطلاق مركبة أبولو الفضائية إلى القمر كانت مهمة كبيرة، إذا تذكرنا السرعة التي يجب أن تتسارع بها المركبة الفضائية - 11.2 كيلومترًا في الثانية! واحتاج الصاروخ الضخم (ارتفاعه 111 مترا) إلى كميات هائلة من الوقود ومحركات كبيرة لإطلاق مركبة أبولو الفضائية ومركبة الهبوط الخاصة بها إلى القمر. ومع ذلك، تم اعتماد استراتيجية تقضي بأن منصة إطلاق واحدة من طراز ساتورن 5 كافية لتنفيذ مهمة أبولو.

من ناحية أخرى، في برنامج Constellation، هناك حاجة إلى قاذفتين فضائيتين منفصلتين لتنفيذ مهمة كانت تتطلب في السابق قاذفة واحدة - القاذفة الكبيرة من نوع Ares 5 (الرقم المرفق بها ليس عرضيًا، والمقصود به هو ستحمل مركبة الهبوط القمرية إلى الفضاء، المعدات اللازمة لإقامة طويلة على سطح القمر، بالإضافة إلى مرحلة تسريع كبيرة تشمل محركات الصواريخ والوقود والمؤكسد. ستحمل منصة الإطلاق الأصغر حجمًا Ares 5 المركبة الفضائية أوريون وطاقمها إلى مدار أرضي منخفض. في مدار حول الأرض، ستقوم المركبة الفضائية أوريون بالمناورة والاتصال بمرحلة التسارع القمري التي تم إطلاقها مع آريس 1.

تم سماع الكثير من الانتقادات بين الخبراء فيما يتعلق بتكوين المهمة هذا لكونه أكثر تعقيدًا وتكلفة من قاذفة واحدة كبيرة. ومع ذلك، على الرغم من طرح بدائل أخرى، تمسكت ناسا بهذه الخطة التي تدعو إلى بناء صاروخين كبيرين يمكن التخلص منهما لكل مهمة قمرية.

أوريون - أبولو بلس؟

بعد مناقصة بين عملاقي الطيران بوينغ ولوكهيد مارتن، قررت وكالة ناسا في أغسطس 2006 أن تعهد إلى لوكهيد مارتن بقيادة تصميم وبناء مركبة أوريون الفضائية، وهي مركبة فضائية لمجموعة متنوعة من المهام بما في ذلك نقل أربعة من أفراد الطاقم إلى القمر. يتشابه تصميم المركبة الفضائية إلى حد كبير مع مركبة أبولو الفضائية، مع اختلاف رئيسي واحد، وهو أن المركبة الفضائية مجهزة بخلايا كهروضوئية (خلايا شمسية) لإنتاج الكهرباء.

تتكون المركبة الفضائية من جزأين: الجزء الأمامي، على شكل مخروطي، بمثابة مقصورة القيادة وأماكن معيشة الطاقم، والجزء الخلفي الأسطواني يتضمن محرك صاروخي، وأنظمة توليد الكهرباء والأكسجين والماء وغيرها من الأنظمة المصممة لدعم وجود أفراد الطاقم أثناء وجودهم في الفضاء. الجزء الوحيد الذي يجب أن يعود إلى الأرض في نهاية مهمة فضائية إلى القمر هو مقصورة القيادة للمركبة الفضائية أوريون. توصل موظفو ناسا إلى استنتاج مفاده أن الشكل المخروطي هو الأكثر أمانًا لدخول الغلاف الجوي للأرض.

ستكون أوريون أكبر من سفن الفضاء أبولو: سيكون قطر قاعدتها خمسة أمتار (مقارنة بـ 3.9 أمتار لأبولو) وسيكون حجمها أكبر 2.5 مرة من حجم سفينة الفضاء أبولو (كان حجم سفينة الفضاء أبولو 6.17 متر مكعب فقط) !) ستصل كتلتها إلى 25 طنًا. في المقابل، أوريون أصغر بكثير من المكوك الفضائي. من المتوقع أن تتم الرحلة الأولى للمركبة الفضائية إلى محطة الفضاء الدولية بحلول عام 2014 ومن المتوقع أن تتم أول رحلة لها إلى القمر بحلول عام 2020. وستحمل المركبة الفضائية أحد صاروخين: آريس 1 (Ares 5) سيتم استخدام صاروخ آريس XNUMX) لنقل الأشخاص، وسيتم استخدام صاروخ أريس XNUMX آريس XNUMX لنقل البضائع))، وهو صاروخ أطول وأكبر.


الدرع الحراري

الدرع الحراري هو جزء من المركبة الفضائية، مصمم لامتصاص الحرارة الهائلة التي تنشأ عندما تعود المركبة الفضائية من الفضاء إلى الغلاف الجوي للأرض، وهو انتقال يمكن أن يسبب درجات حرارة تصل إلى حوالي 1700 درجة مئوية. بدون الدرع الحراري، ستحترق أي مركبة فضائية وتتدمر عند دخولها الغلاف الجوي.

في بداية عصر الفضاء، قامت الولايات المتحدة الأمريكية بتركيب دروع حرارية يمكن التخلص منها في سفنها الفضائية المأهولة، والتي تتآكل تدريجيًا عند دخولها الغلاف الجوي، ولكنها صممت وفقًا لذلك وكانت سميكة بما يكفي لحماية سفينة الفضاء حتى الهبوط. وبدلا من ذلك، كانت الدروع الحرارية تسمى "الجر"، وهذا يعني أن المادة التي صنعت منها محترقة ومتبخرة. كانت باهظة الثمن ويصعب إنتاجها.

ومع تطور المكوك الفضائي، قررت وكالة ناسا تحويل التكنولوجيا التي أثبتت جدواها في هذه الدروع الحرارية إلى تقنية مبتكرة من بلاط السيراميك العازل الخاص، والذي يمكن إعادة استخدامه، وإن كان ذلك بتكلفة عالية للصيانة المعقدة والمكلفة.

قرر مصممو المركبة الفضائية أوريون العودة إلى أيام أبولو والتقنيات القديمة للدروع الحرارية المستهلكة. لم يتم الحفاظ على المعرفة اللازمة لإنتاجها في الولايات المتحدة، واليوم يتم تنفيذ العمل المتسارع لإعادة بناء مرافق الإنتاج للدروع الحرارية من النوع الذي استخدمته الولايات المتحدة منذ أربعين عامًا وأكثر.


محرك J-2-X

عندما بدأت فرق التصميم التابعة لناسا في توصيف قاذفات أريس 1 و5 المستقبلية، أصبحت حقيقة محيرة واضحة وهي أن الولايات المتحدة لا تملك محرك صاروخي تسمح بياناته الفنية بإدراجه كمحرك للمرحلة العليا من قاذفات المستقبل المطلوبة. تنفيذ برنامج القمر. عرضت الشركات المختلفة العاملة في تطوير المحركات الصاروخية كافة أنواع المقترحات، وتم رفضها جميعها بعد فحصها، باستثناء واحد بدا خياليا في البداية: محرك J-2 الذي تم تطويره في منتصف الستينيات من القرن الماضي، ومحرك J-5 الذي تم تطويره في منتصف الستينيات من القرن الماضي. وهو المحرك الذي تم تركيبه في المرحلتين الثانية والثالثة من صاروخ ساتورن السابق، يجب "إحياؤه" XNUMX.

وبعد فحص المخزون والعثور على محركات من هذا النوع، والتي لم تستخدم منذ عقود، والموجودة في متاحف الفضاء أو مستودعات ناسا، تقرر إنتاج نماذج أولية للمحرك القديم، وأطلق عليه لقب J-2-. X. تم إخراج المحركات الموجودة من المخازن والمتاحف، وتم مسحها ضوئيًا باستخدام تقنيات التصوير الحديثة وتم إنتاج المخططات الهندسية منها. يتم بالفعل إجراء التجارب الأولى على محرك الماضي - والذي يتضمن اليوم أيضًا العديد من التقنيات الحديثة - في الولايات المتحدة الأمريكية. اتضح أن "المحركات القديمة لا تموت" بل تنتظر دورها. ومن المثير للإعجاب أن نرى كيف يمكن للمحرك الذي تم تصميمه قبل الذكرى السنوية تقريبًا أن يخدم لعقود من الزمن في المهام الفضائية الصعبة.
النسر والمنازل المتنقلة والمركبات المبتكرة

ربما يكمن الاختلاف الأساسي بين برامج أبولو وبرامج أوريون وكوكبة في المكونات القمرية للمشروع. في حين أن مهمات أبولو كانت مخصصة فقط لإقامة قصيرة على القمر (كانت الإقامة القياسية ثلاثة أيام على الأرض، وقد سجلتها مركبة الفضاء أبولو 17، آخر مركبة هبطت على القمر)، فإن مهام ناسا المستقبلية ستستمر لأسابيع وفي النهاية حتى أشهر. ولهذا الغرض، يجري حاليًا تطوير مجموعة متنوعة من المركبات القمرية، بما في ذلك السيارات والجرافات والمباني السكنية المتنقلة؛ يتم أيضًا اختبار تقنية المكونات القابلة للنفخ. (ونرى "تضخيم في الفضاء")

علق رواد فضاء أبولو الذين زاروا وكالة ناسا مؤخرًا وقاموا بفحص النماذج الأولية لمعدات الهبوط المتقدمة عن كثب بأنهم لا يستطيعون إلا أن يحلموا بمثل هذه الراحة. من بين أمور أخرى، سيتمكن رواد الفضاء المستقبليون الذين سيستكشفون القمر خلال عقد أو أكثر من الاستمتاع بظروف معيشية محسنة ومساحة كبيرة وخاصة القدرة على العمل بدون بدلات فضائية داخل مختلف المساكن والمركبات.


سباق فضائي جديد؟
من الممكن أن نطرح السؤال ــ وبحق ــ لماذا تعود الولايات المتحدة إلى القمر؟ الإجابة على هذا السؤال ليست بسيطة على الإطلاق. والولايات المتحدة ليست في سباق فضائي حالياً مع دول أخرى، على الأقل ليس علناً. ويجري مثل هذا السباق في آسيا. ويبدو أن السبب الرئيسي وراء إطلاق الخطة الجديدة للعودة إلى القمر هو الرغبة الأميركية في الخروج من سنوات الركود التكنولوجي والمفاهيمي، من حيث "الرحلة إلى اللامكان". وبالفعل قامت الولايات المتحدة الأمريكية وشركاؤها ببناء المحطة الفضائية الدولية، وقامت بالعديد من رحلات المكوك الفضائي؛ لكن منذ أيام الرئيس كينيدي وبعثات أبولو، لم يواجه العلماء والمهندسون والصناعات في الولايات المتحدة الأمريكية تحديًا حقيقيًا في استكشاف الفضاء، من شأنه أن يجتاح الجمهور وراءه.

في هذه المرحلة، لا يزال من السابق لأوانه معرفة ما إذا كان أول مشروع فضائي أمريكي مهم منذ عقود سيؤدي إلى التماهى والتماسك، وإشعال الخيال وتحقيق اختراقات تكنولوجية مثل ذروة وكالة ناسا في سنوات أبولو، لكن هذه العناصر اليوم تبدو وكأنها لا تقل أهمية عن القدرات التقنية والهندسية في بناء البعثات الفضائية. إذا تم تحديد هدف محدد زمنياً لهبوط مأهول على المريخ (وقد سمعنا بالفعل تلميحات قوية عن ذلك من الصين)، فيمكننا أن نشهد في العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين سباقاً حقيقياً للفضاء، حيث سيتم اختبار القدرة الأمريكية أمام مجموعة من الدول التي تطمح إلى وضع نفسها كقادة في مجال الفضاء.

لا يزال الإرث التكنولوجي لعملية أبولو والهبوط التاريخي منذ أربعين عاما له تأثير كبير على حياتنا اليوم، حتى لو لم يعط جزء كبير من القراء رأيهم فيه - التصغير في مجال الإلكترونيات والكمبيوتر، تقنيات سلامة الطائرات والمركبات، وأساليب إدارة المشاريع وتنظيم المخزون المحوسب في المستودعات، والخدمات اللوجستية، وتقنيات المراقبة الطبية، ومئات المواد الجديدة وتقنيات إنتاج الأغذية - كلها جزء من الإرث التكنولوجي لعملية أبولو.

ماذا سيتبقى في يوبيل آخر من المركبة الفضائية أوريون والعمليات الفضائية المستقبلية؟ من الصعب أن نتخيل ذلك، على الرغم من أننا نأمل أنه، إلى جانب التحسينات التكنولوجية والاقتصادية التي يمكن أن تنتجها العمليات الفضائية الكبيرة، سيتعلم الجنس البشري مقدار قدراته في الوحدة، عندما يتعلق الأمر بترتيب نظامنا الشمسي والتفكير حول تركيز الجهد على التحديات التي تفرضها علينا الطبيعة، وليس على الطبيعة البشرية.

المؤلف هو رئيس مركز أبحاث الفضاء، ومعهد فيشر لأبحاث الطيران والفضاء الاستراتيجية، ورئيس جمعية الفضاء الإسرائيلية. تم نشر المقال في عدد يوليو 2009 من مجلة غاليليو.

المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم

• أدت عملية أبولو إلى زيادة الوعي البيئي
• قام LRO بتصوير مواقع هبوط مركبة أبولو الفضائية
• روتين رواد الفضاء على القمر
• متحف بلا زوار
• التوتر الذي سبق الهبوط
• تضخيم في الفضاء
• رواد الفضاء ليسوا من المشاهير