تغییر کاربری ماژول‌های آرتمیس برای ماموریت‌های فضایی آینده

به گزارش ایسنا به نقل از یو تی، موشک اصلی برنامه آرتمیس با نام «سیستم پرتاب فضایی»(SLS)، یک موشک قابل توسعه است. در حالی که کپسول خدمه «اوریون»(Orion) قابل استفاده مجدد است، این کپسول دارای ماژولی به نام «ماژول‌های خدمات اروپایی»(ESM) است که بخش جدایی‌ناپذیری از این فضاپیما را تشکیل می‌دهند.

در مقاله‌ای تازه، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان چگونگی استفاده مجدد از ESM را شناسایی کردند. آنها توصیه می‌کنند به جای آنکه اجازه دهیم ESMها طبق برنامه‌ریزی خود در جو زمین بسوزند، از قدرت و قابلیت پیشرانش آنها برای انجام تحقیقات علمی ارزشمند استفاده کنیم.

ناسا قرار است در سال‌های آینده برای اولین بار پس از پایان دوره «آپولو»، فضانوردانی را به ماه بفرستد. این ماموریت‌ها منجر به ایجاد زیرساخت‌های ثابتی می‌شود که امکان سفرهای منظم به سطح ماه را فراهم می‌کنند.

یکی از جنبه‌های مهم این برنامه بلندمدت، توسعه تجهیزاتی است که تا حد امکان قابل استفاده مجدد باشند. این برنامه شامل فضاپیمای «اوریون» نیز می‌شود که فضانوردان را به مدار ماه می‌برد.

«اوریون» در واقع در نقش یک دروازه قمری عمل می‌کند که خدمه را در خود جای می‌دهد و یک فرودگر قابل استفاده مجدد برای سفر به ماه است.

این مطالعه توسط «کارول ریموند» (Carol Raymond )، محقق آزمایشگاه پیشران جت ناسا(JPL)، محقق ارشد تیم ابزار «Clipper ICEMAG» و معاون محقق ارشد ماموریت «سپیده دم»(Dawn) انجام شده است.

همکاران متعددی از «JPL» (دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس)، «مرکز هوافضای آلمان» (DLR)، مؤسسه تحقیقاتی منظومه شمسی «ماکس پلانک» (Max Planck)، شرکت صنایع «ایرباس دیفنس اند اسپیس» (Airbus Defence and Space)، مؤسسه تکامل و علوم تنوع زیستی «لایبنیز» (MfN) و مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی (SwRI) به وی پیوستند.

ماژول ESM یکی از عناصر کلیدی فضاپیمای «اوریون» است که قدرت، نیروی محرکه، کنترل وضعیت، کنترل حرارتی و پشتیبانی محموله را فراهم می‌کند. این ماژول برای برنامه آرتمیس ناسا حیاتی است و موجب اطمینان از رسیدن فضانوردان به ماه و بازگشت آنها به زمین می‌شود.

با استفاده از این قابلیت‌ها، استدلال محققان بر این است که که ESMها می‌توانند فرصت‌های کم‌هزینه‌ای را برای تحقیقات علمی پرسود و مأموریت‌های متعدد فراهم کنند.

در حالی که طراحی‌های کنونی فاقد ابزارهای علمی برای ESMها هستند، قابلیت‌های بی‌شمار آنها، امکان استفاده علمی مفید از آنها را فراهم کرده است.

کار محققان بر پایه کارگاه علمی پیشین آنهاست که توسط «JPL »در تابستان ۲۰۲۴ میزبانی شده بود. در آنجا شرکت کنندگان آمریکایی و اروپایی برای بحث در مورد مزایای ماموریت‌های طولانی با استفاده از ESMهای تغییر کاربری داده شده گرد هم آمده بودند. مفاهیمی که آنها در نظر گرفتند در سه گروه بدون تقویت ESM، با حداقل تقویت ESM و با تقویت کم تا متوسط ESM دسته‌بندی شد.

ماموریت‌های نزدیک

محققان نشان دادند که یک ESM با حداقل تقویت می‌تواند تا ۳۰۰ کیلوگرم ابزار علمی را در خود جای دهد و برای مطالعه «سیارک‌های نزدیک زمین»(NEAs) و ماه مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به NEAها، این فضاپیماها می‌توانند کارهایی از قبیل انجام ماموریت‌های ناظر، انجام پروازها و کاوش سیارک‌ها را انجام دهند. این فرآیند می‌تواند مطالعه انواع ناشناخته «سیارک‌های نزدیک زمین» را که حاوی آب و فلزات است را امکان‌پذیر کند.

مفهوم دیگری که آنها ارائه دادند، استفاده از ESM به عنوان یک نمونه‌گیر جنبشی بزرگ به ماه و NEAهاست. یک ESM می‌تواند به سمت یکی از مناطق سایه‌دار دائمی ماه(PSR) هدایت شود.

مشابه با کاوشگر برخورد ماه(MIP) به نام «چاندرایان»(Chandrayaan) که حضور یخ‌آب را در ماه نشان داد، ESM در این مأموریت، مواد زیرسطحی را حفاری می‌کند و ستونی از مواد را ایجاد می‌کند که می‌تواند توسط فضاپیماهای دیگر (احتمالا یک ESM دیگر) مشاهده شود.

همچنین این مفهوم می‌تواند برای ارزیابی NEA‌هایی که ممکن است در آینده زمین را تحت تأثیر قرار دهند، استفاده شود. چنین سیارک‌هایی با نام «اجرامی با پتانسیل ایجاد خطر»(PHOs) شناخته می‌شوند.

ماژول‌های ESM قابلیت انحراف PHOها را نیز دارند. یک ESM با تغییر کاربری می‌تواند اجرام بسیار بزرگتری را که به طور دوره‌ای از مدار زمین عبور می‌کنند،  منحرف کند.

ماموریت‌های دوربُرد

سایر ماموریت‌های ESM شامل اکتشاف قمرهای مریخ موسوم به «فوبوس»( Phobos) و «دیموس» (Deimos) است. در این زمینه، ESMهای تغییر کاربری داده شده می‌توانند پروازهای خود را انجام دهند یا حتی روی این قمرها فرود بیایند و اولین نمونه قابل بررسی را برای کسب اطلاعات بیشتری در مورد ترکیب و محل مبداء ارائه دهند.

این مسئله پتانسیل این را دارد که نظریه‌هایی مبنی بر اینکه «فوبوس» و «دیموس» اجرامی هستند که از کمربند اصلی سیارک‌ها بیرون رانده شده‌اند و در نهایت توسط گرانش مریخ جذب شده‌اند را تأیید کند.

توانایی دیگر آن، ارسال یک فضاپیمای همراه تغییر کاربری داده شده به سیاره زهره است که مطابق با توصیه‌های اخیر «گروه تحلیل اکتشاف زهره»(VExAG) است. آنها پیشنهاد می‌کنند که یک سامانه ارتباطی بلندمدت به سیاره زهره ارسال شود.

به گفته محققان، یک ESM می‌تواند به نرم‌افزار رادیویی مجهز شود و در مداری در ارتفاع بالا به دور زهره قرار گیرد و از مدارگردهای آینده و مأموریت‌های دیگر حمایت کند.

محققان تأکید می‌کنند که اولویت اصلی هر مأموریت ESM، دستیابی به اهداف اصلی آن برای برنامه آرتمیس است. با این حال، مزایای علمی ESMهای تغییر کاربری داده شده قابل بررسی است و این تیم امید دارد که مقاله آن منجر به گفتگوهای بیشتر در جامعه علمی شود و به کمک آن بتوان برای آینده برنامه‌ریزی کرد.