چالش‌های «ناسا» در ساخت وسایل نقلیه
به گزارش جهان صنعت نیوز: با توجه به شرایط کنونی کره زمین از نظر محیط‌زیست، نیاز به وسایل حمل‌و‌نقل بدون کربن احساس می‌شود؛ وسایل نقلیه ماه‌گردی آپولو که با باتری کار می‌کنند، از این نظر بسیار مناسب هستند. فضانورد «دیوید اسکات» که اولین کسی بود که در ماموریت «آپولو ۱۵» به ماه رفت، درباره این وسایل نقلیه گفت: «کار ما را راه می‌اندازند و برای چنین سفری مناسب هستند.» فضانوردان دیگر نیز در ماموریت‌های آپولو ۱۶ و ۱۷ از این دسته لوازم نقلیه استفاده کردند. این لوازم نقلیه الکتریکی با سرعتی در حدود ۱۸ کیلومتر در ساعت به صورت یک‌بار مصرف در نظر گرفته می‌شدند و پس از پایان ماموریت باید دور انداخته می‌شدند.
امروزه «ناسا» مجددا در تلاش برای ارسال فضانوردان به کره ماه است؛ ماموریت «آرتمیس III» که قرار است در سال ۲۰۲۵ چند نفر را از منطقه‌ای نزدیک به قطب جنوب به ماه بفرستد. اما این بار یک سفینه فضایی همانند «آپولو» کافی نیست. هدف «ناسا» از انجام ماموریت‌های «آرتمیس» کاوش در آن منطقه به مدت یک هفته است تا اطلاعات بشر از کره ماه افزایش یابد. «ناسا» همچنین قصد دارد محلی را به عنوان کمپ اصلی در نظر بگیرد تا در ماموریت‌های بعدی انسان‌ها را تحت یک سفر گردشگری فضایی به ماه بفرستد.
برای چنین عملیات‌هایی، نیاز به وسیله نقلیه مناسب با استقامت بالا احساس می‌شود. در آگوست گذشته، «ناسا» در ویدئویی اعلام کرد که نیاز به ساخت یک فضاپیمای جدید با ویژگی‌های خاص دارد. نکته مهم این است که وسایل نقلیه‌ای که روی سطح سیاره حرکت می‌کنند، تنها یکی از اعضای ناوگانی هستند که ماموریت «آرتمیس» را پشتیبانی می‌کند. مریخ‌نورد قمری اکتشافی «VIPER» قادر است به مدت ۱۰۰ روز بدون سرنشین در اطراف قطب جنوب در ماه در جست‌وجوی آب و یخ پرسه بزند. آژانس فضایی از سوی دیگر در حال بررسی یک وسیله دیگر است- یک سکوی متحرک قابل سکونت که قادر است خدمه پرواز فضایی را برای ۴۵ روز در سطح سیاره جابه‌جا کند.
طراحی وسیله نقلیه
طبق قوانین «ناسا»، وسیله نقلیه‌ای که بر سطح سیاره حرکت می‌کند، باید طوری طراحی شود که حداقل یک دهه دوام آورد. این وسیله باید ماموریت‌هایی با طول مدت یک هفته و دو هفته را پشتیبانی کند و همچنین باید بتواند سطح ماه را به صورت مستقل کاوش کند. طراحی ظاهری آن نیز باید استانداردهایی را رعایت کند. این استانداردها شامل مواردی می‌شوند که در نهایت منجر به بهبود شرایط فرود انسان روی ماه می‌شوند. در پاسخ به این چالش‌ها، آژانس فضایی از تجربه خود در صنعت خودروسازی تجاری استفاده کرده است. در این پروژه حداقل دو شرکت با یکدیگر رقابت می‌کنند: یکی از آنها «جنرال‌موتورز» و دیگری «لاکهید مارتین» است. شرکت‌های دیگر از جمله«Northrop Grumman» ،«AVL»،«Intuitive Machines»،«Lunar Outpost» و «Michelin» نیز بر سر موضوعات مختلف در این پروژه رقابت می‌کنند.
دانشمندان سیاره‌شناسی حتی به فراتر از این نیز فکر کرده‌اند؛ کارگاه موسسه فضایی «Keck»، آژانس‌ها، محققان دانشگاهی و صنعتی در تلاش هستند تا این استانداردها را برای سفرهای توریستی- فضایی مریخ نیز اعمال کنند و از تجربیات خود در زمینه ارسال انسان به ماه در این زمینه استفاده کنند. در اطراف اقیانوس آرام، ژاپن در حال انجام پروژه‌ای مشابه است. آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن، «JAXA» با «نیسان» و «تویوتا» در دو پروژه با هدف ساخت وسیله نقلیه فضایی همکاری می‌کند. در ماه دسامبر، نیسان از یک نمونه اولیه ماه‌نورد بدون سرنشین پرده‌برداری کرد که دارای موتورهای الکتریکی عقب و جلو است تا بتواند در سطوح ناهموار حرکت کند. در همین حال، «تویوتا» در حال طراحی یک ماه‌نورد است که قابلیت حمل خدمه را دارد و از سلول‌های سوختی هیدروژنی نیرو می‌گیرد. به نظر می‌رسد این ماه‌نورد دقیقا همان ساختار پلتفرم قابل تحرک «ناسا» را دارد.
مقامات «تویوتا» در ژانویه اعلام کردند که پس از استقرار ماه‌نورد، این شرکت قصد دارد با استفاده از تجربیات به دست آمده، دست به ساخت مریخ‌نورد بزند.«پل نایلز» دانشمند سیاره‌شناسی در مرکز فضایی «جانسون» ناسا می‌گوید: «ما در حال تلاش برای ساخت وسیله نقلیه‌ای هستیم که بتواند بر سطح ماه حرکت کند- یک ماه‌نورد بی‌عیب و نقص. هدف ما مشترک است، پس مسیر ما همگرا خواهد شد. قطعا تکنیک‌هایی که در ساخت این وسیله به کار می‌روند، مشابه هستند. از سوی دیگر، برخی تفاوت‌های موجود میان ماه و مریخ سبب می‌شود استفاده از ماه‌نورد برای نوردیدن سطح مریخ مشکل باشد، اما می‌توان از تجربه‌های به دست آمده استفاده کرد.» از سوی دیگر مشکل پرتاب این وسیله نقلیه نیز وجود دارد. وی ادامه می‌دهد: «شرکت فضایی «اسپیس‌ایکس» امیدوار است بتواند هزینه «استارشیپ» را تا حد زیادی کاهش دهد. موشک باربری که به نظر می‌رسد قابلیت استفاده مجدد از آن وجود دارد، در حال ساخت است. بدین ترتیب می‌توان هر وسیله نقلیه‌ای را با هر ابعادی به فضا فرستاد. شرکت «اسپیس‌ایکس» قبلا این کار را انجام داده است. اکنون نیز طرح‌های تازه‌ای برای ارتقای کار خود دارد.»
وسیله نقلیه‌ای که ساخته می‌شود، باید قابلیت هم‌دمایی داشته باشد. به عبارت دیگر، از آنجا که این وسیله روی سطوح با دمای غیرمعمولی قرار می‌گیرد، باید جنس بدنه خاصی داشته باشد. «نیلز» می‌گوید: «مریخ تنها نیمی از تابش گرمایی خورشید را نسبت به زمین دریافت می‌کند. از سوی دیگر جو سیاره سرخ آنقدر ضعیف است که نمی‌تواند گرمای زیادی را درون خود حفظ کند. گرم‌ترین روزهای مریخ دمایی در حدود دمای قله اورست دارند. در حالی که سنگ‌های روی مریخ می‌توانند تا حدود صفر درجه سانتیگراد گرم شوند، هوا بسیار سرد است.»وضعیت در ماه بسیار حادتر است. ماه با سرعت کمتری از زمین می‌چرخد. بنابراین یک روز قمری حدود ۵/۲۹ روز زمینی طول می‌کشد.
این بدان معناست که یک ماه‌نورد- یک وسیله نقلیه چندمنظوره- باید مدت زمان بیشتری را کار کند. دما در روزهای قمری می‌تواند به ۱۲۷ درجه سانتیگراد برسد. اما در شب‌های قمری دما به ۱۷۳- درجه سانتیگراد می‌رسد. علاوه بر این، فقدان جو که گرما را به صورت یکنواخت در سطح سیاره پراکنده کند، سبب می‌شود که مناطق سایه‌دار به شدت سردتر باشند، حتی در طول روز قمری. برای اینکه یک وسیله نقلیه بتواند در چنین شرایطی دوام بیاورد، باید به نحوی انرژی ذخیره کند و گرما را در طول شب قمری بدون دسترسی به منبع انرژی (خورشید) حفظ کند. از سوی دیگر، باید همچنان از گرم شدن بیش از حد در هنگام قرار گرفتن در معرض نور شدید خورشید برای مدت طولانی جلوگیری کند.
«درک‌هاجنز»، رهبر استراتژی اکتشاف ماه می‌گوید: «توانایی زنده ماندن در شب‌های بسیار سرد ماه امری بسیار مهم است. وسیله نقلیه باید کاملا توانایی تطبیق با آن شرایط را داشته باشد.»مانع دیگری که بر سر راه یک وسیله نقلیه در پیمودن ماه یا مریخ وجود دارد، تشعشعات است. اتمسفر و میدان مغناطیسی زمین همانند سپر در برابر ذرات پرانرژی پرتاب شده توسط خورشید و پرتوهای کیهانی هستند که می‌توانند بسیار آسیب‌زننده باشند و مواد را تخریب کنند. اما ماه و مریخ، هیچ‌یک چنین سپری ندارند. «جف نیلد» مدیر محصول و تجربه طراحی صنعتی جهانی در «جنرال‌موتورز» می‌گوید: «مریخ‌نوردهایی که قرار است سال‌ها بر سطح این سیاره فعالیت کنند، باید از وسایل الکترونیکی ساخته شده باشند که در برابر چنین تشعشعاتی مقاوم هستند و قطعات آنها در این شرایط آسیب نمی‌بیند.» در نهایت، ماه و مریخ دارای میدان گرانشی بسیار ضعیف‌تری نسبت به زمین هستند که می‌تواند به طور نامحسوسی بر عملکرد یک وسیله نقلیه اثر بگذارد. گرانش کمتر در واقع سبب می‌شود تا سرعت فرار از سطح سیاره بسیار کمتر باشد. «بتانی اهلمن»، دانشمند سیاره‌شناسی در موسسه فناوری کالیفرنیا می‌گوید: «باید تمام محاسبات لازم برای ساخت یک وسیله نقلیه فضایی را برای یک گرانش متفاوت از سطح زمین انجام دهیم.»
راه‌حل رسیدن به سطح مریخ یا ماه چیست؟
شرکت‌های مذکور با وجود چنین چالش‌ها و پیچیدگی‌هایی از این کار منصرف نشده‌اند و در حال تولید نمونه‌های اولیه خود هستند. «ناسا» آگهی‌های متعددی ثبت کرده است که در آنها از مردم می‌خواهد ایده‌های جدید و تازه خود در زمینه وسیله نقلیه قمری را ثبت کنند. اما هنوز هیچ پیشنهادی که کارایی داشته باشد و شرکت نیز توانایی پرداخت هزینه آن را داشته باشد، ثبت نشده است. «نیلد» می‌گوید: «هیچ‌وقت یک سیستم فضایی انسانی که فضانوردان آمریکایی را به فضا برده است، به طور ۱۰۰ درصد توسط صنعت شناخته شده پیشین ساخته نشده است. همیشه نیاز به تکنولوژی جدیدی در این زمینه احساس می‌شود.»
رقابت «جنرال‌موتورز» و «لاکهید مارتین» رقابتی جذاب است. طبق گفته «هاجنز»، ماموریت‌های «آپولو» تا ۷۰۰ درصد بازده سود سرمایه‌گذاری برای شرکای صنعتی به همراه داشته است. این شرکت‌ها نیز در صورتی که بتوانند استانداردهای لازم را رعایت کنند و از پس چالش‌های ذکر شده برآیند، سود بسیار خوبی به دست می‌آورند. این وسایل نقلیه باید همانند نمونه‌های مریخ‌نورد دیگر که هم‌اکنون نیز در حال کاوش مریخ هستند، امکان فرود مطمئن بر سطح سیاره را داشته باشند. از سوی دیگر باید قادر به جمع‌آوری نمونه برای ارسال به زمین و انجام مطالعات بیشتر باشند. نحوه طراحی کابینی که خدمه در آن حاضر می‌شوند نیز، مساله مهمی است. شرکت‌های خودروسازی باید این نکات را به بهترین نحو ممکن پیش ببرند تا نتیجه‌ای مطلوب و به صرفه به دست آید.از سوی دیگر، برخی دانشمندان چنین طراحی‌های اختصاصی برای وسیله نقلیه را صحیح نمی‌دانند و عقیده دارند باید ساختاری جامع را تهیه کرد که برای انواع وسایل نقلیه کاربرد داشته باشد. سپس می‌توان این سیستم را برای هرنوع عملیاتی چنان تغییر داد که کارا باشد. یکی از اعضای تیم‌های تحقیقاتی که چنین نظری دارد، می‌گوید: «اگر وسایل نقلیه طوری ساخته شوند که بتوان از آنها در ماموریت‌های مختلف استفاده کرد، قطعا هزینه هر پروژه و سفر بسیار کمتر خواهد بود زیرا تنها نیاز است که برخی قطعات تعویض شوند. همچنین مدت زمان کمتری نسبت به ساخت یک وسیله نقلیه به صورت کامل سپری می‌شود.»براساس این ایده، خودروهای الکتریکی که بتوانند در دمای پایین عملکرد مطلوب داشته باشند، گزینه مناسبی برای پیمودن سطح مریخ هستند. در این حالت، با وجود اختلاف فشار جو در زمین و مریخ، اجزای مهر و موم شده این خودروها تحت تاثیر فشار قرار نمی‌گیرند. این خودروها آزمایشات بسیاری را با موفقیت پشت سر گذاشته‌اند تا پا به بازار جهانی بگذارند- برخلاف مریخ‌نوردهایی که هنوز باید آزمایشات بسیاری روی آنها انجام داد تا مورد تایید قرار گیرند. با این‌حال، متخصصین «ناسا» عقیده دارند این ایده تنها در حد یک ایده باقی می‌ماند. آنها باور دارند که برای قدم گذاشتن بر سطح سیارات دیگر باید به سراغ ایده‌هایی رفت که متفاوت هستند.
لینک کوتاه :