اسکلت دروازه ماه تکمیل شد - ایستگاه بعدی ممکن است تیغ ترامپ باشد
تاریخ انتشار:
مقدمه
در یک شکل یا شکل دیگر، دروازه ماه از زمان دولت اوباما در حاشیه برنامه اکتشاف انسانی ناسا باقی مانده است.
تاریخچه و تغییرات
در آن زمان، عناصر نهایتاً به هم پیوسته در دروازه، به یک ابتکار مبهم برای به دام انداختن یک سیارک کوچک و جابجایی آن به نزدیک زمین اختصاص داشت. تحت هدایت دولت اول ترامپ، ناسا ایده سیارک را کنار گذاشت و مفهوم را به یک ایستگاه فضایی کوچک در مدار اطراف ماه تغییر داد.
مقامات ناسا برنامه دروازه ماه را با تأکید بر کارایی آن به عنوان یک نقطه استقرار یا پناهگاه امن برای فضانوردان در سفر به و از سطح ماه توجیه کردند. خدمه می‌توانستند از زمین پرتاب شوند و به نزدیکی ماه در داخل فضاپیمای اوریون ناسا سفر کنند، با دروازه ارتباط برقرار کنند و سپس به لندر قمری خود که قبلاً به این پایگاه متصل شده است، بروند.
اهداف و مزایای دروازه ماه
زمانی که برنامه‌های دروازه تقریباً یک دهه پیش شکل گرفت، مقامات ایستگاه قمری را به عنوان راهی برای کمک به لندرهای قمری در رسیدن به قطب جنوبی ماه معرفی کردند، جایی که دانشمندان معتقدند مقادیر زیادی یخ آب در ته دهانه‌های تاریک وجود دارد. در آن زمان، ناسا اعلام کرد که دروازه همچنین فضای زندگی اضافی برای فضانوردان فراتر از فضاهای نسبتاً تنگ کپسول خدمه اوریون یا لندرهای کوچک قمری ارائه خواهد داد.
ناسا دلایل دیگری نیز برای برنامه دروازه ماه ذکر کرد. این برنامه به ناسا کمک می‌کند تا تجربه‌ای در نگهداری خدمه انسانی در ۱۰۰۰ برابر فاصله از زمین نسبت به ایستگاه فضایی بین‌المللی کسب کند. طراحی دروازه تقریباً یک‌سوم وزن ایستگاه فضایی بین‌المللی است و امکاناتی برای پشتیبانی از فضانوردان در ماموریت‌هایی به مدت حداکثر ۹۰ روز خواهد داشت.
اجزای اصلی دروازه ماه
هسته دروازه ماه، که به آن عنصر قدرت و پیشرانه (PPE) گفته می‌شود، دارای پیشرانه‌های هال ۱۲ کیلوواتی است که قوی‌ترین سیستم پیشرانه الکتریکی است که تاکنون به فضا ارسال شده است. در ماموریت‌های آینده، این موتورهای سوخت‌ساز می‌توانند محموله‌های سنگین را به فضاهای عمیق منتقل کنند و به تسهیل اکتشافات انسانی به مریخ کمک کنند.
چالش‌های سیاسی و مالی
با این حال، اکنون توجیه برای دروازه ماه کمتر فنی و بیشتر سیاسی است. بسیاری از اهداف ذکر شده دیگر منطقی به نظر نمی‌رسند یا می‌توانند از طریق روش‌های دیگر تأمین شوند. ناسا اکنون از یک وسیله فرود قمری بزرگتر با سیستم پیشرانه قوی‌تر - استارشیپ اسپیس‌ایکس - استفاده خواهد کرد که مهندسان در زمان آغاز کار بر روی دروازه تصور می‌کردند.
استارشیپ و دومین لندر قمری ناسا که توسط بلو اوریجین ساخته خواهد شد، نیازی به اتصال به پایگاه مانند دروازه برای رسیدن به سطح ماه ندارند. در واقع، اتصال استارشیپ به دروازه چالش‌های خاص خود را دارد. پیشرانه‌های حرکتی دروازه برای حفظ ثبات ایستگاه با یک فضاپیمای بزرگ مانند استارشیپ طراحی نشده‌اند.
سوالات کلیدی درباره دروازه ماه
شما ممکن است بگویید که دروازه نه تنها غیرضروری است، بلکه مانعی برای اهداف ناسا است. اگر ناسا به یک پایگاه دائمی در ماه نیاز دارد، چرا آن را بر روی سطح ماه قرار ندهد؟ این سوالاتی است که برخی از ذینفعان جامعه فضایی از زمان قبل از اینکه دروازه حتی به عنوان یک مورد در بودجه ناسا مطرح شود، پرسیده‌اند.
اگر از مقامات ناسا و دیگر حامیان دروازه بپرسید که چرا این برنامه مهم است، احتمالاً پاسخی خواهید گرفت که بر طعم بین‌المللی این برنامه تأکید دارد. ناسا مسئول دو مؤلفه اول دروازه، ماژول PPE و پایگاه سکونت و لجستیک (HALO) است که اقامتگاه‌های ساده‌ای را برای حفظ خدمه اولیه ایستگاه برای حداکثر ۴۰ روز فراهم خواهد کرد.
همکاری‌های بین‌المللی
اما درست است که بیشتر قطعات مورد نیاز برای تکمیل ساخت دروازه از شرکای بین‌المللی تأمین خواهد شد. اروپا و ژاپن ماژول سکونت بزرگتری را برای اقامت فضانوردان به مدت حداکثر ۹۰ روز فراهم خواهند کرد، امارات متحده عربی توافق کرده است که یک درب هوایی بسازد تا قابلیت پیاده‌روی فضایی را به دروازه اضافه کند و کانادا در حال توسعه یک بازوی رباتیک است. آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز مسئول سیستم‌های سوخت‌گیری و ارتباطات دروازه است.
هزینه‌ها و تأخیرات
به طور کلی، شرکای بین‌المللی حدود ۶۰ درصد از هزینه توسعه و ساخت دروازه را پرداخت خواهند کرد، به گفته آمیط کشاتریا، معاون مدیر برنامه ماه به مریخ ناسا.
این به نظر یک معامله خوب برای ناسا می‌رسد، اما هنوز هم این آژانس فضایی ایالات متحده با یک صورت‌حساب سنگین مواجه است. ناسا از زمان آغاز رسمی برنامه دروازه در سال ۲۰۱۹ بیش از ۳.۵ میلیارد دلار هزینه کرده است و این آژانس مسئول عملیات و تأمین مجدد ایستگاه پس از قرارگیری در فضا خواهد بود.
در یک رویداد اخیر که توسط مرکز مطالعات استراتژیک و بین‌المللی برگزار شد، کشاتریا گفت که همکاری‌های بین‌المللی ناسا "یکی از نتایج بزرگ" برنامه ایستگاه فضایی بین‌المللی بوده است. او گفت که دروازه ماه برای "پرورش آن و اطمینان از تداوم آن" مهم است.
روش‌های دیگر همکاری
روش‌های دیگری نیز وجود دارد که شرکای بین‌المللی می‌توانند به برنامه اکتشاف انسانی ناسا کمک کنند. به عنوان مثال، اروپا در حال حاضر ماژول‌های خدماتی برای فضاپیمای اوریون می‌سازد که برای جابجایی فضانوردان به زمین و برعکس طراحی شده است. ژاپن توافق کرده است که یک خودروی روباتیک تحت فشار برای فضانوردان برای رانندگی در ماه توسعه دهد.
تمرکز برنامه آرتمیس ناسا در حال حاضر بر روی ماه است - همانطور که از زمان دولت اول ترامپ بوده است - با نگاهی به ساخت تجربه برای سفرهای انسانی آینده به سیاره سرخ. تعادل بین ماه و مریخ ممکن است در دولت دوم ترامپ تغییر کند و ابهاماتی درباره ارزش دروازه برای ناسا ایجاد کند.
تأخیرها و مشکلات مالی
در حال حاضر، دو ماژول اول دروازه برای پرتاب در پایان سال ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده‌اند. این پنج سال دیرتر از زمان‌بندی است که ناسا شش سال پیش منتشر کرد. ناسا در حال حاضر پیش‌بینی می‌کند که هزینه ساخت، پرتاب و فعال‌سازی PPE و HALO در فضا برای دولت ایالات متحده حدود ۵.۳ میلیارد دلار خواهد بود. این دو ماژول به طور مشترک بر روی راکت فالکون هوی اسپیس‌ایکس پرتاب خواهند شد.
مقامات تغییر نیازها را برای بسیاری از تأخیرها و افزایش هزینه‌ها مقصر می‌دانند. مدیران ناسا در سال ۲۰۲۰ برنامه‌های خود برای برنامه دروازه را به طور چشمگیری تغییر دادند، زمانی که تصمیم گرفتند PPE و HALO را بر روی یک راکت پرتاب کنند که باعث تغییرات عمده‌ای در طراحی‌های آنها شد.
تأیید نامزدی
جارِد آیزاکمن، نامزد ترامپ برای مدیر ناسا، در یک جلسه تأیید در کمیته بازرگانی سنا در تاریخ ۹ آوریل از تعهد به برنامه دروازه خودداری کرد. سناتور تد کروز (جمهوری‌خواه تگزاس)، رئیس کمیته، از آیزاکمن درباره دروازه ماه پرسید. کروز یکی از بزرگترین حامیان برنامه دروازه در کنگره است زیرا این برنامه توسط مرکز فضایی جانسون در تگزاس مدیریت می‌شود. اگر این برنامه پیش برود، دروازه تضمین‌کننده مشاغل متعدد در مرکز کنترل مأموریت ناسا در هیوستون در طول ۱۵ سال عمر خود خواهد بود.
آیزاکمن به کروز پاسخ داد: "این یک حوزه است که اگر تأیید شوم، دوست دارم آستین‌هایم را بالا بزنم و بیشتر بفهمم چه چیزی درست کار می‌کند؟" او ادامه داد: "فرصت‌هایی که دروازه برای ما فراهم می‌کند کدامند؟ و چالش‌ها در کجا هستند، زیرا من فکر می‌کنم دروازه یکی از اجزای بسیاری از برنامه‌ها است که از نظر مالی در حال افزایش و با تأخیر مواجه‌اند."
وضعیت دروازه
با این حال، برنامه دروازه یک دستاورد را یک هفته قبل از جلسه تأیید آیزاکمن به دست آورد. پوسته فلزی فشار برای ماژول HALO از کارخانه‌اش در ایتالیا به آریزونا ارسال شد. ماژول HALO تنها به صورت جزئی کامل است و فاقد سیستم‌های پشتیبانی زندگی و سایر سخت‌افزارهای مورد نیاز برای کار در فضا است.
در چند سال آینده، نورثروپ گرومن این زیستگاه را با آن اجزا تجهیز کرده و آن را به عنصر قدرت و پیشرانه در حال ساخت در مکسار تکنولوژی در سیلیکون ولی متصل خواهد کرد. این مرحله از مونتاژ فضاپیما، همراه با آزمایش‌های پیش از پرتاب، معمولاً مشکلاتی را کشف می‌کند که می‌تواند هزینه‌ها را افزایش دهد و تأخیرهای بیشتری را به همراه داشته باشد.
گفت‌وگو با مدیر برنامه دروازه
اخیراً با جان اولانسون، مهندس بیومکانیک و کنترل‌کننده پرواز فضایی که اکنون برنامه دروازه را در مرکز فضایی جانسون مدیریت می‌کند، گفت‌وگو کرد. متن گفت‌وگوی ما با اولانسون در زیر آمده است. این متن به طور جزئی برای وضوح و اختصار ویرایش شده است.
: ماژول HALO از ایتالیا به آریزونا رسیده است. مرحله بعدی چیست؟
اولانسون: این ماژول HALO از نظر ساختاری و ثانویه در تالس آلنیا اسپیس در ایتالیا تلاش زیادی را متحمل شده است. این بیشتر تمرکز آنها بر روی آماده‌سازی وسیله برای ارسال به آریزونا بود. اکنون که در آریزونا است، نورثروپ در حال راه‌اندازی آن در تأسیسات خود در گیلبرت است تا بتواند همه سیستم‌های مورد نیاز برای اجرای ماموریت‌هایی که می‌خواهیم انجام دهیم، حفظ ایمنی خدمه و تسهیل علم مورد نظر ما را تجهیز کند. بنابراین، اگر شما یک فضاپیمای استاندارد را در نظر بگیرید، شما همه قابلیت‌های فرمان و کنترل، سیستم‌های آوینیک، کامپیوترها، مدیریت شبکه و همه چیزهایی که برای کنترل وسیله نیاز دارید، خواهید داشت. شما قابلیت‌های توزیع قدرت خود را خواهید داشت. HALO به عنصر قدرت و پیشرانه متصل می‌شود و قابلیت توزیع قدرت اصلی را برای کل ایستگاه فراهم می‌کند. بنابراین همه اینها بخشی از HALO خواهد بود. شما سیستم‌های حرارتی استاندارد برای خنک‌سازی فعال خواهید داشت. شما سیستم‌های کنترل محیطی وسیله را که نیاز به نصب دارند، خواهید داشت، [همراه با] برخی از دیگر سیستم‌های خدمه که می‌توانید تصور کنید، از نورپردازی، مهار، کمک‌های حرکتی، و همه انواع مختلف سیستم‌های خدمه. سپس، البته، همه جنبه‌های علمی ما. بنابراین ما قفسه‌های بارگذاری، هم داخلی و هم مکان‌های بارگذاری خارجی خواهیم داشت که در دسترس خواهیم داشت، بنابراین تقریباً تمام سیستم‌های مختلفی که برای یک فضاپیمای انسانی نیاز دارید.
: آخرین وضعیت عنصر قدرت و پیشرانه چیست؟
اولانسون: PPE در فعالیت‌های مونتاژ و ادغام خود به خوبی پیش می‌رود. سیلندر مرکزی با مخازن پیشرانه یکپارچه شده است... ماژول پیشرانه در وضعیت خوبی است. آنها در حال کار بر روی قفسه‌های آوینیک مرتبط با آن فضاپیما هستند. بنابراین، با هر دو وسیله، ما واقعاً در تلاش هستیم تا مونتاژ را در سال آینده به پایان برسانیم تا بتوانیم به آزمایش فضاپیمای یکپارچه در آن زمان برسیم.
: چه چیزی در مسیر بحرانی برای رسیدن به سکوی پرتاب است؟
اولانسون: فعالیت‌های مونتاژ و ادغام واقعاً کلید ما هستند. این برای رسیدن به آزمایش کامل سطح وسیله است. همه فعالیت‌های مختلفی که در حال کار بر روی آنها در سراسر وسایل هستیم، پیشرفت‌های معناداری دارند. بنابراین، این بستگی به این دارد که همه آنها را جمع‌آوری کرده و مونتاژ و ادغام را در توالی‌های مناسب انجام دهیم، بنابراین ما بتوانیم وسایل را به شکلی که نیاز داریم، کنار هم قرار دهیم و به نقطه‌ای برسیم که واقعاً بتوانیم وسایل را روشن کنیم و تمام آزمایش‌هایی که نیاز داریم را انجام دهیم. واضح است که نرم‌افزار بخشی کلیدی از این فعالیت توسعه است، وقتی که وسایل را روشن می‌کنیم، اطمینان حاصل کنیم که می‌توانیم تمام کارهای کنترلی را که برای آن وسایل نیاز داریم، انجام دهیم.
: وضعیت پیشرانه‌های الکتریکی برای PPE چیست؟
اولانسون: اولین آن واقعاً قبلاً تحویل داده شده است، بنابراین ما فرصت خواهیم داشت که، همانطور که گفتم، آزمایش پذیرش را برای آنها انجام دهیم. سایر واحدهای پروازی بلافاصله پس از اولین واحد تحویل داده شده خواهند رسید. آنها از آزمایش پذیرش خود عبور خواهند کرد و سپس به مکسار تحویل داده خواهند شد، همانطور که گفتم، برای ادغام در PPE. بنابراین، این کار در حال حاضر در حال پیشرفت است. [عنصر قدرت و پیشرانه دارای سه پیشرانه هال ۱۲ کیلوواتی است که با سوخت زنون تولید شده‌اند و چهار پیشرانه کوچک‌تر ۶ کیلوواتی.]
: دفتر حسابرسی دولت (GAO) سال گذشته نگرانی‌هایی را در مورد حفظ وزن دروازه در محدوده قابلیت راکت آن مطرح کرد. آیا در این مورد پیشرفتی حاصل شده است؟ آیا نیاز به حذف اجزای ماژول HALO و پرتاب آنها در یک مأموریت آینده خواهید داشت؟ آیا پنجره‌های پرتاب خود را محدود خواهید کرد تا فقط در کم‌هزینه‌ترین مسیرها پرتاب کنید؟
اولانسون: ما در حال کار بر روی طرح هستیم. اکنون که ما دو وسیله را به طور مشترک پرتاب می‌کنیم، در حال کار بر روی مدیریت وزن هستیم. مدیریت وزن همیشه یک مسئله در توسعه فضاپیما است، بنابراین برای ما نیز تفاوتی ندارد. تمام چیزهایی که توصیف کردید، همه دکمه‌هایی هستند که در فضای تجاری ما در حال پیشرفت هستند، اما اساساً، ما در حال تلاش برای طراحی بهینه‌ترین فضاپیما هستیم که می‌توانیم، اول. بنابراین، این بخش کلیدی است. وقتی که تمام اجزا تحویل داده شدند، می‌توانیم وزن را در سراسر آن اجزا اندازه‌گیری کنیم، بفهمیم وزن یکپارچه ما چگونه به نظر می‌رسد و چندین گزینه مختلف برای اطمینان از اینکه بتوانیم مأموریتی که نیاز داریم را اجرا کنیم، داریم. همه اینها به مرور زمان بر اساس تأثیرات موجود متعادل خواهند شد. نیازی به اتخاذ بسیاری از این تصمیمات در حال حاضر نیست. آنهایی که از نظر طراحی نیاز است، ما قبلاً گرفته‌ایم. آنهایی که برای تسهیل تصمیمات آینده نیاز است، ما همه آنها را قبلاً گرفته‌ایم. بنابراین، واقعاً، آنچه که ما در حال کار بر روی آن هستیم، توانایی اتخاذ تصمیمات لازم برای پرواز وسیله به شکلی که نیاز داریم، برای رسیدن به NRHO [مدار هالو نزدیک مستطیلی، مداری بیضوی در اطراف ماه] و سپس توانایی اجرای مأموریت‌های آرتمیس در آینده است.
: GAO همچنین درباره مشکلی با قابلیت کنترل دروازه با چیزی به سنگینی استارشیپ که به آن متصل است، بحث کرد. آخرین وضعیت آن مشکل چیست؟
اولانسون: ما تعدادی ریسک مختلف را که به عنوان یک برنامه با آن کار می‌کنیم، بررسی می‌کنیم، همانطور که انتظار دارید. ما به بررسی تمام امکانات ادامه می‌دهیم و آنها را با دقت بررسی می‌کنیم. این کار ما است که بتوانیم این کار را به طور روزانه انجام دهیم. با مسئله کنترل دسته [که GAO مطرح کرد]، ما در ارزیابی‌های اولیه‌ای از آنچه که تأثیرات بالقوه می‌تواند از وسایل بازدیدکننده باشد، نه فقط هر وسیله‌ای بلکه هر وسیله بازدیدکننده، بودیم. ما یک ایستگاه فضایی کوچک‌تر از ISS هستیم، بنابراین اطمینان از اینکه ما تأثیرات شلیک پیشرانه‌ها را در هنگام نزدیک شدن وسایل به ایستگاه و تأثیرات مرتبط با آنها درک می‌کنیم، جایی است که آن گفت‌وگوی کنترل دسته آغاز شد.
اتوبوسی که مکسار معمولاً طراحی می‌کند، به طور کلی نیازی به برخورد با اتصال ندارد. بخشی از آنچه که ما انجام داده‌ایم، کار بر روی راه‌هایی است که می‌توانیم از قابلیت‌هایی که قبلاً در آن فضاپیما ساخته شده‌اند به طور متفاوتی استفاده کنیم تا قدرت کنترلی که نیاز داریم را در زمان برخورد وسایل بازدیدکننده فراهم کنیم و همچنین با وسایل بازدیدکننده و طراحی آنها کار کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که تأثیرات آنها بر ایستگاه به حداقل می‌رسد. بنابراین، ترکیب این دو به طور کلی، در سال گذشته از زمان انتشار آن گزارش، جایی که ما هستیم را از نظر قابلیت کنترل دسته بهبود بخشیده است. ما هنوز کارهای پیشرو برای بستن تمام موارد بالقوه مختلفی که وجود دارد، داریم. ما به کار بر روی آنها ادامه خواهیم داد. این کار استاندارد پیشرو است، اما ما توانسته‌ایم برخی به‌روزرسانی‌ها، به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری، به‌روزرسانی‌های مدیریتی و به‌روزرسانی‌های منطقی انجام دهیم که واقعاً به ما اجازه می‌دهد تا دسته را به طور مؤثر کنترل کنیم و مقدار درست قدرت کنترلی برای اتصالات و جداشدن‌هایی که برای مأموریت‌ها نیاز داریم، داشته باشیم.