ماموریت کپستون ناسا، راه‌گشای مسیر جدید به سوی ماه، پرتاب شد

امروز بعدازظهر در ساعت ۱۴:۲۵ به وقت ایران، فضاپیمایی کوچک متعلق به ناسا به نام کپستون (CAPSTONE) که به اندازه مایکروفر است، سفری چهار ماهه به مقصد ماه را آغاز کرد. این فضاپیما درنهایت خود را به مدار منحصربه‌فرد و کشیده‌ای به دور ماه تزریق خواهد کرد که پیش‌تر هیچ مأموریتی از ناسا بدان وارد نشده است.

هدف فضاپیمای جدید ساده است:‌ آزمودن این مدار به‌خصوص و چگونگی گردش در آن؛ زیرا این همان مداری است که فضانوردان مقیم ماه می‌توانند در آینده استفاده کنند. این مسیر منحصربه‌فرد، «مدار هاله راست‌خط نزدیک» یا به اختصار NRHO نام دارد و مسیر ویژه‌ی هفت روزه‌ای است که فضاپیماها می‌توانند در اطراف ماه بپیمایند. این مدار، وسایل نقلیه را به‌مدت یک روز نسبتاً به سطح ماه نزدیک و سپس در ۶ روز آینده از ماه دور می‌کند.

ناسا درحال بررسی برای استفاده از NRHO برای برنامه آرتمیس خود است؛ پروژه‌ای بلندپروازانه که قصد دارد پس از تقریباً ۵۰ سال، نخستین انسان‌ها را به ماه بازگرداند. درطول یک دهه‌ی آینده، ناسا می‌خواهد در اطراف ماه ایستگاه فضایی جدیدی به نام گیت‌وی بسازد؛ مکانی که به‌عنوان سکوی آموزشی و محل زندگی برای فضانوردان آتی که به سطح ماه می‌روند، به‌کار خواهد رفت. سازمان فضایی آمریکا قصد دارد گیت‌وی را در مسیر کشیده‌ی یادشده به دور ماه قرار دهد.

ازآنجا که ناسا پیش‌تر هیچ فضاپیمایی را به این مدار نفرستاده است، هیچ تجربه‌ای در مورد نحوه‌ی کار با وسیله‌ی نقلیه در آنجا ندارد؛ درنتیجه مأموریت جدید قصد دارد به‌عنوان راه‌گشا عمل کند. همچنین می‌توان آن را نخستین مأموریت کل برنامه آرتمیس در نظر گرفت. کپستون آغازگر برنامه‌ی پیچیده‌ای است که ممکن است پس از بیش از نیم‌قرن به گام‌برداشتن دوباره‌ی انسان روی ماه ختم شود.

وقتی فضانوردان درجریان برنامه آپولو به ماه رفتند، مسیرشان به ماه خطی کمابیش مستقیم برفراز موشکی عظیم به نام ساترن ۵ بود. مسافران ماه به‌محض رسیدن به مقصد، خود را در مداری نسبتاً دایره‌ای به دور ماه قرار دادند که آن‌ها را به فاصله‌ی تقریباً صد کیلومتری از سطح رساند. بدین ترتیب، فضانوردان توانستند نسبتاً سریع روی سطح قمری فرود آیند و به مدار ماه بازگردند.

الوود آگاسید، نایب‌رئیس برنامه‌ی فناوری فضاپیمای کوچک در مرکز تحقیقات ایمز ناسا به خبرگزاری ورج می‌گوید: «رویکرد یادشده فضانوردان را سریع به ماه برد؛ اما به منابع زیادی نیاز داشت. یکی از مواردی که متأسفانه باید در رابطه با فرستادن فضاپیما و تجهیزات به ماه درنظرداشته باشید، این است که استفاده از آن رویکرد عادی به حجم چشمگیری سوخت نیاز دارد.»

ناسا با برنامه آرتمیس می‌خواهد رویکردهای جدیدی را برای اکتشاف ماه امتحان کند. با استقرار گیت‌وی در مدار هاله راست‌خط نزدیک، ایستگاه فضایی قمری به فاصله‌ی ۱۶۰۰ کیلومتری از قطب جنوب ماه خواهد رسید و هر هفته تا مسافت ۷۰ هزار کیلومتر از قطب دیگر دور خواهد شد. فاصله‌ی این گذر نزدیک در مقایسه با مسافتی که فضانوردان آپولو باید برای رسیدن به سطح می‌پیمودند، بسیار بیشتر است. بااین‌حال مسیر جدید مزایای مهمی ارائه می‌دهد.

فضاپیما در NRHO دارای یک خط دید ثابت به زمین است که امکان ارتباط مداوم را فراهم می‌کند؛ درحالی‌که فضانوردان آپولو از این مزیت بی‌بهره بودند. هنگامی که آن‌ها در مدار ماه قرار داشتند، از سمت پنهان ماه گذر می‌کردند و درطول هر گردش به‌مدت تقریباً یک ساعت ارتباط با زمین را از دست می‌دادند.

شاید بزرگ‌ترین مزیت NRHO این است که ماندن در آن به اندازه‌ی گردش در مدار دایره‌ای به دور ماه نیازمند سوخت نیست. ازآنجاکه این نوع مسیر به مدار سه‌جسم معروف است، فضاپیماها در آن تحت تأثیر نیروی گرانشی زمین، خورشید و ماه قرار دارند؛ درنتیجه‌ی این کشش متعادل‌کننده، NRHO مسیری نسبتاً پایدار برای حفظ فضاپیماها در آن است و به صرف سوخت زیاد برای ماندن در مسیر یا حرکت به سمت سطح نیاز ندارد.

کریس بیکر، مدیر برنامه فناوری فضاپیمای کوچک ناسا در جریان کنفرانسی مطبوعاتی گفت: «مزیت خالص NRHO این است که ورود به آن و خروج از آن به سوخت کم نیاز دارد.» بیکر قرار داشتن فضاپیما در این مدار را گردش در نقطه‌ی تعادلی بین کشش گرانشی زمین و کشش گرانشی ماه توصیف می‌کند.

داشتن این تعادل مهم است و ناسا می‌خواهد دریابد چه زمانی کشش زمین در مدار بیشتر می‌شود و چه زمانی ماه شروع به کشیدن بیشتر فضاپیما می‌کند. کپستون درباره‌ی نوع مانورهای مورد نیاز و زمان روشن‌کردن پیشرانه‌ها به‌منظور نگه‌داشتن فضاپیما در مسیرش، تجربه‌ای آنی به تیم مأموریت می‌دهد.

با کپستون ناسا همچنین قرار است مسیری نسبتاً طولانی‌تر برای رسیدن به ماه را آزمایش کند. ازآنجاکه این فضاپیما بسیار کوچک است، فضای زیادی برای نگه‌داری سوخت ندارد؛ هرچند تا آنجا که امکان داشته، با سوخت پر شده است. آگاسید می‌گوید: «کپستون فضاپیمای نسبتاً متراکمی است؛ بیشتر بدین دلیل که سامانه‌ی پیش‌رانش آن مقدار زیادی از جرم و حجم فضاپیما را اشغال کرده است.» این فضاپیما همچنین از نیوزیلند برفراز موشک نسبتاً کوچکی به نام الکترون که ساخت شرکت هوافضای راکت‌لب است، پرتاب شد. هرچند الکترون به کمک بوستری به نام فوتون نیروی رانش بیشتر فراهم می‌کند، درمقایسه با موشک غول‌پیکری مانند ساترن ۵ سوخت چندانی برای مصرف ندارد.

درنتیجه درطول چهار ماه آینده، کپستون ازطریق مسیری به نام انتقال به ماه بالستیک یا به اختصار BLT به ماه خواهد رسید. فضاپیما با استفاده از نیروی گرانشی خورشید، از منظومه‌ی زمین و ماه دور و دورتر می‌شود تا وقتی به نقطه‌ای برسد که بتواند خود را به NHRO تزریق کند. پیمودن این مسیر به سوخت بسیار کمتری نیاز دارد؛ اما تکمیل آن نیازمند صرف زمان بیشتر است.

کپستون قرار است ۱۳ نوامبر (۲۲ آبان) به NHRO برسد. فضاپیما به مدت دست‌کم ۶ ماه در آنجا خواهد ماند و به ناسا امکان خواهد داد تا داده‌های مهم درباره‌ی این مسیر قمری را جمع‌آوری کند. سازمان فضایی همچنین قصد دارد قابلیت ناوبری جدیدی را آزمایش کند که فضاپیما با استفاده از آن تلاش خواهد کرد موقعیت و سرعت خود در فضا را تعیین کند. بدین ترتیب، فضاپیما به دریافت فرمان‌های کمتر از روی زمین نیاز دارد؛ قابلیتی که ممکن است برای اکتشافات میان‌سیاره‌ای آینده مفید باشد.

وقتی مأموریت کپستون به پایان برسد، ناسا فضاپیما را به مسیر برخورد به سطح ماه خواهد فرستاد. نجود مرنسی، رئیس واحد برنامه‌ریزی مأموریت‌های اکتشافی در مرکز فضایی جانسون ناسا می‌گوید: «مزایای NRHO واضح است و ما از دیدن آزمایش کپستون و تأیید این مدار برای نخستین‌بار هیجان‌زده هستیم.»