ناسا پایگاه قمری خود را کجا احداث خواهد کرد؟

ناسا قصد دارد یک پایگاه فضایی انسانی در نزدیک قطب جنوب ماه تأسیس کند. این پایگاه به گفته‌ی برخی «اولین جای پای محکم بشر در سطح قمری» محسوب می‌شود. اجزای اصلی این اردوگاه قمری که ناسا به آن کمپ اصلی آرتمیس می‌گوید شامل یک ماه‌نورد بدون فشار برای جابه‌جایی فضانوردان مجهز به لباس‌های فضانوردی در مسافت‌های کوتاه در اطراف کمپ، یک سطح‌نورد با کابین تحت‌فشار برای انجام مأموریت‌هایی طولانی مدت و به‌دور از کمپ اصلی و البته محلی برای اسکان هم‌زمان چهار فضانورد است.

این سکونتگاه به‌دور از خانه به زیرساخت‌های دیگری مانند تجهیزات ارتباطی، الکتریسیته، سپرهای حفاظتی تشعشعاتی، مدیریت پسماند و فضای انبار نیاز دارد. طراحان ناسا می‌گویند وجود این امکانات برای پشتیبانی از اسکان بلندمدت انسان در قمر زمین ضروری است. طراحی این پایگاه قمری به‌گونه‌ای است که امکان انجام بازدید‌های مکرر و توسعه‌ی آن در دهه‌های آتی وجود دارد.‌ جست‌وجوی بهترین قسمت ماه برای تأسیس کمپ فضایی از یک قاعده‌ی کلی تبعیت می‌کند: «موقعیت، موقعیت، موقعیت»!

طراحان مأموریت ناسا در جست‌وجوی مکانی هستند که در آن دسترسی به انرژی خورشیدی آسان بوده و امکان برقراری ارتباط مستمر با زمین نیز فراهم باشد. این منطقه همچنین باید دارای شیب ملایم باشد تا امکان دسترسی به نواحی اطراف به‌خصوص نواحی همیشه‌درسایه یا در اصطلاح فضایی PSR نیز وجود داشته باشد. محققان معتقدند که این نواحی همیشه‌درسایه ممکن است حاوی منابع آب یخ‌زده باشند. در این‌صورت امکان استخراج یخ و فرآوری آن به‌منظور تولید اکسیژن، آب و سوخت پیشرانه‌ها وجود خواهد داشت.

نواحی همیشه‌درسایه به نواحی اطراف قطب‌های شمال و جنوب ماه گفته می‌شود که هیچگاه نور خورشید را به‌صورت مستقیم دریافت نمی‌کنند از این‌ رو به‌شدت سرد بوده و دمای آن‌ها ممکن است بین منفی ۲۴۸ تا منفی ۲۰۳ درجه‌ی سانتی‌گراد باشد.

بااین‌حال فراوانی توزیع آب یخ‌زده در این نواحی به‌چه صورت است؟ آیا یخ کافی در ماه وجود دارد و آیا امکان دسترسی به آن وجود خواهد داشت؟ این‌ها سؤالاتی هستند که محققان پیش از شروع مأموریت‌های آتی باید به آن‌ها جواب دهند. به‌تازگی تلاش‌های تحقیقاتی جالبی درباره موقعیت‌یابی محل احداث کمپ آرتمیس انجام گرفته است؛ اما محققان باید به‌دنبال محلی باشند که بهترین ترکیب از ویژگی‌های گفته‌شده را داشته باشد.

منطقه Shackleton-de Gerlache Ridge ناحیه‌ای ارزشمند است. درحالی‌که هیچ مکانی روی ماه به‌طور مداوم تحت تابش خورشید نمی‌ماند، سه نقطه روی لبه‌ی آن به‌طور کلی در بیش از ۹۰ درصد از سال روشن هستند. این نقاط توسط فرورفتگی‌های توپوگرافیکی احاطه شده‌اند که هرگز نور خورشید بر آن‌ها نمی‌تابد.

هولی براون، محقق کالج زمین و اکتشاف فضایی در دانشگاه ایالتی آریزونا و همچنین تکنسین تحقیقاتی دوربین‌های مدارگرد شناسایی ماه (به‌ اختصار LROC) است. سیستم یادشده درواقع ترکیبی از سه دوربین قدرتمند نصب‌شده روی مدارگرد شناسایی ماه است. این مدارگرد از سال ۲۰۰۹ در حال گردش به‌دور ماه است.

براون و همکاران او به‌تازگی به اطلاعات جالبی در مورد پتانسیل نواحی همیشه‌درسایه‌ی ماه کسب کرده‌اند و یافته‌های خود را در نسخه‌ی ماه مه ژورنال ایکاروس منتشر کرده‌اند. مشاهدات ترکیبی آن‌ها نشان می‌دهد که وجود ذخایر آبی در ماه بیش از برآوردهای اولیه است. همچنین جمع‌آوری حدود ۱۰ مجموعه داده‌ی سنجش از دور از ۶۵ ناحیه‌ی همیشه درسایه‌ی ماه نشان می‌دهد که علاوه بر آب ۱۰ نوع مولکول ناپایدار دیگر در این نواحی وجود دارد. تخمین‌های انجام‌شده توسط براون و همکاران او یک نوع رتبه‌بندی از مناطق همیشه‌درسایه در زمینه‌ی ناپایداری مولکول‌ها، دانه‌بندی و تناژ ذخایر آب یخ‌زده ارائه می‌دهد که می‌تواند برای اولویت‌بندی نواحی مساعد معدن‌کاوی به‌کار آید.

تحقیقات ما یک ارزیابی نسبی از منابع ارزشمند موجود در نواحی همیشه‌درسایه‌ی ماه فراهم می‌کند که از آن‌ها می‌توان برای راهنمایی مأموریت‌های قمری بعدی به‌خصوص مأموریت‌های مدارگردی استفاده کرد. ما نواحی با بیشترین ذخایر را شناسایی کرده‌ایم، بااین‌حال دسترسی به آن‌ها چندان راحت نیست.

از طرف دیگر لزوم گردآوری داده‌های مداری درمورد شکل و ساختار نواحی همیشه‌درسایه، توزیع افقی و عمودی مواد فرار و میزان دسترس‌پذیر بودن این ذخایر بیش از پیش احساس می‌شود. نکته‌ی مهم بعدی پیشرفت تکنولوژيک تجهیزات است تا انجام مأموریت در شرایط دشوار این نواحی ممکن شود. براون می‌گوید دسترسی به این اطلاعات قبل از آغاز هر نوع مأموریت فرود در این نواحی دور از دسترس حیاتی است.

یافته‌های مطالعه‌ی براون و تیم تحقیقاتی او به شناسایی هشت ناحیه‌ی همیشه‌درسایه با بالاترین پتانسیل وجود ذخایر منجر شده است. آن‌ها معتقدند که دهانه‌ی فوستینی که یک دهانه‌ از نوع برخوردی در نزدیک قطب جنوب ماه است بالاترین شانس وجود ذخایر آب‌یخ زده را در سطح ماه دارد. همچنین طبق برآوردهای این گروه تحقیقاتی دهانه‌ی هاورث در قطب جنوب ماه بیشترین تناژ سطح یخ‌زده را دارد. دهانه‌ی کابیوس در ۱۰۰ کیلومتری قطب جنوب نیز بیشترین مقدار هیدروژن زیرسطحی را به‌خود اختصاص داده است. در نهایت دانشمندان دریافته‌اند که ذخایر آب یخ‌زده زیرسطحی از لحاظ ابعادی به‌ مراتب بیشتر از سطوح یخ‌بسته هستند.

براون در این ارتباط می‌گوید:

با این‌که ما در گزارش خود نشان دادیم کدام نواحی همیشه‌درسایه از لحاظ سنجش ذخایر فرار شرایط مناسبی برای اکتشاف دارند؛ اما برای انجام اطمینان‌بخش یک مأموریت فرود در این شرایط سخت به داده‌های مداری و رباتیک و همچنین به تجربیات انسانی بیشتری روی سطح ماه نیاز داریم.

شرایط ایده‌آل برای انجام فعالیت‌های اکتشافی مستمر شامل سطوح تقریباً مسطح، تابش نور خورشید برای تولید برق و امکان برقراری ارتباط برخط و مستقیم با زمین می‌شود. همه‌ی این ویژگی‌ها باید در یک ناحیه با فاصله‌ی معقول از ذخایر آب‌ یخ‌زده وجود داشته باشد.

براون اظهار می‌کند که ناسا و شرکت‌های فضایی-تجاری وابسته به آن در آینده ربات‌های سطح‌نشین را در قطب جنوب ماه و در بهترین مکان ممکن یعنی نواحی با بیشترین زمان تابش نور خورشید در طول سال مستقر خواهند کرد.

قطب جنوب ماه یکی از جذاب‌ترین مکان‌ها در کل منظومه‌ی شمسی است. این موزاییک از دوربین مدارگرد شناسایی ماه ناسا به دست آمده است.

خط‌الرأس شکلتون دوگرلچ هدف اصلی مد نظر ما برپایه‌ی تلقی براون خواهد بود. این خط‌ا‌لرأس که بین دهانه‌های دوگرلچ و شکلتون واقع شده در بیشتر مواقع درمعرض تابش نور خورشید قرار دارد و به‌عنوان یکی از مکان‌های بالقوه‌ی فرود در مأموریت‌های سرنشین‌دار و رباتیک ناسا از جمله مآموریت آرتمیس ۳ محسوب می‌شود. گفتنی است آرتمیس ۳ اولین مأموریت فرود سرنشین‌دار از سری برنامه‌ی فضایی آرتمیس است که برای سال ۲۰۲۵ یا ۲۰۲۶ برنامه‌ریزی شده است. آرتمیس۳ اولین مأموریت سرنشین‌دار به ماه بعد از مأموریت فرود آپولو۱۷ در سال ۱۹۷۲ خواهد بود.

اطراف دهانه‌ی دوگرلچ ایده‌آل‌ترین مکان برای فرود فضاپیماها است. این مکان در نزدیکی دو ناحیه‌ی همیشه‌درسایه با احتمال بالای وجود مواد یخ‌زده قرار دارد، همچین دسترسی کافی به ارتباط زمینی و نزدیکی به منابع انرژی خورشیدی و وجود شیب‌های ملایم بین نواحی درمعرض تابش و منابع بالقوه‌ی آب یخ‌زده از دیگر مزیت‌های این ناحیه محسوب می‌شود.

اگر همه‌چیز طبق برنامه پیش برود دانشمندان به اطلاعات ارزشمندی درمورد مکان برپایی پایگاه‌های تحقیقاتی ازجمله‌ پایگاه وسیع چین در ماه که با کمک روسیه در حال طراحی آن است دست پیدا خواهند کرد. چین برنامه‌های فضایی متعددی برای اکتشاف ماه در سال‌های آینده درنظر گرفته است که هدف از آن‌ها احداث پایگاه تحقیقات قمری بین‌المللی (به‌اختصار ILRS) در قطب جنوب ماه در دهه‌ی ۲۰۳۰ است. چین و روسیه از سال گذشته در حال طراحی جزئیات برنامه‌های فضایی خود هستند.

همچنین اواخر امسال قرار است روسیه فضاپیمای لونا ۲۵ را به‌سمت ماه پرتاب کند. این فضاپیما یک کاوشگر رباتیک است که به اکتشاف نواحی قطب جنوب قمر زمین خواهد پرداخت. لونا ۲۵ اولین مأموریت از پروژه‌ی لونا محسوب می‌شود که از سوی روسیه در آینده‌ی نه‌چندان دور با هدف اکتشاف ماه آغاز خواهد شد.

تصویری ترسیمی از ShadowCam، ابزاری در ناسا که توسط دانشگاه ایالتی آریزونا ساخته شده و روی مدارگرد کره‌ای پث‌فایندر پرواز خواهد کرد.

یکی دیگر از ابزارهای اکتشاف ماه که در آینده‌ی نزدیک شروع به‌کار خواهد کرد شدوکم (ShadowCam) است که توسط دانشگاه ایالتی آریزونا طراحی شده و قرار است سوار بر مدارگرد کره‌ای مشابه پث‌فایندر به‌نام دانوری به‌‌سوی ماه پرتاب شود. دانوری اولین مأموریت قمری مؤسسه‌ی تحقیقات فضایی کره است که آگوست امسال (تابستان ۱۴۰۱ خورشیدی) توسط راکت فالکون ‌۹ متعلق به شرکت اسپیس ایکس پرتاب خواهد شد.

هدف از توسعه‌ی این دوربین پیشرفته، مطالعه‌ی جزئیات نواحی همیشه‌درسایه‌ی ماه است. حساسیت این دوربین ۲۰۰ برابر نمونه‌های پیشین ازجمله دوربین مدارگرد شناسایی ماه است.

مارک رابینسون از دانشگاه ایالتی آریزونا و بازرس ارشد دوربین‌های شدوکم و مدارگرد شناسایی ماه می‌گوید هدف از طراحی شدوکم طبقه‌بندی توزیع و فراوانی آب یخ‌زده در قطب‌های ماه است.

یکی از اهداف علمی مأموریت شدوکم تهیه‌ی داده‌های خطرسنجی و ترددپذیری در نواحی همیشه‌درسایه برای مأموریت‌های اکتشافی قطب‌های ماه است. براون در این ارتباط می‌گوید:

داده‌های شدوکم در کنار دیگر داده‌های مداری یک منبع باارزش برای شناسایی مکان‌های فرود احتمالی مأموریت‌های اکتشافی و مأموریت بازگشت انسان به ماه است.

براون معتقد است این داده‌ها می‌تواند برای مکان‌یابی احداث پایگاه‌های قمری استفاده شود. او ادامه می‌دهد:

تعداد مأموریت‌های برنامه‌ریزی‌شده‌ی مداری و فرودی برای ماه آن‌چنان زیاد است که حساب آن حتی از دست من هم دررفته است. اما بله ما در ده سال آینده به داده‌های باارزشی در مورد نواحی همیشه‌درسایه و قطب‌های ماه دست پیدا خواهیم کرد و من در این مورد بسیار هیجان‌زده هستم.

ایالات متحده تنها کشور دنیا با هدف و برنامه پیرامون ایجاد پایگاه تحقیقاتی در ماه نیست. چین و روسیه هم مشغول بررسی ساخت ایستگاه تحقیقاتی قمری در قطب جنوب ماه تا دهه‌ی ۲۰۳۰ هستند.

به‌باور ایان کراوفورد، استاد علوم سیاره‌ای و اخترزیست‌شناسی در کالج بیرکبک لندن، یک اجماع کلی پیرامون این نکته وجود دارد که قطب جنوب ماه از لحاظ موقعیتی به‌دلیل تابش تقریباً مداوم نور خورشید و نزدیکی به نواحی همیشه‌درسایه بهترین موقعیت ممکن است.

کراودفور در مورد دلایل علمی ادامه‌ی اکتشاف رباتیک و انسانی در ماه از جمله فرصت‌های جغرافیایی و مطالعات اخترزیست‌شناسی می‌گوید: «در حالت ایده‌آل این برنامه‌های فضایی در ماه درنهایت منجر به تأسیس پایگاه‌هایی شبیه به پایگاه‌هایی تحقیقاتی موجود در قطب جنوب زمین خواهد شد که می‌توان از آن‌ها به‌منظور پشتیبانی از فعالیت‌های مطالعاتی گسترده‌تر استفاده کرد.»

کراوفورد امیداوار است از شدت گرفتن رقابت بین ایالات‌متحده و هم پیمانان او در توسعه‌ی برنامه‌ی آرتمیس با روسیه و چین بر سر منابع محدود قطب جنوب ماه پرهیز شود. او توضیح می‌دهد: «من فکر می‌کنم باید از یک رقابت فضایی دیگر تاحد ممکن خودداری شود. اگرچه درحال‌حاضر چشم‌انداز خوبی برای همکاری بین قدرت‌های فضایی نمی‌توان متصور شد.»

با این‌که پیش از این همکاری کشورهای پیشرو در اکتشافات فضایی چندان محتمل به‌نظر نمی‌رسید؛ اما در سایه‌ی شرایط فعلی جهانی فرصت‌ همکاری تقریباً از بین رفته است. بااین‌حال کراوفورد می‌گوید: «با وجود مشکلات فعلی هنوز فکر می‌کنم که ما باید برای تأسیس یک پایگاه بین‌المللی در ماه تلاش کنیم. عقیده‌ی من در این‌ مورد در ۲۰ سال گذشته چندان تغییر نکرده است.»