سیرزمانی مهاجرت انسان به فضا

از دیرباز انسان تمایل زیادی به کشف اعماق فضا داشته و امروزه در مرحله‌ای است که می‌تواند به فضا سفر کند. در حال حاضر تعدادی از شرکت‌های خصوصی و عمومی فضایی در حال آماده‌سازی برای Space Race 2.0 هستند، Space Race 2.0 یک رقابت بسیار پرهزینه است که انسان را به کشف پاسخ‌هایی در مورد کیهان و اکتشاف سرزمین‌های جدید برای نوع بشر نزدیک‌تر می‌کند.

اگرچه این شرکت‌ها هنوز در حال رقابت هستند؛ اما تغییر اولویت‌ها و بودجه‌های محدود، پیشتازی ناسا در اکتشافات منظومه‌ی شمسی و فراتر از آن را زیر سؤال برده است. در حال حاضر، سازمان‌های خصوصی مثل اسپیس‌ایکس و ویرجین گلکتیک سرمایه‌ی زیادی برای مهندسی موشک‌های سریع‌تر، بزرگ‌تر و بهتر در نظر گرفته‌اند.

این خبر خوبی است؛ زیرا اگر انسان‌ به‌دنبال زندگی روی سیاره‌های دیگر یا یک سیاره‌ی جدید باشد، باید امروز بیشتر تلاش کند. مهندسان و دانشمندان باید به توسعه‌ی سیستم‌های پشتیبانی از زندگی بپردازند، منابع مطمئن آب و سوخت را پیدا کنند، بتوانند بر آثار منفی زندگی فضایی بر بدن غلبه کنند و راه سریع‌تر برای سفر را پیدا کنند.

هنوز انسان باید راه زیادی طی کند؛ اما فرستادن انسان به ماه و فراتر از آن، هدف دور از دسترسی نیست. اما این اتفاق چه زمانی رخ خواهد داد؟ چه زمانی انسان‌ها به دنیای بیگانه قدم خواهند گذاشت؟

اواخر ۲۰۱۷: مأموریت فالکن هوی

اسپیس‌ایکس قصد دارد فالکن هوی را برای اولین بار قبل از پایان سال ۲۰۱۷ راه‌اندازی کند. به این دلیل که موشک فالکن هوی قابلیت استفاده‌ی مجدد دارد، می‌تواند تنها با یک‌سوم هزینه‌ی نسل بعدی فضاپیمای عملیاتی، Delta IV Heavy بار مفید به فضا منتقل کند. این هزینه‌ی اولیه‌ی پائین به این معنی است که سازمان‌های بیشتری قادر به اجرای آزمایش در فضای خارجی خواهند بود. یکی از این آزمایش‌ها سفر خورشیدی LightSail از شرکت Planetary Society است که اوایل ۲۰۱۸ روی سکوی فالکن هوی اجرا خواهد شد.

عملکرد موشک فالکن هوی از شرکت اسپیس‌ایکس درست مثل نام آن است. ۲۷ موتور موشکی وزن این موشک ۷۰ متری (۲۲۹ فوتی)، ۱.۴ تنی (۳.۱ میلیون پوندی) را کاهش داده‌اند. این وزن زیاد است اما قدرت حمل بار مفید، آن را ارزشمند می‌سازد؛ این موشک قادر به حمل ۶۳۸۰۰ کیلوگرم (۱۴۰۶۶۰ پوند) تجهیزات، محموله و مسافر به مدار زمین است. این مقدار وزن برای شاتل فضایی با ارتفاع یکسان از سطح دریا، دوبرابر خواهد شد.

۲۰۱۸: آماده‌سازی برای توریسم فضایی

اسپیس‌ایکس قصد دارد در سال ۲۰۱۸ برنامه‌های بیشتری نسبت به گذشته اجرا کند که از جمله می‌توان به ارسال ۳۰ موشک به مدار زمین اشاره کرد (در سال ۲۰۱۷، ۲۰ موشک). این شرکت با دستیابی به داده‌های بیشتر می‌تواند فناوری خود را برای پرتاب ایمن و ارزان موشک‌ها کامل کند. در نهایت، این سفینه‌ی کم‌هزینه و ایمن، توریسم فضایی را امکان‌پذیر می‌سازد. اسپیس‌ایکس امسال اعلام کرد در سال ۲۰۱۸ دو انسان را به مدار ماه خواهد فرستاد.

ویرجین گلکتیک هم در حال آماده‌سازی برای ارسال اولین فضانوردهای خود به فضا قبل از پایان فوریه‌ی ۲۰۱۸ است. البته سفینه‌ی فضایی قبل از رفتن مسافران به سکو، چند تست پرواز انجام خواهد داد.

قبلا فضاپیمایی به نام VSS Unity پنجمین پرواز لغزشی (Glide flight) خود را در سال ۲۰۱۷ کامل کرد، مسیر این پرواز مستقل از مسیر عمودی موشک‌های فضایی قدیمی بود. این نوع پرواز بدون نیاز به نیروی پیشرانه انجام می‌شود. در اولین ماه‌های سال ۲۰۱۸، پرواز‌ها به خط کارمن نزدیک می‌شوند، این خط مرز رسمی بین جو زمین و فضای خارجی است که در ۱۰۰ کیلومتری (۶۲ مایلی) بالای سطح زمین قرار دارد.

تقریبا در همین زمان یعنی اوایل ۲۰۱۸، دانشمندان به تست LightSail 2 خواهند پرداخت؛ سفینه‌ای که با کنترل قدرت فوتون‌های خورشیدی و بدون نیاز به محفظه‌ی سوخت یا رانشگر در فضا حرکت می‌کند. LightSail2 یک سفینه‌ با سرمایه‌گذاری شهروندان است که توسط Planetary Society (بزرگ‌ترین سازمان‌ غیر انتفاعی که به بهبود اکتشافات فضایی می‌پردازد) ساخته شده است، این سفینه اثباتی برای این ادعا است که سفر خورشیدی می‌تواند سفینه را به سمت فضای عمیق‌تر سوق دهد. یک سفینه‌ی بدون سرنشین با انرژی نور، قبل از تست پرواز در ارتفاع ۷۲۰ کیلومتری از سطح دریا (۴۴۷.۴ مایل) روی موشک فالکن هوی آزمایش خواهد شد.

۲۰۱۹: رصد و توریسم فضایی

بلو اورجین، شرکت خدمات فضایی که توسط مؤسس آمازون، جف بزوس تأسیس شده است، اخیرا اعلام کرده که تعدادی توریست  را تا قبل از آوریل ۲۰۱۹ به فضا خواهد فرستاد. مسافر‌ها در گروه‌های شش‌نفره سوار یک موشک ۱۸ متری می‌شوند و تا ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین را طی خواهند کرد و در این سفر، می‌توانند پرواز در وضعیت جاذبه‌ی صفر را هم تجربه کنند. سه چتر نجات مستقل و یک سیستم ضد رانش تضمین می‌کنند مسافران فرود آرامی روی زمین خواهند داشت.  البته این تجربه ارزان نخواهد بود؛ قیمت بلیط برای رفتن به سکوی New Glenn و رفتن به مدار زمین بین ۱۵۰ تا ۲۵۰ هزار دلار تخمین زده شده است. و طبق گزارش‌ها تاکنون ۷۰۰ نفر برای پروژه‌ی توریسم فضایی رقابتی ویرجین گلکتیک ثبت نام‌ کرده‌اند.

برنامه‌ی بلو اورجین در سال ۲۰۱۹، اضافه کردن موشک‌های دو و سه مرحله‌ای است. این موشک‌ها قابلیت استفاده‌ی مجدد دارند، طول آن‌ها ۹۹ متر (۳۲۶ فوت) است و می‌تواند بار را با هزینه‌ی نسبتا پائینی منتقل کنند. این موشک‌ها با موشک‌های فالکن هوی شرکت اسپیس‌ ایکس در رقابت هستند.

ناسا هم قصد دارد تلسکوپ جیمز وب را در سه‌ماهه‌ی اول ۲۰۱۹ راه‌اندازی کند. این تلسکوپ با اشعه‌ی مادون قرمز به کاوش منظومه‌ی شمسی می‌پردازد تا بدین ترتیب مراحل شکل‌گیری و رشد منظومه‌ی شمسی را بررسی کند؛ این تلسکوپ به واسطه‌ی ۱۸ بخش آینه‌ای شش‌ضلعی، ۱۰۰ مرتبه قدرتمند‌تر از تلسکوپ فضایی هابل است. تلسکوپ جیمز وب با قطر آینه‌ی ۶.۵ متر (قطر آینه‌ی هابل تنها ۲.۴ متر است)، قادر به کشف رویدادهایی مثل شکل‌گیری کهکشان‌ها است که به زمان بیگ بنگ برمی‌گردد. این تلسکوپ تمرکز ویژه‌ای بر کشف سیاره‌های جدید قابل سکونت خواهد داشت.

۲۰۲۰- ۲۰۲۵ : «متکی به زمین» و فراتر

مریخ‌پیمای کیوریاسیتی به سؤال‌هایی مانند یافتن آب مایع تا کشف موجودات زنده در سطح سیاره‌ی سرخ، و بعضی سؤال‌های اساسی مرتبط با این سیاره پاسخ داده است.

با این حال، این اطلاعات سؤال‌های بیشتری در مورد وجود عناصر دیگر به وجود آورده است.  در تلاش برای پاسخگویی به وجود اکسیژن در جو مریخ و میزان تراکم آن، جانشین کیوریاسیتی، مریخ‌پیمای Mars 2020 مجهز به سنسورها و واسطه‌ها به مریخ خواهد رفت. اطلاعات مربوط به تراکم اکسیژن در صورتی حائز اهمیت است که انسان شخصا قادر به بازدید از سیاره‌ی سرخ باشد که در اوایل سال ۲۰۳۰ این پروژه عملی خواهد شد.

برای سکونت و مهاجرت به سیاره‌های دیگر، پیش‌نیازهای دیگری هم لازم است. NASA سه فاز لازم را برای رسیدن به این هدف تعیین کرده است. در فاز اول ناسا موسوم به «متکی به زمین»، تست‌هایی در مورد امکان زندگی در فضا و تحقیقات بیشتر خارج از ISS ادامه خواهند یافت. در فاز دوم با نام «زمینه‌ی اثبات»، از عملیات ماه برای دستیابی به راه‌های بازگشت ایمن انسان به زمین استفاده می‌شود. در نهایت با تکمیل این مراحل، فاز سوم که «مستقل از زمین» نام دارد، تکمیل می‌شود که در آن انسان به‌طور کاملا مستقل می‌تواند به مریخ سفر کند.

تنها ۵۰ سال از اولین فرود انسان به سطح ماه می گذرد که ناسا در حال آماده‌سازی یک سفینه‌ی سرنشین‌دار دیگر برای مسافرت به فراتر از ماه است. فضانوردها با سفینه‌ای موسوم به اوریون به این سفر خواهند رفت که با استفاده از سیستم پرتاب فضایی (NASA (SLS، یک واسطه‌ی پرتاب پیمانه‌ای سنگین، بلند می‌شود. SLS مشابه هوی فالکن شرکت اسپیس‌ایکس است و قدرت حمل بار ماکزیمم آن ۷۰ تا ۱۳۰ تن (۱۵۰ هزار تا ۲۹۰ هزار پوند) است.

البته این فضاپیما در ابتدا چند تست بدون سرنشین انجام خواهد داد. اولین مأموریت به نام Exploration Mission – 1، اواخر سال ۲۰۱۸ اجرا خواهد شد. SLS سفینه‌ی بدون سرنشین را به ماه خواهد فرستاد که در فاصله‌ی ۱۰۰ کیلومتری (۶۲ مایلی) از سطح ماه در مدار این سیاره قرار خواهد گرفت و از جاذبه‌ی آن برای رفتن به اعماق فضای کشف نشده استفاده می‌کند. هدف این مأموریت بررسی بقای انسان در سفر به سیارات دور است.

دومین مأموریت (Exploration Mission-2) برای آگوست ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده است که اولین تست سرنشین‌دار NASA برای رفتن به فراتر از ماه است. به نقل از بیل هیل، جانشین رئیس توسعه‌ی سیستم‌های اکتشافی ناسا:

در این مأموریت، تعدادی تست برای نمایش عملیات ضروری از جمله برنامه‌ریزی مأموریت، عملکرد سیستمی، واسطه‌ی کارکنان و کنترل و هدایت در اعماق فضا اجرا خواهیم کرد.

برای دستیابی به گشتاور کافی و سفر به دور ماه، این سفینه‌ی فضایی چرخش‌های متعددی به دور زمین خواهد داشت که باعث روشن شدن رانشگرهای آن می‌شود. فضانورد در چرخش ثابت خود به دور ماه، به جمع‌آوری داده‌هایی ‌می‌پردازد و قابلیت‌های سفینه را برای پرواز بین‌سیاره‌ای تست می‌کند.

۲۰۲۲: قابل سکونت ساختن مریخ

ناسا اکتشافات دهه‌ی ۲۰۲۰ را به حفظ سلامت انسان‌ها در فضا اختصاص داده است؛ ولی اسپیس‌ایکس برای ایجاد زیرساختی با هدف مهاجرت انسان برنامه‌ریزی می‌کند. اسپیس‌ایکس پیش‌بینی می‌کند بتواند اولین سفر ۵۴.۶ میلیون کیلومتری خود به مریخ  (۳۳.۹ میلیون مایلی) را در سال ۲۰۲۲ آغاز کند.

بر اساس آخرین اخبار، ایلان ماسک برنامه‌های خود برای ساخت موشکی بسیار بزرگ‌تر و قدرتمندتر از سیستم مأموریت فضایی NASA و موشک سازمان خود (BFR فالکن هوی) را اعلام کرده است. این موشک بزرگ، سوخت کافی برای انتقال انسان‌ها به مریخ  و حتی امکان مسافرت شهر به شهر در زمین را فراهم می‌کند.

این موشک ۱۰۶ متری (۳۴۷.۷ فوتی) با تحمل بار بیش از ۱۵۰ تن، رکورد فعلی انتقال بیشترین بار (شامل محموله، سوخت و مسافر) به مدار را خواهد شکست و کمترین هزینه را برای هر سفر خواهد داشت.

BFR برای رسیدن به ماه از مخازن سوختی که قبلا در مدار زمین قرار گرفته‌اند استفاده می‌کند، در مدار شتاب می‌گیرد و برای یک مسافت طولانی سوخت‌گیری می‌کند. طبق برنامه‌ی اسپیس‌ایکس، زمانی که موشک در مدار است، مجددا سوخت‌گیری می‌کند تا بتواند ظرفیت حمل بار و مسافت را توسعه بدهد و ایمن به زمین بازگردد.

تست‌هایی که تاکنون اجرا شده‌اند، نشان می‌دهند امکان سوخت‌گیری مجدد موشک در فضا وجود دارد. ناسا در سال ۲۰۱۱ به اجرای مأموریت سوخت‌دهی مجدد روباتیک پرداخت و با موفقیت انتقال پیشرانه‌ی روباتی را روی سکوی ایستگاه فضایی بین‌المللی به پایان رساند.

اسپیس‌ایکس پیش‌بینی می‌کند که بتواند تا سال ۲۰۲۲، حداقل دو سفینه‌ی باری را روی مریخ فرود بیاورد و به این ترتیب سکونت‌گاهی را برای انسان‌ها ایجاد کند. هدف اصلی مأموریت‌های اولیه، یافتن یک منبع مطمئن آب روی سطح مریخ است.

۲۰۲۴: مأموریت‌های سرنشین‌دار BFR

دو سال پس از آنکه سفینه‌های باری زیرساخت مناسبی را تشکیل دادند، اسپیس‌ایکس انسان‌ها را برای مهاجرت و سکونت به مریخ خواهد فرستاد. مسافرهای ماژول ۴۰ کابینه‌ی BFR اولین کسانی هستند که یک سفر بی‌سابقه را تجربه خواهند کرد.

ایلان ماسک، این روند را یک خط زمانی جهشی می‌خواند که ممکن است بر اساس انتظارات اسپیس‌ایکس نباشد: به دلیل تطبیق‌های سیاره‌ای و معیارهای دیگری مثل پیش‌نیازهای توان خورشیدی و محدودیت سوخت، چشم‌انداز مأموریت سفر زمین به مریخ به گفته‌ی Wired تنها چند هفته خواهد بود. و بخش‌های دیگر هم سرجای خود قرار خواهند گرفت؛ البته نه BFR و نه نمونه‌ی قبلی آن فالکن هوی، هنوز مأموریت موفقیت‌آمیزی نداشته‌اند.

اگر مأموریت BFR به مریخ با موفقیت انجام شود، این فضاپیما به‌عنوان بخشی از پروژه‌ی مهاجرت به مریخ، برای ساخت یک واحد تولید سوخت، مصالح لازم را به مریخ خواهد برد. این برنامه، کربن دی‌اکسید موجود در جو مریخ را تخلیه و آن را با استفاده از توان خورشیدی به سوخت CO4 منجمد تبدیل خواهد کرد.

۲۰۲۵-۲۰۳۰: یک سال در فضا

اسپیس‌ایکس در اوایل ۲۰۲۰ آماده‌ی فرستادن انسان برای زندگی در فضا خواهد بود؛ اما ناسا در این زمینه محتاط‌تر عمل می‌کند. برنامه‌ی این سازمان فضایی دولتی، فرستادن فضانوردهایی به مدار زمین به مدت یک سال و بررسی آمادگی آن‌ها برای زندگی در یک سیاره‌ی متفاوت خواهد بود.

در مارس ۲۰۱۶، فضانورد ناسا به نام اسکات کلی، یک مأموریت مشابه یک‌ساله را در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام داد. هدف این مأموریت، بررسی آثار جاذبه‌ی صفر بر بدن انسان و مفهوم آن برای مسافرت فضایی آینده به مریخ است. با این حال برخلاف مأموریت کِلی، مأموریت ۲۰۲۱ ناسا انسان‌ها را به مدار ماه خواهد فرستاد. افراد در این آزمایش در یک گذرگاه فضایی عمیق قرار می‌گیرند، این گذرگاه یک ایستگاه مشابه ISS است که به‌عنوان یک میدان تست برای مأموریت‌های آینده‌ی فضایی از جمله مأموریت‌های بعدی به مریخ عمل می‌کند. این ایستگاه در پنج مأموریت ساخته می‌شود که در چهار مأموریت آن، انسان حضور خواهد داشت. آثار یک سال زندگی در مدار ماه بر بدن انسان که به عواملی مثل چرخه‌های مختلف روز و شب و تشعشعات خورشیدی وابسته است، هنوز ناشناخته هستند.

دهه‌ی ۲۰۳۰: ناسا انسان‌ها را به مریخ خواهد فرستاد

پنج سال پس از مأموریت‌های سرنشین‌دار اسپیس‌ایکس به مریخ، ناسا برای فرستادن سفینه‌ی فضای خود به سیاره‌ی سرخ برنامه‌ریزی خواهد کرد. با استفاده از نمونه‌ها و داده‌های مریخ‌پیماهای Mars 2020 و کیوریاسیتی، ناسا قبل از فرستادن سفینه‌ی سرنشین دار خود از گذرگاه عمیق فضایی، به بررسی بقا و زندگی انسان در سطح مریخ خواهد پرداخت.