آیا فضاپیمای دراگون اسپیس ایکس می تواند فضانوردان را به ماه ببرد؟

تا فرارسیدن ضرب‌العجل ۲۰۲۴ دولت آمریکا برای بازگشت به ماه زمان زیادی باقی نمانده است و این کشور فعلا تنها یک فضاپیمای مسافربری دراختیار دارد که کارایی‌اش درعمل اثبات شده است: کرو دراگون اسپیس ایکس.

تقریبا دو هفته‌ی پیش، فضاپیمایی سیاه و سفید با سرعت از داخل جو زمین عبور کرد و با یونیزه‌سازی مولکول‌های اطرافش، دوزخی از پلاسما به‌وجود آورد. درون این توده‌ی آتشین، دو فضانورد درحالی داخل کپسول دراگون اندور پناه گرفته بودند که سپر حرارتی کربنی فضاپیما دراثر برخورد با حرارت سوزان برشته و پوسته‌پوسته می‌شد. اندور پس از چند دقیقه‌ی طاقت‌فرسا، سرعت مداری‌اش را تا حد زیادی کاهش داد، درون بخش پایین‌تر جو افتاد و با گشودن چترهای نجاتش به آرامی در دریای آبی فرود آمد.

فضانوردان داگ هرلی و باب بنکن، نخستین مسافران فضاپیمای دراگون اسپیس‌ایکس سفر تقریبا دو ماهه‌شان را به پایان بردند. برای نخستین‌بار در ۴۵ سال گذشته، این دو فضانورد همانند قهرمانان عصر آپولو که روی ماه قدم گذاشتند، با فرود آبی از فضا به زمین بازگشتند. فرود هرلی و بنکن در زمانی انجام شد که ناسا تحت فرمان مایک پنس، معاون رئیس‌جمهور آمریکا به‌جدیت درتلاش برای بازگرداندن انسان به ماه تا سال ۲۰۲۴ است. این وظیفه‌ای بسیار دشوار برای جیم برایدنستاین، مدیر سازمان فضایی آمریکا است؛ کسی که تلاش می‌کند به‌منظور به‌پیش‌راندن ناسا و پیمانکارانش بین سیاست، بودجه و موانع فنی توازن برقرار کند.

به‌محض فرود فضانوردان، برایدنستاین درجریان کنفرانسی خبری به تبلیغ دوباره‌ی برنامه‌ی قمری آرتمیس پرداخت. او درحالی‌که لباسی مزین به لوگو آرتمیس پوشیده بود، گفت «ما باید مطمئن شویم که نسل دیگر، فرصت را از دست نمی‌دهد. امروز پیروزی بزرگی بود؛ اما این تازه آغاز راه است. برنامه‌ی آرتمیس بازگشت پایدار به ماه است.»

سپس برایدنستاین افزود «اگر ما کارها را به‌نحو صحیح انجام دهیم، پشتیبانی قدرتمند و مورد نیاز دوحزبی را به‌دست خواهیم آورد.» این اظهارنظر مدیر ناسا به‌وضوح اشاره به بودجه‌ی مورد نیاز برای پیشبرد برنامه‌ی آرتمیس بود. اما «انجام‌دادن صحیح کارها» دقیقا چه معنایی دارد؟ این جمله ازمنظر فنی یعنی استفاده از سخت‌افزاری فضایی که بتواند از پس مأموریت برآید. از نگاه سیاسی نیز یعنی انجام انتخاب‌هایی که مسئولان اختصاص بودجه در کنگره را خشنود کند. وقتی صحبت از فضاپیما، راکت و ماه به میان می‌آید، این دو نگاه ممکن است یکسان نباشند.

اختلاف بین نگاه فنی و سیاسی هنگام فرود اندور بیش از هر زمان دیگر آشکار شد. موفقیت کرو دراگون، فضاپیمایی نسبتا سبک‌وزن، ارزان‌قیمت و چندبارمصرف موجب شده است تا برخی مهندسان هوافضا پیشنهاد دهند که سازمان فضایی باید به‌منظور فرود دوباره روی ماه، برنامه‌اش برای استفاده از وسایل نقلیه‌ی بزرگ‌تر، بسیار گران‌تر و مورد حمایت اعضای کنگره را کنار بگذارد.

مدافعان ایده‌ی جدید می‌گویند کرو دراگون پس از بازگشت موفقیت‌آمیز به زمین در میانه‌ی ماه آگوست، توانمندی خود را اثبات کرده است. این فضاپیما به‌همراه انسان به فضا سفر کرد و به زمین بازگشت؛ درنتیجه با انجام برخی اصلاحات می‌تواند از مأموریت‌های طولانی‌مدت‌تر نیز حمایت کند، فضانوردان را به سطح ماه برساند و به سلامت به زمین بازگرداند. پس چرا وقتی راهکارهای تجاری هم‌اکنون دردسترس است، باید برای وسایل نقلیه‌ی دولتی گران‌تر صبر کنیم؟

رابرت زوبرین، مهندس هوافضا و بنیان‌گذار انجمن مریخ می‌گوید «آیا ما واقعا می‌خواهیم به ماه بازگردیم یا نه؟ این پرسش برای مایک پنس بسیار ساده است. آیا واقعا می‌خواهی تا سال ۲۰۲۴ به ماه برسی یا نه؟ زیرا ابزارهایی برای رفتن دراختیار داریم.»

برنامه کنونی برای بازگشت به ماه

در طول ۱۸ ماه گذشته، برایدنستاین برنامه‌ای را طراحی کرده است که می‌خواهد به‌منظور رسیدن به ماه، بین نگرانی‌های فنی و سیاسی توازن برقرار کند. مدیر ناسا می‌بیند که تجاری‌سازی فضا به پیشگامی اسپیس‌ایکس نخستین گام‌هایش را با موفقیت برداشته است. او به‌دنبال آن است که با شرکت‌های جدیدی همکاری کند که سرعت بسیار بیشتری دارند و درمقایسه با رقبای سنتی نظیر بوئینگ، پول کمتری نیز طلب می‌کنند. پیش‌تر با برگزاری مناقصه به این شرکت‌ها امکان داده شد به‌منظور ساخت سطح‌نشین برای رساندن انسان از مدار ماه به سطح ماه و همچنین ارسال محموله به ماه، با ناسا همکاری کنند.

هم‌اکنون برخی اعضای کنگره‌ی آمریکا از این رویکرد جدید ناسا گله‌مند هستند. برخی نمایندگان دموکرات ازجمله کندرا هورن از اوکلاهاما و ادی برنی جانسون از تگزاس استدلال کرده‌اند که نباید به شرکت‌های تجاری اجازه‌ی ساخت سامانه‌ی فرود انسانی داده شود. درعوض آن‌ها می‌گویند ناسا خود باید طراح، مالک و گرداننده‌ی سطح‌نشین قمری باشد. برایدنستاین تا به امروز توانسته است با این مخالفت‌ها مقابله کند.

اما خط قرمزی وجود دارد که مدیر ناسا جرات ردشدن از روی آن را ندارد. در مجلس سنا، ریچارد شلبی، سناتور پرنفوذ و رئیس کمیته‌ی تخصیص بودجه گفته است که فضانوردان باید درون فضاپیمای اوراین و برفراز راکت اسپیس لانچ سیستم (SLS) به ماه پرتاب شوند. این اظهارنظر را می‌توان به‌طور کلی موضع کنگره قلمداد کرد و اگر برایدنستاین امیدی به دریافت بودجه‌ی کنگره برای سطح‌نشین قمری دارد، باید به مقررات آن‌ها تن دهد.

تحت برنامه‌ی کنونی، مدیر ناسا برای ساخت فضاپیمای سطح‌نشین با پیمانکاران مختلف ازجمله همکاران سنتی خود و شرکت‌های تازه‌کار قرارداد بسته است. از منظر سیاسی، راهبرد او ظاهرا دست‌کم فعلا جواب می‌دهد. هرچند آرتمیس تمام بودجه‌های مورد نیازش را به‌دست نیاورده، تاحدی پول لازم را دریافت کرده است؛ اما از منظر فنی چه؟ آیا هیچ امیدی به تحقق ضرب‌العجل ۲۰۲۴ وجود دارد؟

دراگون خاکستری: گزینه احتمالی جایگزین

تقریبا یک ماه پیش از آنکه اندور به زمین بازگردد، زوبرین و یک دانشمند راکت‌شناس دیگر به‌نام هومر هیکام، سرمقاله‌ای در واشنگتن پست با این عنوان نوشتند: «دراگون اسپیس‌ایکس را به ماه بفرستید». نویسندگان به برخی نگرانی‌ها درباره‌ی اوراین اشاره کردند؛ اما اصلی‌ترین دغدغه‌ی آن‌ها وزن این فضاپیما است. اوراین و ماژول سرویس آن با ۲۶/۵ تن وزن، وسیله‌ی نقلیه‌ای بسیار سنگین به‌حساب می‌آید و به‌همین دلیل، راکت اسپیس لانچ سیستم ناسا نمی‌تواند اوراین را با توانایی انجام مانور کافی برای بازگشت به زمین، بی‌دردسر به مدار نزدیک ماه برساند. زوربین و هیکام می‌نویسند:

ما از تلاش سنگینی که ناسا و پیمانکارانش صرف اوراین و اسپیس لانچ سیستم کرده‌اند، آگاهی داریم؛ اما آن‌ها به‌سادگی از شرکت‌های تجاری چابک‌تر عقب مانده‌اند. دراگون نه‌تنها ارزان‌تر از اوراین است، ازآ‌نجا که وزنی بسیار کمتر دارد، فضاپیمایی بسیار بهتر است.

کرو دراگون کمتر از ۱۰ تن وزن خشک دارد و فضای داخلی‌اش نیز در مقایسه با کپسول آپولویی که حامل فضانوردان به ماه بود، ۵۰ درصد بیشتر است. راکت فالکون هوی اسپیس‌ایکس ظرفیت حمل کرو دراگون و یک «مرحله‌ی بازگشت» را به مدار ماه دارد. درآنجا کپسول به سطح‌نشینی قمری متصل خواهد شد که خدمه را  به سطح ماه حمل خواهد کرد و خود در مدار باقی خواهد ماند. فضانوردان پس از انجام کارهای علمی روی ماه، با استفاده از سطح‌نشین به به کرو دراگون بازخواهند گشت، مرحله‌ی بازگشت را روشن خواهند کرد و رهسپار زمین خواهند شد.

^{خدمه نخستین مأموریت عملیاتی فضاپیمای کرو دراگون اسپیس‌ایکس}

فضا برای سفر رفت‌وبرگشت شش‌روزه به مقصد ماه برای چهار نفر تنگ خواهد بود؛ اما «دراگون خاکستری» احتمالا از فضای کافی برخوردار خواهد بود. وقتی درباره‌ی حجم سکونت‌پذیر درون دراگون پرسیده شد، باب بنکن فضانورد ناسا گفت «درون وسیله، فضا به‌قدری وجود دارد که افراد از روی صندلی‌هایشان بلند شوند و قلمرو کوچک خودشان را داشته باشند. ازمنظر فشردگی نمی‌گویم این فضا به‌اندازه‌ی باجه‌ی تلفن است؛ اما اگر قرار باشد چهار نفر بلند شوند، قطعا راحت است.»

مزایای رویکرد تجاری

دو مزیت اصلی استفاده از کرو دراگون اسپیس‌ایکس، هزینه‌ی کمتر و سرعت پیشرفت بالقوه بیشتر است. ناسا اکنون برای ساخت اوراین و اسپیس لانچ سیستم هر سال بیش از ۳/۵ میلیارد خرج می‌کند؛ دو فضاپیمایی که بعید است انسان را تا پیش از سال ۲۰۲۳ به فضا حمل کنند. ناسا با این مقدار پول می‌تواند چندین فضاپیمای کرو دراگون و راکت فالکون هوی تهیه کند و فضانوردانش را با آن‌ها به ماه بفرستد.

زوبرین و هیکام در سرمقاله‌ی خود استدلال می‌کنند که هرچند ناسا در عرصه‌ی پروازهای فضایی گام‌هایی ستودنی را به سمت همکاری با اسپیس‌ایکس و دیگر شرکت‌های واقعا تجاری‌تر برداشته است، می‌تواند و باید از این نیز فراتر رود. مقایسه‌ی هزینه‌ها به‌شدت خیره‌کننده است. به‌نقل از یک برآورد مستقل از انجمن سیاره‌ای، ناسا برای ساخت فضاپیمای اوراین که به‌منظور حمل حداکثر چهار فضانورد به اعماق فضا به‌مدت ۲۱ روز طراحی شده، درمجموع ۲۳/۷ میلیارد دلار خرج کرده است؛ درحالی‌که درمقایسه ناسا در برنامه‌ی خدمه‌ی تجاری تنها ۱/۷ میلیارد دلار در ساخت کرو دراگون سرمایه‌گذاری کرد؛ فضاپیمایی که اکنون با موفقیت به فضا پرتاب شده و به زمین بازگشته است.

علاوه بر اوراین، وسایل نقلیه‌ی فضایی دیگری نیز درکار است. سرمایه‌گذاری ناسا برای ساخت راکت اسپیس لانچ سیستم که احتمالا هنوز ۱۸ ماه یا بیشتر با نخستین پرواز آزمایشی‌اش فاصله دارد، درحال نزدیک‌شدن به رقم کلی ۲۰ میلیارد دلار است. همچنین انتظار می‌رود هزینه‌ی هر پرتاب این راکت دست‌کم ۲ میلیارد دلار باشد. درمقایسه، فالکون هوی که اسپیس‌ایکس خود کل هزینه‌ی ساخت آن را پرداخته است، برای پرتاب قمری بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلیون دلار روی دست ناسا خرج خواهد گذاشت.

استفاده از کپسول و راکت اسپیس‌ایکس می‌تواند ناسا را تا سال ۲۰۲۴ نیز به ماه برساند؛ زیرا آن‌ها هم‌اکنون کارایی خود را در عمل اثبات کرده‌اند. درمقابل، هیچ تضمینی وجود ندارد که اوراین (نسخه‌ای ابتدایی از آن در سال ۲۰۱۴ پروازی آزمایشی انجام داد) و اسپیس لانچ سیستم از آزمایش‌های پروازی خود سربلند بیرون آیند.

موانع رویکرد تجاری

وقتی از جیم برایدنستاین درباره‌ی استفاده از دراگون به‌جای اوراین برای برنامه‌ی آرتمیس پرسیده شد، او این مسئله را رد کرد. مدیر ناسا گفت «فکر می‌کنم باید اشاره کرد که کرو دراگون منحصرا برای مدار نزدیک زمین طراحی شده است و به‌منظور ارسال به ماه نیازمند اصلاحات فراوانی خواهد بود. نمی‌گویم امکان اصلاح آن وجود ندارد؛ اما اگر آن را اصلاح کنید، شباهت فراوانی به اوراین پیدا خواهد کرد.»

اریک برگر، سردبیر ارشد فضایی وب‌سایت آرس تکنیکا به‌منظور فهمیدن اینکه اصلاح دراگون برای عملیات‌های قمری چقدر دشوار خواهد بود، با گرت رایسمن، فضانورد سابق ناسا که برای هدایت عملیات‌های انسانی در سال ۲۰۱۱ به اسپیس‌ایکس ملحق شد، گفت‌وگو کرد. رایسمن دو سال پیش از اسپیس‌ایکس جدا شد؛ اما همچنان به این شرکت مشاوره می‌دهد.

رایسمن که تأکید دارد دیدگاه‌هایش صرفا نظرات شخصی است، می‌گوید هرچند کرو دراگون برای مدار نزدیک زمین طراحی شده، اسپیس‌ایکس پیش‌تر نگاهی فراتر از این داشت. او به برنامه‌ی کم‌دوام دراگون سرخ اشاره می‌کند که اسپیس‌ایکس پیش از تمرکز بر استارشیپ، قصد داشت به‌وسیله‌ی آن محموله به مریخ ارسال کند. به‌گفته‌ی رایسمن، استارشیپ درمقایسه با دراگون سرخ یا خاکستری، گزینه‌ای بهتر برای جذب پژوهش‌های داخلی و بودجه‌ی ساخت به‌شمار می‌آمد.

سفر به فراتر از مدار نزدیک زمین، به اعمال برخی تغییرات اساسی و درعین‌حال امکان‌پذیر روی فضاپیما نیاز خواهد داشت. سامانه‌ی ارتباطاتی دراگون ازطریق جی‌پی‌اس کار می‌کند؛ درنتیجه فضاپیما به سامانه‌ی ارتباطاتی و ناوبری جدید نیاز خواهد داشت. رفع مشکل تابش‌ها برای فضانوردان نسبتا راحت خواهد بود؛ اما مقاوم‌سازی وسایل الکترونیکی به قدری تلاش نیاز خواهد داشت. سپر حرارتی می‌تواند فضاپیما را قادر سازد که نسبتا راحت از ماه بازگردد. مواد مصرفی اضافی برای سفری طولانی‌تر، حجم فضای داخلی را اشغال خواهد کرد.

نکته‌ی دیگر این است که فالکون هوی صلاحیت پرتاب‌های انسانی را ندارد؛ بدین معنا که این راکت فاقد فاکتورهای ایمنی افزایش‌دهنده‌ی اطمینان‌پذیری است. بااین‌حال، ناسا می‌تواند با پرتاب دراگون به‌طور مجزا روی فالکون ۹ و ماژول پیش‌رانش روی یک فالکون ۹ دیگر و سپس اتصال هردو در مدار به یکدیگر، این مشکل را رفع کند؛ رویه‌ای که این سازمان بیش از نیم‌قرن پیش درجریان برنامه‌ی جمنای درپیش گرفت.

درس‌های آموخته

رایسمن می‌گوید اظهارنظرهایش درباره‌ی برنامه‌ی آرتمیس بدان معنا نیست که ناسا برای مأموریت‌های قمری باید به سمت استفاده از کرو دراگون برود؛ بلکه این سازمان و سیاست‌گذاران باید از اشتباه‌هایشان بیاموزند. یک دلیل اینکه اوراین چنان عظیم و پرخرج شده، این است که مقصدها و الزاماتش به‌طور مرتب تغییر می‌کند. این فضاپیما پیش از آنکه نقش کنونی‌اش به‌عنوان وسیله‌ای برای رساندن فضانوردان به مدار ماه را برعهده بگیرد، در زمان‌های مختلف به‌منظور استفاده به‌عنوان تاکسی به ایستگاه فضایی، فضاپیمایی برای حمل فضانوردان به سیارک‌های دوردست و دیگر اهداف دیگر درنظرگرفته شده بود. این امر به‌ناچار به تغییرات پرهزینه در طراحی فضاپیما منجر شد.

ناسا همچنین برخی الزامات سختگیرانه‌ای را برای اوراین تعیین کرده است که پیش‌تر هیچ فضاپیمایی متحمل آن‌ها نبود. به‌عنوان مثال، درصورت تخلیه‌ی ناگهانی فشار، لازم است که اوراین بتواند اعضای خدمه‌اش را به‌مدت ۷ روز در لباس‌های فضانوردی‌شان زنده نگاه دارد. درنظرگرفتن چنین شرایط نادری موجب افزایش حجم و پیچیدگی سامانه می‌شود. ناسا تیم‌هایی از مهندسانی را دارد که هر نوع نقص ممکن در پرواز فضایی را مطالعه می‌کنند و سازمان نیز اغلب به‌جای احتیاط عملی، به‌طرز افراطی محتاط می‌شود. یکی از مدیران ارشد پیشین ناسا یک‌بار گفت از اینکه اجازه یافتند روی اوراین پنجره بگذارند، غافلگیر شد.

متاسفانه، با برنامه‌ای که به‌دست ناسا طراحی و مدیریت شده است، هیچ گریزی از فرهنگ ایمنی بیش از حد نیست. بودجه‌ی اوراین و اسپیس لانچ سیستم هردو ازطریق قراردادهای پرداخت درصدی تأمین شده است؛ بدین معنا که ناسا تمام هزینه‌ها به‌علاوه‌ی دستمزدها را به پیمانکاران پرداخت می‌کند. برای اوراین، لاکهید مارتین پیمانکار اصلی است. هرچند زنده‌ماندن به‌مدت ۷ روز در لباس فضانوردی ممکن است از نگاه مهندسان این شرکت الزامی مضحک باشد، اعتراض دراین‌باره به‌نفع آن‌ها نیست. درعوض، الزامات بیشتر به‌معنای قرارداد طولانی‌تر و دستمزدهای بیشتر است.

درمقابل یکی از مزایای رویکرد تجاری که از قراردادهایی با قیمت ثابت استفاده می‌کند، این است که به پیمانکاران قدرت می‌دهد تا این‌گونه الزامات بیهوده را کنار بگذارند. رایسمن می‌گوید درس اساسی که می‌توان از موفقیت برنامه‌ی خدمه‌ی تجاری آموخت، اعتباردهی به این الگوی همکاری است. نتیجه‌ی همکاری با شرکت‌های تجاری نشان می‌دهد که این الگو به‌نحو چشمگیر بهینه است و ناسا باید در برنامه‌های بعدی خود ازجمله آرتمیس آن را درپیش بگیرد.

• آغاز عصر جدید فضا؛ اسپیس ایکس باموفقیت کپسول کرو دراگون را به‌همراه فضانوردان ناسا پرتاب کرد
• پس از پرتاب کرو دراگون اسپیس ایکس، فضاپیماهای آمریکایی بیشتری از راه خواهند رسید

زوبرین در گفت‌وگو با آرس تکنیکا به وجود مانع سیاسی سختی اذعان کرد که برایدنستاین با آن رو‌به‌رو است. درپیش‌گیری رویکردی تجاری‌تر در برنامه‌ی آرتمیس از دایره‌ی اختیارات مدیر ناسا خارج است و مدیری رده‌بالا از کاخ سفید همچون مایک پنس باید بر سر آن تصمیم‌گیری کند. معاون رئیس‌جمهور آمریکا ریاست شورای ملی فضایی را برعهده دارد و دونالد ترامپ به او آزادی عمل گسترده برای تعیین سیاست‌هایی فضایی را داده است. پنس خود دستور شکل‌گیری برنامه‌ی آرتمیس را داد و ضرب‌العجل جسورانه‌ی ۲۰۲۴ را تعیین کرد. بنابراین او درباره‌ی دراگون چه فکری می‌کند؟ دفتر معاون رئیس‌جمهور در پاسخ به این سؤال ، بیانیه‌ی زیر از اسکات پیس، دبیر اجرایی شورای ملی فضایی را ارائه داد.

معاون رئیس‌جمهور به تحقق فرمان رئیس‌جمهور مبنی بر بازگشت آمریکا به ماه تا سال ۲۰۲۴ و آمادگی برای مأموریت‌های انسانی آتی به مریخ کاملا متعهد است. همان‌طور که معاون رئیس‌جمهور گفته است، دولت آمریکا به هر وسیله‌ی ممکن به این هدف دست خواهد یافت و او اطمینان دارد که ناسا مشغول این وظیفه است.

^{مایک پنس، معاون رئیس‌جمهور آمریکا درحال ملاقات با لارا اوهارا، وودی هابورگ و جانی کیم، فضانوردان داوطلب ناسا در مرکز فضایی جانسون ناسا در سال ۲۰۱۸}

درنهایت، این حقیقت وجود دارد که آمریکا به‌شدت درگیر تبعات همه‌گیری جهانی ویروس کرونا است. گاهی اوقات باید در مخارج صرفه‌جویی کرد. اگر ناسا بتواند یک برنامه‌ی اکتشاف اعماق فضا را با کنارگذاشتن اوراین و اسپیس لانچ سیستم و هزینه‌ای بسیار کمتر اجرا کند، می‌تواند نظر مثبت برخی سیاستمداران را جلب کند. اریک استالمر، مدیرکل فدراسیون پروازهای فضایی تجاری می‌گوید:

هرچه به پیش می‌رویم، فکر می‌کنم باید به‌دنبال تمام گزینه‌ها بگردیم و همه‌ی آن‌ها را روی میز داشته باشیم. ما در طول چند سال گذشته، با بودجه‌های قدرتمند در فضا خوش‌شانس بوده‌ایم. بااین‌حال، باتوجه‌به تاثیراتی که کووید ۱۹ بر تمام عرصه‌ها برجای می‌گذارد، فکر نمی‌کنم بتوان هیچ گزینه‌ای با بودجه‌ی محدود را از روی میز برداشت.

درحال‌حاضر البته جذاب‌ترین گزینه‌ی روی میز احتمالا فضاپیمای ارزانی است که به‌تازگی در اقیانوس افتاد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و از توانایی استفاده‌ی چندباره برخوردار است.