بوابة القمر هي فكرة سيئة

بوابة الفن مفهوم القمر. المصدر: ناسا

على الرغم من أن كندا تقدم يدها (أو بالأحرى ذراع آلية) لجهود استكشاف الفضاء البشري ، فإن مشروع Lunar Gateway هو طريق مسدود آخر. ليست هناك حاجة لأحد ، وليس له أي معنى مالي أو علمي.

بوابة القمر ، التي اقترحتها ناسا في البداية ، هي محطة فضائية صغيرة تدور حول القمر وتدعم العمليات في الفضاء الجوي. في 28 فبراير ، أعلن رئيس الوزراء الكندي جوستين ترودو أن كندا ستكون أول دولة تلتزم رسميًا بالمشروع. ومع ذلك ، إذا كان الهدف هو تمديد الامتداد البشري في الفضاء ، فسيتم استثمار الموارد المطلوبة بشكل أفضل في مكان آخر ، مثل الهبوط الفعلي على سطح القمر.

أولاً ، لا يوجد علم خاص مخطط للبوابة القمرية التي لا يمكن إجراؤها بدلاً من ذلك في مدار الأرض (مثل المحطة الفضائية الدولية) أو على سطح القمر أو مع قمر صناعي. كما يوفر القليل من المزايا المالية والسلامة والهندسية على هذه المواقع.

على سطح القمر ، يستطيع رواد الفضاء الوصول إلى جليد الماء في المناطق المظللة ، ويعيدوا حماية أنفسهم من الإشعاع واستخدامهم كمواد بناء ، وبعض الجاذبية. لا شيء من هذه موجود في المدار.

عند ملاحظة الإشعاع ، ستوضع بوابة القمر خارج المجال المغناطيسي للأرض. يخفف المجال المغنطيسي الإشعاع الشمسي والكوني وينحرف عنه ، مما يقلل من تعرض رواد الفضاء والحياة على الأرض. سوف يتعرض سكان البوابة القمرية بشكل مزمن لهجوم الإشعاع الكامل. سيحصل رائد فضاء غير محمي على سطح القمر على جرعة مماثلة ، ولكن يمكن لرواد الفضاء تغطية مبانيهم في مبنى عادي أو ببساطة يعيشون تحت الأرض لتجنب ذلك. إذا تم التخطيط لأي واقي من الإشعاع في البوابة القمرية ، فيجب نقله من الأرض.

مفهوم ESA للقواعد القمرية المحمية من الإشعاع من قبل قذيفة واقية من regolith. المصدر: وكالة الفضاء الأوروبية (مشتركة بموجب CC BY-SA 4.0)

على سطح القمر ، فإن استخدام الموارد المحلية ، ووجود أرض صلبة ، وخطورة من شأنه أن يسمح للسكان ببناء منشآت سطح أكثر شمولاً مما هو ممكن للتجميع في المدار. سيتم تشديد المحطة الفضائية بالضرورة ، في حين أن قاعدة السطح يمكن أن تكون كبيرة مثل التكوين الجيولوجي ، مثل أنبوب الحمم البركانية الطبيعية.

بشكل عام ، من الأسهل بكثير البناء على كوكب أو قمر أكثر منه في المدار. في الوقت الذي يتقدم فيه علم التشييد على تيرا فيرما منذ ظهور المباني الأولى في بلاد ما بين النهرين ، لا يزال البناء في المدار في مراحله الأولى وهو مكلف للغاية. بدأت مجموعة محطة الفضاء الدولية في عام 1998 وما زالت جارية ؛ حتى الآن ، كلفت أكثر من 150 مليار دولار وسوف تستمر في الارتفاع. لاحظ أنه يدور حول 400 كيلومتر فقط فوق الأرض ، وأن السفر من وإلى لا يستغرق سوى بضع ساعات.

إن محاولة تجميع محطة فضائية حول القمر ، على بعد حوالي 400000 كيلومتر وثلاثة أيام من الأرض ، في حين أن تقنيات التجميع في الفضاء لا تزال في بدايتها ، هو الجنون. يتطلب نقل المكونات إلى المدار القمري من الأرض مزيدًا من الطاقة ، مما يتطلب صواريخ أكثر قوة وتعقيدًا أعلى في المهمة. هذا يزيد بشكل كبير من النفقات المالية والمخاطر والخطر. قد لا يتم تسليم المكونات ، وقد تفوت مناورات الإرساء ، وتصبح الحوادث أكثر خطورة بشكل كبير بسبب المسافة من الأرض.

لوحة شمسية تضررت من الاصطدام على محطة مير الفضائية. المصدر: ناسا

خذ على سبيل المثال ، حريق محطة الفضاء مير عام 1997 ، والتي لحسن الحظ ، تم إخمادها بنجاح. أو لنأخذ مثالاً آخر من مير في نفس العام ، عندما تحطمت مركبة فضائية للشحن فيها ، مما تسبب في إحداث وحدة نمطية للضغط وإجبار رواد الفضاء على إغلاقها. هناك حادثة أحدث حدثت في محطة الفضاء الدولية وهي فشل نظام إزالة ثاني أكسيد الكربون في عام 2010 ، والذي كان من الممكن أن يؤدي إلى اختناق رواد الفضاء. لحسن الحظ ، لم يصب أحد أو يُقتل في هذه الحوادث. لكن تخيل ما إذا كانت هذه الحوادث قد تصاعدت عن نطاق السيطرة ، أو تسببت في إصابة خطيرة ، أو أضرت بشكل لا يمكن إصلاحه بمكون حرج ، وإذا كانت السلامة قد أمضيت نصف أسبوع. ستكون هذه المخاطر أقل على سطح القمر عنها في المدار ، حيث يكون الدرع من الإشعاع والحطام أسهل ، والجاذبية تحافظ على الأجسام وتسهل السيطرة عليها ، ويسهل الوصول إلى الموارد المعدنية.

يتمثل أحد الأهداف التي تم الاستشهاد بها في المشروع في دراسة آثار الإشعاع الكوني والشمسي على رواد الفضاء خارج الحقل المغناطيسي الواقي للأرض ، استعدادًا لرحلات الفضاء السحيق إلى المريخ وما وراءه. هناك فائدة قليلة لإجراء مثل هذه التجارب في المدار القمري. يمكن إجراء دراسات الإشعاع على سطح القمر على رواد الفضاء في الموائل غير المحمية عمداً (تُترك أخلاقياتها كتمرين للقارئ) ، في حين يمكن إجراء أي تجارب جاذبية صفرية على محطة الفضاء الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، سيكون رواد الفضاء على سطح القمر أو بالقرب منه ثلاثة أيام على الأقل من المساعدة في غياب أنظمة الدفع النووي. من الأفضل أن تحدث حالات الطوارئ على قاعدة سطحية جيدة التجهيز من محطة مدارية ضيقة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن أي محطة فضائية أو قمر صناعي يتطلب مناورات عرضية لمنع مداره من الانهيار. هذه هي العملية المعروفة باسم حفظ المحطة. تنجز محطة الفضاء الدولية ذلك من خلال إطلاق مركبة فضائية لمحركاتها لفترات قصيرة من الوقت أثناء الالتحام بها ، مثل مركبة الفضاء الروسية سويوز. لهذا الغرض ، سيتم تزويد Lunar Gateway ببطارية من المحركات الأيونية عالية الطاقة ، والمعروفة رسميًا باسم نظام الدفع الكهربائي المتقدم (AEPS). تشمل النفقات المالية:

  1. تكلفة تطوير المحرك.
  2. تكلفة نقل العتاد والوقود (في هذه الحالة ، الزينون) إلى المدار القمري. تشمل الأجهزة المطلوبة المصفوفات الشمسية اللازمة لتوفير الطاقة للمحركات وأجهزة التدفئة الحرارية اللازمة للحفاظ عليها باردة.
  3. تكاليف صيانة وتجديد الوقود.

يجب على أي محطة فضائية طويلة الأجل حساب هذه التكاليف أو المخاطرة بالخروج من مدارها المخطط. ومما يزيد من تعقيد الصيانة أن المحطة بعيدة عن الأرض ، ولن يكون للقمر القاعدة الصناعية اللازمة لصيانة المحطات الفضائية في المستقبل المنظور. في الوقت الحاضر ، لا يمكن لفوائد محطة في المدار القمري تبرير التكلفة.

محطة الفضاء هي أيضا أكثر عرضة حراريا من قاعدة السطح. يجب أن ترفض محطة الفضاء الدولية الحرارة الناتجة عن رواد الفضاء والمعدات في الفضاء ، أو ارتفاع درجة الحرارة. يتم تحقيق ذلك من خلال حلقة تبريد الأمونيا التي تلتقط الحرارة من داخل المحطة وتتدفق عبر ألواح الرادياتير وتفقد الحرارة إلى الفضاء عبر الإشعاع. الإشعاع هو الطريقة الأقل فعالية لرفض الحرارة مقارنةً بالحمل الحراري والتوصيل ، لأن الاثنين الأخيرين يستخدمان كوسيلة لنقل الحرارة. نظرًا لأن الفراغ عبارة عن فراغ ، فإن الإشعاع الوحيد هو تقنية إدارة حرارية قابلة للحياة ، مما يجعل التبريد صعبًا.

لوحات المبرد الحراري على محطة الفضاء الدولية. المصدر: ناسا

أعطال نظام التبريد خطيرة للغاية ، كما يتضح من المكالمات الهاتفية التي أجريت على محطة الفضاء الدولية في 2007 و 2012 و 2013 ؛ انبثقت حلقة تبريد الأمونيا تسربًا ، مما أدى إلى نزف سائل التبريد إلى الفضاء وتعريض نظام الإدارة الحرارية للخطر. إذا كان قد تم السماح للنظام بالاستمرار في فقد المبرد ، فستصبح المحطة في النهاية شديدة الحرارة بحيث لا يمكن العيش فيها. يمكن لقاعدة السطح إدارة الحمل الحراري بشكل أكثر فعالية ، لأنه يمكن أن يرفض الحرارة مباشرة إلى الأرض. يتم التحقق من صحة هذا من خلال البحث عن يورك وآخرون. الله. في جامعة هارفارد ، مما يدل على أن درجة الحرارة داخل أنابيب الحمم القمرية منخفضة -20 درجة مئوية.

غالبًا ما يصور البشر الذين يتعرضون مباشرةً إلى فراغ الفضاء على أنهم يتجمدون على الفور في أفلام الخيال العلمي (الفقيرة). في الحياة الواقعية ، من المرجح أن يظل الإنسان دافئًا ، ويحتاج بدلاً من ذلك إلى القلق بشأن الاختناق وحروق الشمس الشديدة. لدفع هذه النقطة إلى المنزل ، يتم استخدام الفراغات على نطاق واسع لمنع فقدان الحرارة ، كما هو الحال في الترمس وقوارير ديوار ، وأي شيء في الفضاء محاط بآلية شبه مثالية.

إحدى المزايا المحتملة لمحطة فضائية هي أن مدارها يمكن أن يبقيه في ضوء الشمس المستمر وخط البصر إلى الأرض. على العكس ، قد تكون قاعدة سطح القمر في الظلام لأسابيع في وقت واحد. هذا يمكن حلها عن طريق وضع القواعد الأولية في القطبين. في القطبين ، توجد قمم تضيء بواسطة الشمس لمدة تصل إلى 94٪ من العام ، كما اكتشفها مدار الاستكشاف القمري. يمكن وضع معدات توليد الكهرباء على قمم مثل هذه ، مما يوفر طاقة شبه ثابتة. ميزة إضافية هي أن هناك أيضًا مناطق في ظل دائم ، حيث توجد رواسب من جليد الماء - للبشر في الفضاء ، وهي مادة أغلى من الذهب بلا حدود.

في حين قد يكون هناك بعض الفائدة لاستخدام "بوابة القمر" كنقطة انطلاق للهبوطين على سطح القمر ، إلا أنه من المحتمل أن يكون هذا ضئيلًا. من غير المرجح أن تكون حركة المرور إلى مستوى عالٍ في المستقبل المنظور ، خاصةً بالنظر إلى الموقف الصارم لحكومات العالم بتخصيص أموال لاستكشاف الفضاء. لا تزال بنيات المهمة على غرار برنامج أبولو هي أبسط الوسائل وأكثرها فاعلية وأكثرها فعالية من الناحية المالية لنقل البشر والبضائع بين الأرض والقمر. في جوهرها ، يسافر الهبوط والمركب من الأرض ، ينتقل الهبوط بين السطح والمدار ، ويعود المدار إلى الأرض أي شيء يحتاج إلى إرجاعه. الوسيط المداري هو ببساطة غير ضروري.

مراحل مهمة الهبوط على سطح القمر أبولو. المصدر: ناسا

تطبيق آخر مقترح للبوابة القمرية هو ترحيل اتصالات عالي السرعة. قد يكون هذا ممكن الدفاع عنه في أوقات ما قبل الترانزستور لفون براون ، عندما كان سيلزم وجود جيش صغير من الفنيين للحفاظ على الأنابيب المفرغة ، مما يستلزم القرب البشري. ومع ذلك ، مع ظهور إلكترونيات الحالة الصلبة ، فإن كوكبة من أقمار الاتصالات غير المأهولة ستحقق نفس الغرض بفعالية أكبر بكثير وتكلفة أقل.

هناك تطبيق آخر مقترح يستخدم بوابة القمر للتحكم في الروبوتات الموجودة على سطح الأرض وللحضور عن بُعد. مرة أخرى ، لا يوجد سبب لهذا لا يمكن القيام به من الأرض أو من قاعدة سطح القمر. نظرًا لضيق سرعة الضوء ، ستستغرق الرسالة المرسلة إلى القمر وقت وصول ما يزيد قليلاً عن الثانية ، ثم يستغرق الرد أكثر من ثانية واحدة. نتيجةً لذلك ، ستتعرض الروبوتات التي يتم التحكم فيها من الأرض إلى انقطاع الاتصالات لمدة ثانيتين تقريبًا. ومع ذلك ، فمن الأسهل والأرخص بكثير تطوير بروتوكولات للعمل مع أو لأتمتة في وقت قريب من بناء محطة رائعة بعدة مليارات من الدولارات في مدار القمر. قد تكون ثانيتين لفترة طويلة جدًا بالنسبة إلى لعبة الكواكب الخاصة بـ Fortnite ، ولكنها بالكاد تستغرق وقتًا طويلًا بحيث تعيق تشغيل الروبوت الفعال للأغراض العلمية والهندسية والصيانة.

ومرة أخرى ، سيتم تقليص الفارق الزمني إلى مستويات ضئيلة عن طريق التشغيل من قاعدة سطح القمر مع وجود أقمار الاتصالات.

أخيرًا ، يُنظر إلى استكشاف القمر على أنه نقطة انطلاق مفيدة للمريخ عن طريق تقليل الطاقة اللازمة لترك جاذبية الأرض ومن خلال العمل كمستودع للتزود بالوقود. من منظور الديناميكا الفلكية ، هذا لا معنى له.

تقاس الطاقة اللازمة لإجراء مناورة في الفضاء بكمية تسمى دلتا الخامس ؛ التغيير المطلوب في سرعة المركبة الفضائية. وكلما زاد دلتا الخامس ، كلما كان الدافع أكبر للمناورة. على سبيل المثال ، يتطلب الوصول إلى مدار الأرض من سطح الأرض حوالي 9 كم / ثانية من دلتا الخامس. تحدد متطلبات delta-v المهمة التي يجب أن تحملها مركبة الدفع التي تعمل بالوقود وما مدى أداء محركاتها.

عادة ما يتم تنفيذ مهمة الكواكب في ثلاث مراحل رئيسية:

  1. حرق الحقن: تطلق المركبة الفضائية محركاتها لإدخال مسار سيواجه وجهتها (مثل المريخ).
  2. الساحل: يتم إيقاف محركات المركبات الفضائية وتتجه إلى وجهتها. أي مقاليع الجاذبية ستحدث في هذه المرحلة.
  3. حرق الإدراج: تطلق المركبة الفضائية محركاتها لتبطئ ، أو قد تتباطأ بدلاً من ذلك باستخدام جو الوجهة (انظر إيروبراكينج).
انطباع فنان عن إيروبريتس المريخ الاستطلاع الجوي. المصدر: ناسا

يتطلب الانتقال من مدار الأرض إلى مدار المريخ حدًا أدنى من 3.8 كيلومتر في الثانية. هذا يفترض أن المركبة الفضائية تبطئ في وجهتها من خلال الطيران عبر الطبقات العليا من الغلاف الجوي للمريخ ؛ تقنية تعرف باسم aerobraking. في الأساس ، تتباطأ المركبة الفضائية باستخدام مقاومة الهواء بدلاً من محركاتها ، وبالتالي توفير الوقود. تم استخدام هذه الطريقة في إجراء تحقيقات ناجحة في المدار حول الكواكب ذات الأجواء ، مثل مركبة استكشاف المريخ في عام 2006.

وبدلاً من ذلك ، إذا بدأت المركبة الفضائية في المدار القمري ، فتُحرِّك محركاتها للذهاب إلى المريخ ، ثم الطائرات الهوائية إلى مدار المريخ ، فستتطلب حلاً أدنى كحد أدنى قدره 2.9 كم / ثانية فقط - وفورات قدرها 24 ٪. ومع ذلك ، فإن هذا يهمل حقيقة أن أي حمولة تنتقل من القمر إلى المريخ يجب أن تسافر أولاً من الأرض إلى القمر. ليس للقمر عملياً أي جو يمكن من خلاله استخدام aerobrake ، لذلك يجب إجراء أي فرامل بإطلاق محركات المركبات الفضائية. ولهذا السبب ، يتطلب الانتقال من الأرض إلى المدار القمري 4.8 كم / ث من دلتا الخامس ؛ تحتاج مركبة فضائية إلى مزيد من الوقود للسفر إلى القمر أكثر من وصولها إلى المريخ!

ونتيجة لذلك ، فإن إجمالي الدلتا -5 الإجمالي لإرسال مركبة فضائية إلى القمر ، ثم إلى المريخ ، هو عبثية 7.7 كم / ثانية ، وهي طاقة أكثر بنسبة 102 ٪ مما هو مطلوب لإرسالها مباشرة إلى المريخ! بمعنى آخر ، حتى لو كانت هناك خزانات مملوءة بالوقود المجاني الذي يدور حول القمر ، فسيظل تجاهلها والانتقال إلى المريخ أقل تكلفة وأقل تعقيدًا وأسرع.

الطريقة الوحيدة للاستفادة من مدخرات دلتا الخامس هي إذا تم تجميع جزء أو كل المركبات الفضائية على سطح القمر باستخدام موارد قمرية. ومع ذلك ، من المحتمل أن يكون هذا أكثر تكلفة وصعوبة من تجميعه على الأرض ، بالنظر إلى صعوبات العمل في بيئة معادية بدون قاعدة الأرض الصناعية وسلاسل التوريد. علاوة على ذلك ، يجب أولاً إرسال البنية التحتية اللازمة لاستخراج موارد القمر لتصنيع الوقود الدافع والمركبة الفضائية إلى القمر وبناءها قبل حدوث ذلك ، مما يزيد من النفقات إلى أبعد من ذلك. فكرة أن القمر هو توقف مفيد في الطريق إلى المريخ وبقية النظام الشمسي هي مهزلة كاملة ؛ فهو لا يجعل أي شيء أسهل ويزيد من المخاطر والخطر والتكلفة الفلكية.

باختصار ، مشروع Lunar Gateway - كما هو قائم حاليًا - غير حكيم.

فيما يلي المشاريع التي ستوفر عائدًا علميًا وتكنولوجيًا أكبر على الاستثمار. سوف تساهم هذه بشكل مباشر في الهدف المتمثل في توسيع الوصول البشري في الفضاء وكذلك توفير الفوائد المحتملة للحياة على الأرض. هذه تقنيات أساسية ، لأنه بدون هذه العناصر ، لن يسافر البشر أبدًا من الأرض أكثر من القمر.

مفهوم للمركبة الفضائية المريخ التي تدور لتزويد طاقمها بالجاذبية الصناعية. المصدر: ناسا

أولا ، الجاذبية الاصطناعية. ثبت أن الجاذبية الصفرية من خلال الإقامات المطولة في مير ومحطة الفضاء الدولية تشكل ضررًا كبيرًا على صحة رواد الفضاء ، مع تأثيرات تتراوح بين تنكس العضلات والعظام إلى حصى الكلى. غالبًا ما يكون رواد الفضاء العائدون من الإقامات الطويلة في محطة الفضاء الدولية عاجزين عن الهبوط ويجب إجراؤهم من كبسولة الهبوط ، لأن عضلاتهم قد ضاعت بعيدًا عن الإهمال. هذا هو الرفاهية التي لن تكون متاحة على المريخ. عن طريق تدوير المركبة الفضائية لتوليد قوة الطرد المركزي ومحاكاة الجاذبية ، يمكن تخفيف هذه الآثار. على الرغم من أن هذا ليس خطورة حقيقية ، إلا أنه سيمنع التأثيرات الضارة المرتبطة بالجاذبية الصفرية. هذا يشبه الطريقة التي يمكن بها ملء دلو بالماء والتأرجح فوق رأسه دون فقد أي قطرة.

يمكن اختبار هذا المفهوم في مدار الأرض باستخدام مركبة فضائية موجودة ، مثل SpaceX Dragon أو كبسولة Soyuz الروسية. يمكن إرفاقه بحبل بوزن ميت ، مثل صاروخ تقوية مستهلك. ثم ، باستخدام الدفاعات المناورة ، يمكن نسج التجميع وسيختبر رواد الفضاء داخل الكبسولة الجاذبية الزائفة.

أحد المجالات المهمة ذات الصلة بالبحث هو استجابة جسم الإنسان لفترات طويلة من الجاذبية الكسرية: آثار الجاذبية الصفرية والأرضية معروفة جيدًا ، لكن لا يوجد شيء معروف حول ما يحدث بينهما. تعد البيانات التي تم جمعها من تجارب الجاذبية الكسرية طويلة المدى ضرورية لفهم الآثار الصحية على المستكشفين والمستعمرين في عوالم أخرى. يمكن إجراء مثل هذه التجارب بسهولة في مدار الأرض باستخدام جهاز الثقل الاصطناعي المذكور أعلاه. لدى المريخ 38٪ من خطورة الأرض ، والقمر 17٪ - هل ستظل العظام والعضلات البشرية تهدر؟ هل سيتمكن مستعمرو المريخ الجريئون من زيارة أسرهم على الأرض؟ نحن لا نعرف ، ويجب علينا معرفة ذلك.

انطباع فنان عن مركبة إرجاع نموذج مارس تعود إلى الأرض. المصدر: ناسا

ثانياً ، بعثات عودة المريخ. يتم إرسال مسبار إلى المريخ ، وجمع العينات ، وإعادتها إلى الأرض. الجزء الذي يعود إلى الأرض قد يصنع الوقود اللازم للساق المرتبط بأدوات منزلية باستخدام جو المريخ ، مما يقلل تكاليف المهمة. هذه تقنية تسمى استخدام الموارد في الموقع (ISRU).

من المقرر إجراء أبحاث ISRU على مركبة التجوال مارس 2020 ، والتي ستحمل الوحدة العلمية لتجربة استخدام الموارد في موقع الأوكسجين في مارس ، والتي ستحاول إنتاج أول أكسيد الكربون والأكسجين من جو المريخ. هذا هو مزيج الوقود يحتمل أن تكون قابلة للحياة. بدلاً من ذلك ، قد يحمل المسبار إمدادات الهيدروجين الموجودة على متن الطائرة ، والتي يمكن أن تتحد مع الغلاف الجوي للمريخ لإنتاج الميثان والأكسجين من خلال تفاعل Sabatier - مزيج آخر من الوقود يمكن أن يكون قابلاً للتطبيق.

من المحتمل أن تستخدم مهمة المريخ المأهولة بنية مهمة مشابهة لنقل البشر والإمدادات إلى السطح ، وإنتاج الوقود من الموارد المحلية ، ثم إعادة البشر والعينات إلى الأرض. ستسمح مهمة إرجاع عينة المريخ باختبار هذه البنية في صورة مصغرة.

علاوة على ذلك ، اعتمدت تحقيقات مثل الفضول ، الفرصة ، وفايكنغ على حزم العلوم الآلية على متن الطائرة لتحليل عينات من المريخ. إن القدرة التحليلية لهذه المجسات محدودة بشدة بسبب الميزانية الجماعية للمتعزيزات التي ترسلها إلى المريخ ، مما يحد من العائد العلمي. ومع ذلك ، فإن إعادة العينات إلى الأرض لتتعرض للغضب الكامل من مختبرات الأرض ، كما أن أعين الخبراء الجيولوجيين من البشر ستزيل كل هذه الحدود. سنتعرف على المزيد حول كيفية تكوين المريخ ، وكيف تشكلت الأرض ، وكيف تشكل النظام الشمسي ، وكيف تعمل العمليات الجيولوجية على الأرض وعلى الكواكب الأخرى ، وربما حول التخليق الذاتي ، وما يمكن أن يتوقعه رواد الفضاء عند وصولهم إلى المريخ.

تجدر الإشارة إلى أن مجرد ثلاث سنوات فصلت أول هبوط لمسبار على سطح القمر وأول نسخة لها ، وأنه لم تكن هناك بعثات عودة ناجحة للقمر قبل Apollo 11.

يقف رائد الفضاء البلجيكي فرانك دي وين بجوار تجربة زراعة الخس في محطة الفضاء الدولية. المصدر: ناسا

ثالثًا ، أنظمة دعم الحياة البيئية المغلقة (CELSS). سيكون البشر الذين يسافرون بعيدًا عن القمر ، مثل المريخ أو الكويكبات أو الكواكب الخارجية ، على بعد أشهر أو سنوات من إعادة الإمداد. إعادة تدوير كل الهواء والماء والنفايات أمر حيوي ، سواء على متن مركبة فضائية أو في قاعدة قمرية. ليس من الضروري تطوير مثل هذه الأنظمة في الفضاء - بل يمكن اختبارها في المختبرات على الأرض ، ثم التحقق من صحتها في محطة الفضاء الدولية ، مما يقلل من تكاليف إعادة الإمداد وتحسين المرونة في حالة حدوث أعطال وحالات طوارئ.

نموذج مفاعل نووي فضائي كجزء من برنامج ناسا المصدر: ناسا

رابعا ، الطاقة النووية الفضائية. ستكون الألواح الشمسية قادرة على توفير الطاقة على كوكب المريخ ، لكنها عرضة لأن تصبح معطلة بسبب الأوساخ أو الطقس أو ببساطة حلول الظلام. علاوة على ذلك ، تصبح الألواح الشمسية عديمة الفائدة وراء كوكب المشتري ، لأن الشمس تصبح ببساطة قاتمة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، ستحتاج القواعد الموجودة على سطح القمر والتي لا تقع بالقرب من القطبين إلى العمل بدون الشمس لعدة أسابيع في الوقت المناسب. المفاعلات النووية ستزود رواد الفضاء ومعداتهم بمصدر طاقة قوي وموثوق. قامت ناسا بخطوات كبيرة في تطوير مفاعلات نووية خفيفة الوزن ، لذا فإن هذه التكنولوجيا في طريقها إلى النضج.

تجربة إطلاق صاروخ حراري نووي في عام 1971. المصدر: ناسا

ومن شأن الصواريخ التي تعمل بالطاقة النووية أن تجعل السفر في الفضاء أسهل عن طريق تقليل متطلبات الدفع ، على الرغم من أن هذا ليس ضروريًا للبعثات الأولية إلى القمر أو المريخ. تجدر الإشارة إلى أن الولايات المتحدة قد اختبرت بنجاح محركات الصواريخ النووية من خلال برنامج NERVA (محرك نووي لتطبيقات المركبات الصاروخية) في أوائل الستينيات - وهي بالكاد تكنولوجيا جديدة.

في الختام ، فإن Lunar Gateway عبارة عن رحلة خيالية لا طائل من شأنها أن تفشل قبل أن تبدأ ، لأنها ليست مدفوعة بالحكم الهندسي السليم. إنه استثمار ضعيف للموارد وسيعمل فقط على صرف الانتباه عن الأهداف النهائية للوجود الإنساني الدائم على سطح القمر والمريخ وما بعده.

ينبغي لوكالات الفضاء في الولايات المتحدة وكندا أن تركز على الهبوط على سطح القمر وإرسال بعثات إلى المريخ ؛ إن الجهود الموجهة والمركزة مثل تلك ستفتح الباب أمام البشرية للتوسع في الكون ، وليس السير بدون هدف في الفضاء الفقاري. إن عوائد أكبر - وأجرؤ على القول ، مجد - ستأتي من هذه من محطة فضائية في مدار حولها.

يُظهر نجاح برنامج Apollo أن أفضل طريق هو غالبًا أبسط الطرق وأكثرها مباشرة ؛ لم تكن بحاجة إلى محطات فضائية للتجميع في المدار ، كما أنها لم تكن بحاجة إلى إنشاء بنية تحتية فضائية ذات رأس مال مرتفع. سيأتي ذلك لاحقًا ، بمجرد أن يصبح السفر إلى الفضاء روتينًا مثل الرحلات الجوية.

اقتراحات للقراءة

Roving Mars (Steve Squyres): سرد مفصل مفعم بالحيوية لخبرات الباحث الرئيسي لروفي الروح والفرصة. إنه يتعمق بعمق في المطالب التقنية والبشرية لهذه المهمة.

The Case for Mars (Robert Zubrin): مقترح لبنية مهمة Mars Direct: مهمة بشرية فعالة من حيث التكلفة وأقل مخاطر وأقصى عائد إلى المريخ ، مع رؤية لاستكشاف المستقبل والوجود الدائم والاستعمار والتشكيل. لهذه الأسباب ، أصبحت مارس دايركت بنية مهمة مرجعية لناسا لبعثات المريخ المخطط لها.