بهار نیوز - مشکل عجیب ناسا در راه سفر دوباره به ماه

گروه علمی: ناسا در حال برنامه‌ریزی برای سفر دوباره به ماه است؛ ولی فعلا سیستم مسیریابی ماهواره‌ای بین زمین و ماه وجود ندارد. این مشکل باید حل شود تا فضاپیماها بتوانند به‌طور خودکار، مقصد را پیدا کنند. موفقیت ماموریت آرتمیس ۱ ناسا در پاییز گذشته، نشان داد که بشر برای سفر دوباره به ماه آماده است. ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA)، قصد دارند تا سال ۲۰۲۵ قدم روی ماه بگذارند و یک پایگاه دایمی در آنجا بسازند. چین و روسیه هم روی برنامه مشترکی برای اعزام فضانوردان به ماه در سال ۲۰۳۶ و احداث پایگاه کار می‌کنند.

فعلا اما یک مانع بزرگ وجود دارد: از جی پی اس محروم هستیم. فضانوردان در عمق فضا قادر به مسیریابی خودکار نیستند و هر ماموریتی، به مهندسان متخصص و آموزش دیده‌ای متکی است که اجرای آن را از مرکز کنترل زمینی، هدایت کنند. ولی در ماموریت‌های بلندمدت و پر رفت و آمد، این نوع هدایت عملیات، کارایی و ثبات لازم را ندارد.از این رو، سازمان‌های فضایی درصدد قرار دادن سیستم رهیاب ماهواری یا satnav روی راکت‌هایی هستند که فاصله ۳۸۵ هزار کیلومتری بین زمین و ماه را خواهند پیمود.

نحوه فعلی مسیریابی فضایی؛ پیچیده و پرهزینه
در حال حاضر، تنها یک روش برای رفتن از نقطه A به B در فضا وجود دارد: انجام محاسبات پیچیده بر پایه فیزیک که برحسب هر ماموریت، فرق می‌کند. وقتی فضاپیمایی به فضا پرتاب می‌شود، تنها نقطه مرجع، زمین است؛ بنابراین باید سیگنالی به زمین بفرستند تا موقعیت مکانی‌اش مشخص شود.اما نقاط کور بسیاری در فضا وجود دارد. به‌عنوان مثال، وقتی فضاپیمای اوریون در حین انجام ماموریت آرتمیس ۱ به پشت ماه رفت، ناسا ارتباطش را با آن کاملا از دست داد. برای چند دقیقه، هیچ کاری از دست مهندسان برنمی‌آمد؛ جز اینکه نفس خود را حبس و دعا کنند که اوریون بدون آسیب از پشت ماه بیرون بیاید.پس این روش، پاسخگو نیست. چیزی که ماموریت‌های فضایی امروزی نیاز دارند، ایجاد سازوکاری است که فضاپیماها بتوانند بدون اتکا به مسیردهی زمینی، راه خود را پیدا کنند.

ماهواره‌های زمین می‌توانند به‌کار بیایند
ارزان‌ترین راه برای راه‌اندازی satnav در فضا، استفاده از ماهواره‌های اطراف زمین است؛ این را الیزابت رونی، مهندس ارشد شرکت Surrey Satellite Technology می‌گوید که در حال همکاری با آژانس فضایی اروپاست.
اما مشکلاتی در این رویکرد وجود دارد، از جمله اینکه ماهواره‌ها به سمت زمین نشانه رفته‌اند. این یعنی بیشتر سیگنال‌های ماهواره‌ای، بلوکه می‌شوند و فقط سیگنال‌های ضعیفی به عمق فضا می‌رسند که با دورتر شدن از زمین، ضعیف‌تر هم می‌شوند.

با این تفاصیل، شاید استفاده از این سیگنال‌ها برای مسیریابی خودکار به‌سمت ماه، غیر ممکن به‌نظر برسد. اما مهندسان دهه‌هاست روی گیرنده‌های حساسی کار می‌کنند که می‌توانند سیگنال‌های ضعیف را در فضا دریافت کنند. موفقیت‌هایی هم حاصل شده است.مثلا در سال ۲۰۱۹، چهار ماهواره توانستند موقعیت مکانی خود را با استفاده از سیگنال‌های GPS زمین، تعیین کنند؛ آن هم وقتی که در فاصله ۱۸۷ هزار کیلومتری بودند، تقریبا نصف فاصله زمین تا ماه!

مسیریابی خودکار، شرط لازم برای سفر دوباره به ماه
ناسا و آژانس فضایی اروپا قصد دارند طوری گیرنده‌های خود را تقویت کنند تا قادر به دریافت سیگنال ماهواره‌های زمینی باشند. چند ماموریت آزمایشی هم در پیش است که شماتیک یکی از آن‌ها در تصویر زیر می‌بینید. در این عملیات، ESA گیرنده‌ای را به یک ماهواره در حال چرخش دور ماه (موسوم به Pathfinder) نصب خواهد کرد تا امکان مسیریابی خودکار را بررسی کند.گیرنده مورد اشاره، NaviMoon نام دارد و سوار بر ماهواره، در سال 2025 یا 2026 به فضا پرتاب می‌شود. طبق پیش‌بینی ESA، این گیرنده باید بتواند موقعیت مکانی ماهواره را با دقت حدود 60 متری، مشخص کند. وزن کمی هم دارد (حدود 4 کیلوگرم) و می‌تواند جایگزین تجهیزات سنگین‌تر نصب شده روی فضاپیماها شود.