لماذا يعتبر الهبوط الناعم على القمر صعبا للغاية؟

(سي إن إن) — على بعد مئات الآلاف من الأميال خارج الأرض، توشك مركبة فضائية بحجم كشك الهاتف على مواجهة تحدي لم تحاول أي مركبة إطلاقه من الولايات المتحدة القيام به منذ أكثر من 50 عامًا.

إن مركبة هبوط على سطح القمر تسمى أوديسيوس، أو IM-1، من صنع شركة Intuitive Machines ومقرها هيوستن، في طريقها إلى القمر. تستعد المركبة لبعض اللحظات المرعبة من عدم اليقين أثناء محاولتها إبطاء سرعتها إلى حوالي 1800 متر في الثانية من أجل هبوط لطيف على سطح القمر. وتتواجد المركبة الفضائية بالقرب من القطب الجنوبي للقمر في طريقها للهبوط على القمر في الساعة الثالثة بعد ظهر الخميس.

ومن المتوقع تغطية الحدث التاريخي بث مباشر على الموقع الإلكتروني للشركة الخاصة.

النجاح غير مضمون. إذا فشلت، سيصبح أوديسيوس ثالث مركبة هبوط على سطح القمر تختفي على قمر صناعي طبيعي في أقل من عام. أول هبوط روسي على سطح القمر منذ 47 عامًا لونا 25, لقد فشلت عندما تحطمت في أغسطس 2023. وقد عانى Hakuto-R، الذي طورته شركة IceSpace اليابانية، من مصير مماثل في أبريل الماضي.

في المجمل، انتهت أكثر من نصف محاولات الهبوط على سطح القمر بالفشل، وهو احتمال كبير لإنجاز حققته البشرية لأول مرة منذ ما يقرب من 60 عامًا.

أصبحت المركبة الفضائية لونا التابعة للاتحاد السوفييتي أول مركبة فضائية تقوم بهبوط متحكم فيه أو “ناعم” في 9 فبراير 1966. وتبعتها أمريكا بسفينتها الفضائية الآلية. مساح 1 وبعد أربعة أشهر هبطت على القمر.

ومنذ ذلك الحين، ثلاثة بلدان أخرى فقط (الصينوالهند واليابان) قد وصلت إلى هذا الإنجاز. وكان الثلاثة أول من وصل إلى القمر بمركبات آلية في القرن الحادي والعشرين. لقد حققت الهند واليابان هذا الإنجاز الهائل في الأشهر الستة الماضية، بعد فترة طويلة من سباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي. وكانت الولايات المتحدة آخر دولة ترسل البشر إلى سطح القمر في عام 1972. أبولو 17.

لكن منذ ذلك الحين، لم تحاول حكومة الولايات المتحدة حتى الهبوط الناعم (مع أو بدون رواد فضاء على متن الطائرة). كانت شركة الفضاء الخاصة Astrobotic Technology تأمل في صنع التاريخ بعد إطلاق مركبة الهبوط Peregrine القمرية في يناير، لكن تسربًا خطيرًا للوقود أجبر الشركة على التخلي عن محاولة الهبوط بعد ساعات واحترقت في الغلاف الجوي للأرض. .

وقال سكوت بيس، مدير معهد سياسة الفضاء بجامعة جورج واشنطن، لشبكة CNN، إن استعادة المعرفة والخبرة من الماضي جزء كبير من التحدي الذي تواجهه الولايات المتحدة.

وقال بيس: “إننا نتعلم القيام بأشياء لم نفعلها منذ فترة طويلة، ونرى الشركات تتعلم الطيران مرة أخرى”. “الذهاب إلى القمر ليس مجرد مسألة رائد فضاء شجاع أو لامع. يتعلق الأمر بالمنظمات بأكملها التي يتم تنظيمها وتدريبها والقادرة على الوصول إلى هناك. “إننا نقوم الآن ببعض التجارب التي مررنا بها أثناء رحلة أبولو، لكننا أيضًا نعيد إنشاء بعض التجارب التي فقدناها على مدار الخمسين عامًا الماضية.”

ومع ذلك، فإن المعرفة التقنية ليست سوى جزء من المعادلة عندما يتعلق الأمر بالهبوط على سطح القمر. معظم العوائق مالية.

نموذج جديد

في ذروة برنامج أبولو، كانت ميزانية ناسا تمثل أكثر من 4% من إجمالي الإنفاق الحكومي. واليوم، تبلغ ميزانية وكالة الفضاء حوالي عُشر ذلك المبلغ و0.4% فقط من إجمالي الإنفاق الفيدرالي، حتى مع الجهود المبذولة لإعادة رواد الفضاء الأمريكيين إلى القمر. مشروع أرتميس.

وقال جريج أوتري، مدير قسم الطيران في كلية ثاندربيرد للإدارة العالمية بجامعة ولاية أريزونا: “لقد عمل مئات الآلاف من الأشخاص في أبولو. لقد كان مشروعًا بقيمة 100 مليار دولار في الستينيات. وبدولارات اليوم، سيكون مشروعًا بمليارات الدولارات”. “” لا يوجد شيء يقارن بهذا.””

تحاول وحدات الهبوط على سطح القمر في القرن الحادي والعشرين تحقيق العديد من الأهداف نفسها مقابل جزء بسيط من التكلفة.

المجلد تشاندرايان-3 قال وزير الدولة للعلوم والتكنولوجيا جيتندرا سينغ إن أول مركبة فضائية هندية تصل إلى سطح القمر بأمان في أغسطس 2023 ستتكلف حوالي 72 مليون دولار.

وقال سينغ: “تكلف Chandrayaan-3 بالكاد 600 كرور روبية (72 مليون دولار أمريكي)، في حين أن فيلم هوليوود عن الفضاء والقمر يكلف أكثر من 600 كرور روبية”. الأوقات الاقتصاديةوسائل الإعلام الهندية، في أغسطس.

وفي الولايات المتحدة، تحاول وكالة ناسا خفض التكاليف من خلال الاستعانة بمصادر خارجية لتصميم المركبات الفضائية الروبوتية الصغيرة للقطاع الخاص من خلال برنامج خدمات الحمولة القمرية التجارية (CLPS).

وكانت شركة أستروبوتيك أول شركة تطير في إطار مبادرة CLPS، وبعد إطلاقها في يناير، تولت المحركات البديهية قيادة الشعلة، بهدف سلاسة أوديسيوس بالقرب من القطب الجنوبي للقمر يوم الخميس.

وقال ستيف ألتيموس، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Intuitive Machines، لشبكة CNN: “سنذهب إلى مسافة أبعد ألف مرة من محطة الفضاء الدولية”. “وفوق ذلك، فإن الهدف هو: القيام بذلك مقابل 100 مليون دولار، لقد تم القيام بذلك مقابل مليارات الدولارات في الماضي”.

لماذا لا يمكننا تكرار شيء أبولو؟

ومن غير الواقعي أيضًا أن نتوقع أن تقوم ناسا أو أحد حلفائها بسحب خطط لمركبة هبوط على سطح القمر من الستينيات وإعادة إنشائها من الصفر. لقد تم إيقاف معظم التقنيات المستخدمة في هذه المهام منذ فترة طويلة، وتم تهميشها بسبب التقدم الهائل في قوة الحوسبة وعلوم المواد على مدى نصف القرن الماضي.

يجب أن تأتي كل قطعة من أجهزة الهبوط على القمر من سلاسل التوريد الحديثة (التي تبدو مختلفة تمامًا عن القرن العشرين) أو أن يتم تصميمها وتصنيعها من الصفر. يجب أن يتم بناء كل جهاز استشعار ومكون إلكتروني في المركبة الفضائية لتحمل البيئة القاسية للفضاء، وهي عملية تسميها الصناعة “التصلب”.

ومن المعروف أن هناك بعثات أبولو يتم التحكم فيها بواسطة أجهزة كمبيوتر أقل قوة من الهواتف الذكية حديث. لكن السفر إلى الفضاء معقد للغاية ومحفوف بالمخاطر، بحيث لا يمكن ترجمة التقدم الحاسوبي مباشرة إلى مهمات قمرية سهلة ورخيصة.

وقال بيس: “إن الهبوط على القمر يختلف تمامًا عن برمجة لعبة. والشيء الذي يميز جهاز iPhone في جيبك هو أن هناك الملايين والملايين من هذه الأشياء. أما عند الإطلاق إلى الفضاء، فقد لا يكون هناك سوى عدد قليل منها”. “يعد iPhone، بالطبع، اختراعًا رائعًا يحتوي على مئات، إن لم يكن الآلاف، من الابتكارات، ولكنه يستفيد أيضًا من الأرقام الأولية. لم نفعل شيئًا كهذا مرة أخرى منذ الهبوط على سطح القمر.

نزول خطير

على الرغم من تقدم التكنولوجيا على مدى العقود الخمسة الماضية، إلا أن التحديات الأساسية للهبوط على سطح القمر تظل كما هي. أولاً، هناك المسافة المطلقة: ربع مليون ميل (402000 كيلومتر) من الأرض إلى القمر. إذا تمكنت من قيادة سيارة إلى القمر بسرعة ثابتة تبلغ 60 ميلاً في الساعة (97 كيلومترًا في الساعة)، فسوف يستغرق الأمر أكثر من خمسة أشهر.

وقال بيس: “يشبه البعض الأمر بضرب كرة جولف في نيويورك وإيصالها إلى حفرة معينة في لوس أنجلوس. ومن الصعب للغاية تحقيق هذا النوع من الدقة على مسافات طويلة”.

ثم هناك المشهد القمري المعقد. القمر مغطى بالبراكين الميتة والحفر العميقة، مما يجعل من الصعب العثور على مناطق هبوط مسطحة.

وقالت أودري: “لو هبطت أبولو 11 في المكان الذي هبطت فيه في المقام الأول، لتحطمت ودُمرت”. “كان نيل (ارمسترونج) ينظر من النافذة. قام بمناورة مركبة الهبوط فوق الصخور وحفرة كبيرة للعثور على مكان آمن للهبوط به ما يكفي من الوقود. “لولا وجود طيار خبير يمكنه التحكم بها، لتمزقت مركبة الهبوط بالتأكيد.”

بدون مساعدة العيون البشرية داخل المركبة الفضائية، تستخدم مركبات الهبوط القمرية الآلية الحديثة الكاميرات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار المجهزة بالبرمجيات والذكاء الاصطناعي لتحديد موقع هبوطها بأمان (وتجنب الصخور والحفر) أثناء الهبوط. ولا يستطيع حتى البشر الموجودون في غرف التحكم في المهمة على الأرض مساعدة المركبة الفضائية في تلك الثواني الأخيرة والحرجة قبل الهبوط.

وقال بيس: “يستغرق الأمر وقتًا حتى ترتفع الإشارة وتعود، حوالي ثلاث ثوانٍ ذهابًا وإيابًا”. “يمكن أن تسوء الكثير من الأمور في ذلك الوقت. لذلك عندما تهبط المركبة فعليًا على القمر، فإنها تفعل ذلك من تلقاء نفسها عمليًا.”

الفشل هو الخيار

في الأيام الأولى من سباق الفضاء في القرن العشرين، كان عدد المركبات الفضائية التي تحطمت على القمر أكبر من عدد الذين هبطوا بسلام. إن الشركات والحكومات التي تسعى إلى تحقيق القمر اليوم، سعياً إلى الحصول على تكاليف أقل في تنفيذ التكنولوجيا الحديثة، تدرك هذا التراث.

وقد يكون شركاء ناسا التجاريون أكثر استعدادًا لتحمل المخاطر في مهماتهم إلى القمر.

وقالت أودري: “لقد توصلت (الشركات) إلى نموذج متكرر وسريع الفشل. أخرج المنتج، واتركه ينفجر، واكتشف الخطأ الذي ارتكبته، وأصلحه وابدأ من جديد”. “هذه ليست الطريقة التي تعمل بها الحكومة الأمريكية. لأنه إذا ماتت خطتك، فإن حياتك المهنية الحكومية ستدمر.

ومن جانبها، حتى وكالة ناسا تدرك أن معدل النجاح بنسبة 100% ليس مضمونًا لشركائها.

وقال جويل كيرنز، نائب المدير المساعد لمديرية مهمة الاستكشاف العلمي التابعة لناسا، خلال مؤتمر صحفي يوم 13 فبراير: “إننا ننظر دائمًا إلى عمليات تسليم CLPS الأولية هذه باعتبارها تجربة تعليمية”. “كنا نعلم أننا دخلنا في هذا… لم نعتقد أن النصر كان مؤكدًا.”

ومع ذلك، فإن الأمل هو أن تؤدي الإخفاقات الأولية إلى نجاحات متكررة في المستقبل. ومن الواضح بالفعل أن العديد من المشاركين في السباق القمري الحديث مستعدون للتعافي من هزائمهم المبكرة.

تقوم كل من شركة Ispace (وهي شركة يابانية عانت من مشكلة برمجية أنهت مهمتها العام الماضي) وشركة Astrobotic، التي فقدت مركبة الهبوط Peregrine القمرية بسبب مشاكل في الدفع، بمحاولات ثانية بالفعل.

“جميع الذين شاركوا في تلك المهام كانوا من الوافدين الجدد. هؤلاء الأشخاص يقومون بذلك للمرة الأولى ولا يوجد بديل لهذه التجربة. وقال بيس: “إن الأمر يشبه القيام برحلتك الأولى بمفردك”. “نعم، سوف يفشلون وسوف تغلق بعض الشركات أبوابها. لكن إذا تعلموا من تلك الهزيمة واستعادوا عافيتهم، فسيكونون فريقًا قويًا الآن. “إن الأمر يتعلق حقًا بتعليم جيل جديد.”