مرور ۵۵ سال خودروهای فضایی ناسا؛ معرفی ماه‌نورد هسته‌ای جدید برای سال ۲۰۲۸

ناسا در حال توسعه یک ماه‌نورد پیشرفته با نام پرامیس است که قرار است در پایان سال ۲۰۲۸ راهی قطب جنوب ماه شود. این ربات شش‌چرخ با استفاده از قطعات و فناوری‌های به‌کاررفته در مریخ‌نوردهای کنجکاوی (Curiosity) و استقامت (Perseverance) ساخته می‌شود و قرار است مأموریت مهمی در شناسایی منابع طبیعی ماه، به‌ویژه یخ آب، بر عهده بگیرد.

نکته جالب درباره این پروژه، استفاده از یک سامانه نیروی هسته‌ای برای تأمین انرژی است؛ راهکاری که می‌تواند فعالیت ماه‌نورد را در شب‌های طولانی و سرد ماه یا مناطق قطبی که نور خورشید به آن‌ها نمی‌رسد، امکان‌پذیر کند. این مأموریت بخشی از برنامه گسترده‌تر آمریکا برای ایجاد زیرساخت‌های لازم جهت حضور طولانی‌مدت انسان در ماه محسوب می‌شود.

نام PROMISE مخفف عبارت Polar Rover for Observation, Mapping, and In-Situ Exploration است؛ عنوانی که به مأموریت این وسیله برای مشاهده، نقشه‌برداری و اکتشاف مستقیم در سطح ماه اشاره دارد. توسعه آن بر عهده آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در کالیفرنیا قرار گرفته است.

مهندسان به‌جای طراحی تمام اجزای این ماه‌نورد از ابتدا، از قطعات پروازی ذخیره‌شده و نمونه‌های مهندسی آزمایش‌شده در پروژه‌های مریخ‌نوردهای کنجکاوی و استقامت استفاده می‌کنند. چنین رویکردی می‌تواند هزینه و زمان توسعه را کاهش دهد؛ زیرا بخشی از فناوری‌ها و فرایندهای مهندسی پیش‌تر در مأموریت‌های فضایی واقعی ارزیابی شده‌اند.

پرامیس به شش چرخ مجهز خواهد بود و مجموعه‌ای از ابزارهای علمی را حمل می‌کند. یکی از مهم‌ترین تجهیزات آن، مته‌ای است که می‌تواند تا عمق حدود یک متر در خاک ماه نفوذ کند و نمونه‌هایی از مواد زیر سطح را استخراج کند.

این نمونه‌ها سپس با استفاده از طیف‌سنج‌ها بررسی می‌شوند تا نشانه‌هایی از یخ آب و سایر منابع احتمالی شناسایی شود. حسگرهای دما و تشعشعات، دوربین‌های تصویربرداری در نور مرئی و یک رایانه مقاوم در برابر تشعشعات نیز از دیگر تجهیزات این ربات هستند.

یکی از چالش‌های بزرگ فعالیت تجهیزات روی ماه، اختلاف شدید دما و طولانی بودن شب‌های قمری است. یک شبانه‌روز قمری تقریباً ۲۹٫۵ روز زمینی طول می‌کشد و در بسیاری از مناطق، تاریکی می‌تواند حدود دو هفته ادامه داشته باشد. در چنین شرایطی، اتکا به پنل‌های خورشیدی و باتری‌ها محدودیت‌های جدی ایجاد می‌کند.

ناسا اعلام کرده است که پرامیس از یک سامانه هسته‌ای برای تأمین انرژی استفاده خواهد کرد؛ هرچند جزئیات فنی این سامانه هنوز منتشر نشده است. استفاده از چنین منبعی می‌تواند امکان فعالیت در مناطق دائماً سایه‌دار قطب جنوب ماه را فراهم کند؛ مناطقی که به دلیل احتمال وجود یخ آب، اهمیت علمی و راهبردی زیادی دارند.

این ماه‌نورد علاوه بر جست‌وجوی منابع قابل استفاده برای مأموریت‌های انسانی آینده، مناطق مناسب برای فرود فضاپیماهای بعدی را نیز بررسی خواهد کرد. اطلاعاتی که از سطح زمین، شیب مسیرها، شرایط حرارتی و منابع احتمالی به دست می‌آید، می‌تواند در انتخاب محل پایگاه‌های آینده ماه نقش مهمی داشته باشد.

طبق برنامه اعلام‌شده، قرار است پرامیس در اواخر سال ۲۰۲۸ به فضا پرتاب شود. شرکت بلو اوریجین مسئولیت ارسال این ماه‌نورد را بر عهده خواهد داشت و برای فرود آن روی سطح ماه از فرودگر Mark 1 همین شرکت استفاده می‌شود.

برآورد ناسا برای هزینه ارسال این ربات به ماه بین ۹۴ تا ۱۴۰ میلیون دلار است. این مبلغ در مقایسه با هزینه برخی مأموریت‌های پیچیده اکتشافی، نشان‌دهنده تلاش ناسا برای استفاده مجدد از فناوری‌های موجود و کاهش هزینه توسعه تجهیزات فضایی است.

پرامیس نخستین وسیله چرخ‌داری نیست که ناسا برای حرکت روی سطح ماه طراحی کرده است. این سازمان در دوران برنامه آپولو نیز خودروهای ویژه‌ای را برای جابه‌جایی فضانوردان توسعه داد. البته باید میان ماه‌نوردهای سرنشین‌دار و ربات‌های خودران تفاوت قائل شد؛ زیرا وسایل دوران آپولو با رانندگی مستقیم فضانوردان کنترل می‌شدند، درحالی‌که پرامیس یک ربات اکتشافی است.

معروف‌ترین خودروی ماه‌نورد ناسا، Lunar Roving Vehicle یا به اختصار LRV بود که در سه مأموریت آپولو ۱۵، ۱۶ و ۱۷ مورد استفاده قرار گرفت. این وسیله چهارچرخ در سال‌های ۱۹۷۱ و ۱۹۷۲ به فضانوردان اجازه داد تا مسافت بیشتری را نسبت به پیاده‌روی طی کنند و نمونه‌های علمی متنوع‌تری جمع‌آوری کنند.

LRV یک خودروی برقی سبک‌وزن بود که انرژی خود را از باتری تأمین می‌کرد. چرخ‌های آن از ساختار توری فلزی انعطاف‌پذیر ساخته شده بودند تا در خاک نرم و ناهموار ماه حرکت کند. این خودرو برای حمل دو فضانورد و تجهیزات علمی طراحی شده بود و می‌توانست به مناطق دورتر از محل فرود دسترسی پیدا کند.

در مأموریت آپولو ۱۵، فضانوردان بیش از ۱۷ مایل، معادل حدود ۲۸ کیلومتر، با این وسیله حرکت کردند. استفاده از LRV در آپولو ۱۶ و ۱۷ نیز امکان بررسی مناطق گسترده‌تری از سطح ماه را فراهم کرد. این خودرو را می‌توان یکی از مهم‌ترین دستاوردهای صنعت خودرو و مهندسی فضایی در قرن بیستم دانست.

پیش از استفاده از LRV، فضانوردان آپولو ۱۴ از وسیله‌ای به نام Modular Equipment Transporter یا MET استفاده کردند. این وسیله بیشتر شبیه یک گاری دوچرخ بود تا یک خودرو؛ نیروی محرکه مستقل نداشت و فضانوردان آن را روی سطح ماه می‌کشیدند.

MET برای حمل ابزارها و نمونه‌های سنگی طراحی شده بود و به فضانوردان کمک می‌کرد بدون حمل مستقیم تمام تجهیزات، فعالیت‌های علمی خود را انجام دهند. این وسیله را نباید با ماه‌نوردهای موتوردار اشتباه گرفت، اما تجربه استفاده از آن در توسعه راهکارهای جابه‌جایی روی سطح ماه اهمیت داشت.

یکی از پروژه‌های مهم‌تر ناسا در سال‌های اخیر، ماه‌نورد VIPER بود. نام آن مخفف عبارت Volatiles Investigating Polar Exploration Rover است. هدف این ربات، بررسی منابع فرّار از جمله یخ آب در نزدیکی قطب جنوب ماه بود؛ منطقه‌ای که به دلیل وجود دهانه‌های دائماً سایه‌دار، احتمال حفظ ذخایر یخ در آن مطرح است.

وایپر برای حرکت در محیط‌های ناهموار و بررسی خاک در عمق‌های مختلف طراحی شده بود و قرار بود با ابزارهای علمی و مته حفاری، اطلاعات دقیق‌تری از ترکیبات سطح ماه به دست آورد. این مأموریت از نظر هدف علمی شباهت زیادی به پرامیس دارد؛ هر دو پروژه به دنبال شناسایی منابعی هستند که می‌توانند در مأموریت‌های انسانی آینده مورد استفاده قرار بگیرند.

با این حال، وایپر طبق برنامه اولیه به ماه نرسید. ناسا در سال ۲۰۲۴ اعلام کرد که توسعه این مأموریت را به شکل برنامه‌ریزی‌شده متوقف می‌کند و درباره امکان استفاده مجدد از تجهیزات آن در مأموریت‌های تجاری آینده صحبت کرد. بنابراین نباید وایپر را یک ماه‌نورد عملیاتی و مستقرشده روی ماه دانست.

ناسا در چارچوب برنامه آرتمیس، به دنبال توسعه نسل جدیدی از خودروهای ماه‌نورد برای فضانوردان است. این وسیله که Lunar Terrain Vehicle یا LTV نام دارد، با هدف جابه‌جایی فضانوردان در سطح ماه و پشتیبانی از فعالیت‌های علمی و عملیاتی طراحی می‌شود.

برخلاف پرامیس که یک ربات اکتشافی بدون سرنشین است، LTV قرار است فضانوردان را حمل کند. این خودرو می‌تواند دسترسی خدمه مأموریت‌های آینده به مناطق دورتر از محل فرود را افزایش دهد و در بررسی زمین‌شناسی، انتقال تجهیزات و انجام آزمایش‌ها نقش داشته باشد.

مهم‌ترین تفاوت پرامیس با خودروهای دوران آپولو، مأموریت علمی و سطح استقلال عملکرد آن است. LRV وسیله‌ای برای حمل فضانوردان بود و کنترل آن مستقیماً در اختیار انسان قرار داشت؛ اما پرامیس یک ربات بدون سرنشین است که باید بخش مهمی از عملیات اکتشافی را با اتکا به سامانه‌های رایانه‌ای و قابلیت‌های نیمه‌خودران انجام دهد.

از سوی دیگر، استفاده از انرژی هسته‌ای می‌تواند محدوده فعالیت این ماه‌نورد را از مناطق دارای نور خورشید فراتر ببرد. تجهیزات حفاری و طیف‌سنجی نیز به آن امکان می‌دهند به‌جای تصویربرداری صرف از سطح، ترکیبات مواد زیر خاک را بررسی کند.

ماه‌نورد پرامیس را باید بخشی از تغییر رویکرد ناسا در اکتشاف ماه دانست. در مأموریت‌های آپولو، هدف اصلی فرود انسان، انجام آزمایش‌ها و جمع‌آوری نمونه‌های سنگی بود؛ اما پروژه‌های جدید به دنبال شناسایی منابعی هستند که بتوانند حضور طولانی‌مدت انسان را در این قمر ممکن کنند.

اگر پرامیس بتواند یخ آب و منابع قابل استفاده دیگری را در قطب جنوب ماه شناسایی کند، اطلاعات آن برای طراحی پایگاه‌های آینده اهمیت زیادی خواهد داشت. آب استخراج‌شده از ماه، در صورت امکان‌پذیر بودن فرایند پالایش و بهره‌برداری، می‌تواند برای تأمین آب آشامیدنی، تولید اکسیژن و حتی تهیه سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

در نهایت، ترکیب فناوری‌های آزمایش‌شده در مریخ‌نوردهای کنجکاوی و استقامت با سامانه انرژی هسته‌ای و تجهیزات حفاری، پرامیس را به یکی از پروژه‌های قابل توجه اکتشاف ماه تبدیل می‌کند. البته موفقیت این مأموریت به عملکرد سامانه تأمین انرژی، دقت تجهیزات علمی و توانایی حرکت در شرایط دشوار قطب جنوب ماه وابسته خواهد بود.

نکته تاریخی: علاوه بر پروژه‌های ناسا، اتحاد جماهیر شوروی نیز با ماه‌نوردهای رباتیک لونوخود ۱ و لونوخود ۲ در دهه ۱۹۷۰ و چین با ماه‌نوردهای یوتو و یوتو ۲ در سال‌های اخیر، در توسعه فناوری حرکت روی سطح ماه نقش داشته‌اند؛ اما این وسایل متعلق به ناسا نیستند.

NASA Science+1