با نزدیک شدن ماه و مریخ به عنوان محورهای اصلی سفرهای فضایی انسانی، دانشمندان ناسا در حال بهرهبرداری از ماموریتهای رباتیک کنونی برای آمادهسازی زیرساختها و رفع چالشهای عملیاتی پیش روی حضور پایدار انسان در خارج از زمین هستند. یافتههای جدید از این ماموریتها به مسائلی چون شناسایی منابع آب در ماه، محافظت از فضانوردان در برابر تشعشعات مضر و مدیریت غبار ساینده میپردازند.
این فعالیتهای علمی در حالی صورت میگیرد که ناسا خود را برای دور جدیدی از اکتشافات انسانی آماده میکند. در نشست خبری که در تاریخ ۲۶آذر۱۳۹۸ (۱۷دسامبر۲۰۱۹) در نشست اتحادیه ژئوفیزیک آمریکا (AGU) برگزار شد، دانشمندان توضیح دادند که چگونه ابزارها و مجموعه دادههای توسعهیافته برای زمین، با ماموریتهای آینده ماه و مریخ تطبیق داده میشوند.
سپس، در تاریخ ۲۷آذر۱۳۹۸ (۱۸دسامبر۲۰۱۹)، رئیسجمهور وقت آمریکا، دونالد ترامپ، با امضای یک فرمان اجرایی، ناسا را موظف کرد تا سال ۲۰۲۸ فضانوردان را به ماه بازگرداند و تا سال ۲۰۳۰ «عناصر اولیه» یک پایگاه دائمی در ماه را بنا کند.
همافزایی اکتشاف رباتیک و انسانی: کلید فتح فضا
بثانی المن (Bethany Ehlmann)، مدیر آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی (LASP) در دانشگاه کلرادو بولدر (University of Colorado Boulder)، تاکید میکند: «واقعا سوال این نیست که اکتشاف رباتیک یا اکتشاف انسانی؟ بلکه “و” است. اکتشاف رباتیک و انسانی است و چگونه این دو را به بهترین شکل با هم انجام دهیم.»
جینا دیبراسیو (Gina DiBraccio)، از مرکز پروازهای فضایی گدارد ناسا (Godard) در مریلند، توضیح میدهد: «چگونه یک ابزار پشتیبانی تصمیمگیری که در ابتدا برای ردیابی آب و هوای فضایی در نزدیکی زمین طراحی شده بود، اکنون با ادغام دادهها از ماموریتهای مریخ، به فضانوردان کمک میکند تا خطرات تشعشع را در سطح مریخ در زمان واقعی ارزیابی کنند. این داشبورد جامع، دادههایی از مدارهای گردان و مریخنوردهای کنجکاوی (Curiosity) و استقامت (Perseverance) ناسا را ترکیب میکند و انتظار میرود با منابع دادهای بیشتری تکمیل شود.»
هدف نهایی، ایجاد یک نمایشگر یکپارچه است که فضانوردان بتوانند روی تبلت به آن دسترسی داشته باشند تا رویدادهای آب و هوایی فضایی مانند شرارههای خورشیدی را رصد کرده و در صورت نیاز، اقدامات حفاظتی را تعیین کنند. دیبراسیو این ابزار را یکی از اولین گامها برای ابزارهایی دانست که فضانوردان قادر به استفاده از آن برای درک و ارزیابی آب و هوای فضایی از سطح مریخ خواهند بود.
کاهش خطرات تشعشع در مریخ
ماموریتهای طولانیمدت دیگر در مریخ نیز مجموعه دادههای حیاتی برای درک خطرات تشعشع را تولید میکنند. شانون کری (Shannon Curry)، پژوهشگر اصلی مدارگرد ماون (MAVEN) در دانشگاه کلرادو بولدر، به یک کاتالوگ تازه تکمیل شده از رویدادهای آب و هوایی فضایی مریخ اشاره کرد که از دادههای مدارگرد ماون که اکنون دیگر فعال نیست و پوشش یک چرخه خورشیدی کامل از سال ۱۴۹۳ تا ۱۴۰۴ شمسی (۲۰۱۴ تا ۲۰۲۵) گردآوری شده است.
این کاتالوگ به دانشمندان اجازه میدهد تا سطوح تشعشع را در مدار که برخی از آنها میتوانند از اتمسفر نازک مریخ عبور کرده و به سطح برسند، در دورههای فعالیت کم و زیاد خورشیدی کمیسازی کنند. کری میگوید: «این واقعا در طول یک چرخه خورشیدی کامل، اطلاعاتی در مورد آنچه میتوانیم انتظار داشته باشیم و زمان وقوع آن، به ما میدهد.»
تحقیقات همچنین در حال بررسی این موضوع است که آیا میدانهای مغناطیسی موضعی مریخ میتوانند محافظت محدودی را در برابر تشعشع برای کاوشگران فراهم کنند. مدلسازیهای اولیه مبتنی بر مشاهدات مداری نشان میدهد که میدانهای مغناطیسی پوسته که در صخرههای مریخی قفل شدهاند، میتوانند در فواصل چند مایلی محافظت ایجاد کنند.
برای نقشهبرداری دقیقتر از این مناطق، تیمها در تلاشند تا مغناطیسسنجها را که میتوانند بر روی وسایل نقلیه هوایی نصب شوند، کوچکتر کنند. این پهپادها، مشابه بالگرد اینجنیوتی (Ingenuity) ناسا، امکان پیمایش سطح را با وضوح بسیار بالاتری نسبت به مدار فراهم میکنند. جرد اسپلی (Jared Espley)، دانشمند فضایی در مرکز گدارد ناسا که در این تحقیق مشارکت دارد، این رویکرد را برای افزایش دقت مشاهدات مهم ارزیابی میکند.
شناسایی منابع حیاتی آب و مقابله با غبار ماه
دانشمندان همچنین بر اهمیت شناسایی دقیق منابع آب در ماه، به ویژه در نزدیکی قطب جنوب ماه که ناسا قصد دارد فضانوردان را تحت برنامه آرتمیس (Artemis) در آنجا فرود آورد، تاکید کردند. بثانی المن بیان میکند: «چالش کنونی این است که مجموعه دادهها دقیقا در مورد محل وجود آب توافق ندارند.»
وی اضافه میکند: «ما به طور کلی میدانیم که در قطب جنوب است، ما به طور کلی میدانیم که چند دهانه مورد علاقه وجود دارد، اما این مانند این است که بگوییم، آب در شهر نیواورلئان وجود دارد – جایی در آن حوالی.»
یک طیفسنج تصویری جدید که ناسا در ژوییه انتخاب کرد، میتواند به رفع این عدم قطعیت کمک کند. این ابزار که میتواند در مدار ماه استفاده شود، به عنوان چشمان تقویت شده برای فضانوردان و دانشمندان طراحی شده است تا آب و مواد معدنی را نقشهبرداری کرده و سایتهای علمی غنی را برای جمعآوری نمونه شناسایی کند.
یکی دیگر از محورهای تحقیقات، غبار ماه است؛ چالشی که از دوران آپولو (Apollo) ادامه داشته است. ذرات ریز و ساینده به لباسهای فضایی و تجهیزات آسیب میرساندند. فضانورد آپولو ۱۷، هریسون جک اشمیت (Harrison Jack Schmitt)، به دلیل قرار گرفتن در معرض غبار ماه، اولین مورد ثبت شده از تب یونجه فرازمینی را تجربه کرد.
فرمانده آپولو ۱۷، جین سرنان (Gene Cernan)، میگوید: «فکر میکنم گرد و غبار احتمالا یکی از بزرگترین موانع ما برای عملیات عادی در ماه است. فکر میکنم میتوانیم بر سایر مشکلات فیزیولوژیکی، فیزیکی یا مکانیکی غلبه کنیم، جز غبار.»
دانشمندان اکنون از طریق ابزارها و ماموریتهای جدید در حال مقابله با این چالش هستند. یکی از آنها، داستر (Dust and Plasma Environment Surveyor به اختصار DUSTER) است که برای ماموریت آرتمیس ۴ ناسا انتخاب شده است. این پروژه ۲۴.۸ میلیون دلاری، که توسط شو وانگ (Xu Wang) از دانشگاه کلرادو بولدر رهبری میشود، مجموعهای از ابزارها را بر روی یک مریخنورد برای ثبت شرایط غبار و پلاسما در نزدیکی سطح ماه و ارزیابی چگونگی واکنش آنها به فعالیتهای انسانی مستقر خواهد کرد.
ابزار دیگر که تیم در حال توسعه آن است، تحلیلگر الکترواستاتیکی فشرده غبار (Compact Electrostatic Dust Analyzer به اختصار CEDA) است که برای اندازهگیری خواص کلیدی غبار ماه طراحی شده است. این ابزار طوری طراحی شده است که یا روی سطح یا بر روی فضاپیماهای در مدار عمل کند و در برابر فرودهای سخت، بدون توجه به جهتگیری، مقاومت نماید. وانگ میگوید: «گرد و غبار همه جا در ماه وجود دارد. شما نمیتوانید از آن اجتناب کنید. باید با آن کنار بیایید و زندگی کنید.»
نقش رباتیک در آینده اکتشافات فضایی
این تلاشها نشان میدهد که چگونه ماموریتهای رباتیک به طور انتقادی آینده اکتشافات انسانی را شکل میدهند. دانشمندان در آزمایشگاه پیشرانش جت (Jet Propulsion Laboratory به اختصار JPL) و سایر مراکز تحقیقاتی، دائما در حال توسعه نسل بعدی رباتها هستند که قابلیتهای بیشتری برای پشتیبانی از ماموریتهای انسانی خواهند داشت.
این رباتها ممکن است در آینده وظایفی چون ساخت و ساز مقدماتی، نگهداری از تجهیزات و حتی کمک به عملیات جستجو و نجات را بر عهده بگیرند. مفهوم همکاری ربات-انسان (Human-Robot Collaboration) نه تنها در مریخ، بلکه در تمام اکتشافات فضایی آینده، از جمله ماموریتهای قمری و کاوش سیارههای دیگر، نقشی محوری خواهد داشت.