امروز بعدازظهر در ساعت ۱۴:۲۵ به وقت ایران، فضاپیمایی کوچک متعلق به ناسا به نام کپستون (CAPSTONE) است که اندازه مایکروفر است، سفری چهار ماه به مقصد ماه را آغاز کرد. این فضاپیما درنهایت خود را به مدار معین به‌فرد و کشیده‌شده به دور ماه تزریق خواهد کرد که پیش‌تر هیچ مأموریتی از ناسا وارد نشده است.

هدف فضاپیمای جدید ساده است: آزمودن این مدار به‌خصوص و گردش در آن؛ زیرا این همان مداری است که فضانوردان مقیم ماه می‌توانند در آینده استفاده کنند. این مسیر مشخصبه‌فرد، «مدار هاله راست‌خط نزدیک» یا به اختصار NRHO نام دارد و مسیر ویژه‌ای هفت روزه‌ای است که فضاپیماها می‌توانند در اطراف ماه بپیمایند باشند. این مدار، وسایل نقلیه را به‌مدت یک روز نسبتاً به سطح ماه نزدیک و سپس در ۶ روز آینده از ماه دور می‌کند.

ناسا درحال بررسی برای استفاده از NRHO برای برنامه آرتمیس خود است؛ پروژه‌های بلندپروازانه‌ای که قصد دارند تقریباً ۵۰ سال، اولین انسان‌ها را به ماه بازگرداند. درطول یک دهه آینده، ناسا می‌خواهد در اطراف ماهانه ایستگاه فضایی به نام گیت‌وی بسازد. مکانی که به‌عنوان سکوی آموزشی و محل زندگی برای فضانوردان آتی که به سطح ماه می‌روند، به‌کار خواهد رفت. سازمان فضایی آمریکا قصد دارد گیت‌وی را در مسیر کشیده‌شده به دور ماه قرار دهد.

ازآنجا که ناسا پیش‌تر هیچ فضاپیمایی را به این مدار نفرستاده است، هیچ تجربه‌ای در نحوه کار با وسایل نقلیه در آنجا وجود ندارد. درنتیجه مأموریت جدید قصد دارد به‌عنوان راه‌گشا عمل کند. همچنین می‌توان آن را اولین مأموریت کل برنامه آرتمیس در نظر گرفت. کپستون آغازگر برنامه پیچیده‌ای است که ممکن است از بیش از نیمقرن به گام‌برداشتن انسان روی ماه ختم شود.

وقتی فضانوردان درجریان برنامه آپولو به ماه رفتند، مسیرشان به ماه خطی کمابیش مستقیم برفراز موشکی عظیم به نام ساترن ۵ بود. مردم ماه به‌محض به مقصد می‌رسند، خود را در مداری نسبتاً دایره‌های به دور ماه قرار می‌دهند که آن‌ها را به فاصله‌ی یک صد کیلومتر از سطح می‌رسانند. بدین ترتیب، فضانوردان نسبتاً سریع روی سطح قمری فرود آیند و به مدار ماه بازگردند.

الوود آگاسیدنایب‌رئیس برنامه‌ی فناوری فضایپیمای کوچک در مرکز تحقیقات ایمز ناسا به خبرگزاری ورج می‌گوید: «رویکرد یادشده فضانوردان را سریع به ماه برد. اما به منابع زیادی نیاز داشت. یکی از مواردی که متأسفانه باید در رابطه با فرستادن فضاپیما و تجهیزات به ماه در نظر گرفته شود، این است که از آن استفاده از محیط زیست سوخت به حجم چشمگیری نیاز دارد.»

مقایسه انواع مدارهای گردشی به دور ماه

مقایسه انواع مدارهای گردشی فضاپیما به دور ماه.

ناسا با برنامه آرتمیس می‌خواهدهای رشد را برای اکتشاف ماه امتحان کند. با استقرار گیت‌وی در مدار هاله راست‌خط نزدیک، ایستگاه فضایی قمری به فاصله ۱۶۰۰ کیلومتری از قطب جنوب ماه خواهد رسید و هر هفته تا مسافت ۷۰ هزار کیلومتر از قطب دیگر دور خواهد شد. فاصله‌ی این گذر نزدیک در مقایسه با مسافتی که فضانوردان آپولو باید برای رسیدن به سطح می‌پیمودند، بسیار بیشتر است. بااین‌حال مسیر جدید امکانات مهمی ارائه می‌دهد.

فضاپیما در NRHO دارای یک خط ثابت به زمین است که امکان ارتباط را می‌کند. از این مزیت بی‌بهره بودند. زمانی که آن‌ها در مدار ماه قرار دارند، از سمت پنهان ماه می‌گذرند و درطول هر گردشی به‌مدت زمین تقریباً یک ساعت ارتباطی را از دست می‌دادند.

شاید بزرگ‌ترین مزیت NRHO این است که ماندن در آن به اندازه‌ی گردش در مدار دایره‌ای به دور ماه نیازمند سوخت نیست. ازآنجاکه این نوع مسیر به مدار سه‌جسم معروف است، فضاپیماها در آن تحت تأثیر نیروی گرانشی زمین، خورشید و ماه قرار دارند. درنتیجه‌ای این کشش‌ساز، NRHO مسیری نسبتاً پایدار برای حفظ فضاپیماها در آن است و به صرف سوخت زیاد برای ماندن در مسیر یا حرکت به سمت سطح نیاز ندارد.

مقالات مرتبط:

کریس بیکرمدیر برنامه فناوری فضای پیمای کوچک ناسا در جریان کنفرانس مطبوعاتی گفت: «مزیت خالص NRHO این است که وارد آن شده و از آن به سوخت کم نیاز دارد.» بیکر قرار داشتن فضاپیما در این را در نقطه‌ی گرانشی مداری بین کشش و کشش ماه توصیف می‌کند.

داشتن این مهم است و ناسا می‌خواهد دریابد چه زمانی کشش زمین در مدار بیشتر می‌شود و چه زمانی ماه شروع به کشیدن بیشتر فضاپیما می‌کند. کپستون درباره انواع مانورهای مورد نیاز و زمان روشن‌کردن پیشرانه‌ها به‌منظور نگاه‌داشتن فضای پیما در مسیرش، تجربه‌های آنی به تیم نماینده می‌دهد.

مسیر انتقال به ماه بالستیک

این تصویر، مسیر انتقال به ماه بالستیک فضاپیما را نشان می دهد.

با کپستون ناسا همچنین قرار است مسیری نسبتاً طولانی‌تر برای رسیدن به ماه را آزمایش کند. ازآنجاکه این فضاپیما بسیار کوچک است، فضای زیادی برای نگهداری سوخت ندارد. هر چند تا آنجا که ممکن است، با سوخت است. آگاسید می‌گوید: «کپستون فضایپیمای نسبتاً متراکمی است. بیشتر بدین دلیل که سامانه‌های پیش‌رانش آن مقدار زیادی از جرم و حجم فضایی را اشغال کرده است.» این فضاپیما همچنین از نیوزیلند برفراز موشک‌های کوچک به نام الکترون که شرکت هوافضای راکت‌لب است، پرتاب شد. هر الکترون به کمک بوستری به نام فوتون لیری رانش بیشتر می‌کند، درمقایسه با موشک غول‌پیکری مانند ساترن ۵ سوختی برای مصرف ندارد.

درنتیجه درطول چهار ماه آینده، کپستون ازطریق مسیری به نام انتقال به ماه بالستیک یا به اختصار BLT به ماه خواهد رسید. فضaپیma ba asstفadhe eز nnیruی گwarشیd ، ز enز menظhoumeh‌ی زmahn wh emah adhnhnhhrhtr mhah amehahahthahtherther پیمودن این مسیر به سوخت بسیار کمتری نیاز دارد. اما تکمیل آن نیازمند صرف زمان بیشتر است.

کپستون قرار است ۱۳ نوامبر (۲۲ آبان) به NHRO برسد. فضاپیما به مدت دست‌کم ۶ ماه در آنجا باقی خواهد ماند و به ناسا امکان داد تا مهم‌ترین مسائل این مسیر قمری را جمع‌آوری کند. سازمان فضایی همچنین قصد دارد قابلیت ناوبری را داشته باشد که فضایی را با استفاده از آن جستجو کند که موقعیت و سرعت خود را در مکان تعیین کند. بدین ترتیب، فضاپیما به دریافت فرمان‌های کمتر از روی زمین نیاز دارد؛ قابلیتی که ممکن است برای اکتشافات میان‌سیاره‌های آینده مفید باشد.

وقتی مأموریت کپستون به پایان برسد، ناسا فضاپیما را به مسیر برخورد به سطح ماه خواهد فرستاد. نجود مرنسیواحد برنامه‌ریزی ماموریت‌های اکتشافی در مرکز فضایی جان ناسا می‌گوید: «مزایای NRHO واضح است و ما از دیدن آزمایش کپستون و مشاهده این مدار برای اولین بار هیجان‌زده هستیم.»