جدید ترین فضاپیمای سرنشین دار نسل جدید، آماده تحویل به ناسا است/ طی پروژه آرتمیس 2، اوریون 4 فضانورد را به ماه میبرد و مسیر مریخ را هموار میکند

فضاپیمای اوریون (Orion)، محصول همکاری ناسا (NASA) و شرکت لاکهید مارتین (Lockheed Martin)، به‌عنوان جدیدترین و پیشرفته‌ترین فضاپیمای سرنشین‌دار آمریکایی، گامی بلند در مسیر اکتشافات فضایی عمیق محسوب می‌شود. این فضاپیما که برای مأموریت‌های برنامه آرتمیس (Artemis) طراحی شده است، نه‌تنها قرار است انسان را پس از بیش از پنج دهه به ماه بازگرداند، بلکه زمینه‌ساز مأموریت‌های آینده به مریخ نیز خواهد بود.

 اوریون با ظرفیت حمل 4 سرنشین، فناوری‌های نوین، و طراحی ایمن، به‌عنوان ستون فقرات اکتشافات فضایی ناسا در قرن 21 شناخته می‌شود. این گزارش با تمرکز بر ویژگی‌های فنی، طراحی، مأموریت‌ها، و چشم‌انداز آینده اوریون، به بررسی نقش این فضاپیما در حمل فضانوردان به ماه و آماده‌سازی برای سفر به مریخ می‌پردازد. گفته شده است لاکهید مارتین فضاپیمای مذکور را کامل کرده و  برای تحویل به ناسا آماده شده است. در ادامه  جنبه‌های علمی و فنی پروژه را با توجه به اطلاعات منتشره توسط لاکهید مارتین و ناسا شرح میدهیم:

1. اوریون: نسل جدید فضاپیماهای سرنشین‌دار آمریکایی طی سلسله پروژه های آرتمیس

اوریون به‌عنوان جایگزینی برای شاتل‌های فضایی بازنشسته‌شده ناسا، اولین فضاپیمای سرنشین‌دار آمریکایی از زمان برنامه آپولو است که برای مأموریت‌های فضایی عمیق (Deep Space) طراحی شده است. این فضاپیما با هدف حمل فضانوردان به مدار پایین زمین (LEO)، ماه، و در آینده به مریخ توسعه یافته است. لاکهید مارتین، بزرگ‌ترین پیمانکار دفاعی و هوافضایی جهان، مسئولیت طراحی و ساخت کپسول سرنشین (Crew Module) را بر عهده دارد، در حالی که آژانس فضایی اروپا (ESA) ماژول خدماتی (Service Module) را تأمین می‌کند

2. طراحی و ساختار فنی اوریون

فضاپیمای اوریون از دو بخش اصلی تشکیل شده است که هر کدام نقش حیاتی در موفقیت مأموریت‌ها دارند:

• 2.1. کپسول سرنشین (Crew Module):

این بخش که توسط لاکهید مارتین طراحی و ساخته شده است، محل اقامت فضانوردان است. کپسول سرنشین با ظرفیت 4 نفر برای مأموریت‌های تا 21 روز طراحی شده است. ابعاد آن شامل ارتفاع حدود 3.3 متر و قطر پایه 5.2 متر است. وزن کپسول در زمان پرتاب حدود 10 تن است. ساختار این کپسول از آلیاژهای پیشرفته آلومینیوم-لیتیوم ساخته شده که ضمن کاهش وزن، استحکام بالایی را تضمین می‌کند.

یکی از ویژگی‌های برجسته کپسول، سپر حرارتی آن است که بزرگ‌ترین سپر حرارتی ساخته‌شده برای فضاپیماهای سرنشین‌دار محسوب می‌شود. این سپر می‌تواند دماهای بیش از 2800∘C2800∘C را در زمان ورود مجدد به جو زمین تحمل کند. همچنین، سیستم نجات پرتاب (Launch Abort System - LAS) در بالای کپسول نصب شده که در صورت بروز مشکل در زمان پرتاب، فضانوردان را در کسری از ثانیه از خطر دور می‌کند. این سیستم با نیروی پیشران بیش از 400,000 پوند، کپسول را از موشک جدا کرده و به منطقه امن منتقل می‌کند.

• 2.2. ماژول خدماتی (Service Module):

  ماژول خدماتی توسط آژانس فضایی اروپا ساخته شده و در زیر کپسول سرنشین قرار دارد. این بخش مسئول تأمین انرژی، پیشرانش، اکسیژن، و مدیریت دمای فضاپیما است. ماژول خدماتی مجهز به چهار پنل خورشیدی است که انرژی مورد نیاز را تأمین می‌کنند. این پنل‌ها توانایی تولید بیش از 11.2 کیلووات برق را دارند و فضاپیما را برای مأموریت‌های طولانی مناسب می‌سازند. سیستم پیشرانش ماژول از موتور اصلی با سوخت مونومتیل هیدرازین (MMH) و اکسید کننده (MON) استفاده می‌کند که نیروی رانش حدود 6,000 پوند را فراهم می‌کند. همچنین، 24 موتور کوچک‌تر برای تنظیم جهت و مانورهای دقیق در فضا تعبیه شده است.

• 2.3. مشخصات کلی:

وزن کل فضاپیما (شامل هر دو ماژول) در زمان پرتاب حدود 26 تن است. ارتفاع کلی اوریون حدود 5 متر است و طراحی مخروطی کپسول، آن را برای ورود مجدد به جو زمین و فرود امن با چتر نجات در اقیانوس بهینه کرده است. برخلاف بسیاری از فضاپیماهای قبلی، اوریون قابلیت بازیافت و استفاده مجدد را دارد که هزینه‌های مأموریت‌های آینده را کاهش می‌دهد.

3. مأموریت‌های اوریون: از ماه تا مریخ

اوریون نقش محوری در برنامه آرتمیس ناسا دارد که هدف آن بازگرداندن انسان به ماه تا سال 2025 و ایجاد پایگاه پایدار در قطب جنوب ماه است. مراحل اصلی مأموریت‌های اوریون عبارت‌اند از:

• 3.1. آرتمیس I (2022):

این مأموریت آزمایشی بدون سرنشین در نوامبر 2022 انجام شد. اوریون با موشک قدرتمند SLS (Space Launch System) پرتاب شد و به مدار ماه رفت. این فضاپیما در طی 25.5 روز، مسافتی بیش از 1.4 میلیون مایل را طی کرد و توانایی خود را برای سفرهای فضایی عمیق به اثبات رساند. آزمایش‌های انجام‌شده شامل بررسی سپر حرارتی، سیستم‌های ناوبری، و عملکرد ماژول خدماتی بود که همگی با موفقیت انجام شدند.

• 3.2. آرتمیس II (پیش‌بینی 2025):

این مأموریت اولین سفر سرنشین‌دار اوریون خواهد بود. چهار فضانورد به مدار ماه فرستاده می‌شوند و پس از چند روز اقامت در مدار، به زمین بازمی‌گردند. این اولین سفر سرنشین‌دار به نزدیکی ماه از زمان آپولو 17 در سال 1972 است. هدف این مأموریت، آزمایش سیستم‌های پشتیبانی حیات، ارتباطات، و توانایی اوریون در حمل فضانوردان در فضای عمیق است. مسیر این مأموریت شامل یک مدار بیضوی دور ماه خواهد بود که فضانوردان را تا فاصله 8,900 کیلومتری از سطح ماه می‌رساند.

• 3.3. آرتمیس III (پیش‌بینی 2025 یا بعد از آن):

  هدف این مأموریت، فرود انسان روی سطح ماه است. اوریون فضانوردان را به مدار ماه حمل می‌کند و سپس آن‌ها با استفاده از سیستم فرود انسانی (HLS) که توسط اسپیس ایکس (SpaceX) توسعه یافته، روی سطح ماه فرود می‌آیند. این مأموریت شامل استقرار تجهیزات علمی و بررسی منابع آب یخی در قطب جنوب ماه است که می‌تواند برای تولید سوخت و پشتیبانی از مأموریت‌های آینده استفاده شود.

4. ابعاد فنی حمل 4 سرنشین و چالش‌های مرتبط

حمل 4 سرنشین به ماه و آماده‌سازی برای مریخ، نیازمند طراحی پیچیده و فناوری‌های پیشرفته است. در ادامه، جنبه‌های فنی این موضوع بررسی می‌شود:

4.1. سیستم پشتیبانی حیات (Life Support System):

اوریون باید اکسیژن، آب، و دمای مناسب را برای 4 فضانورد به مدت حداقل 21 روز تأمین کند. سیستم‌های بازیافت آب و هوا در کپسول تعبیه شده‌اند که تا 90 درصد آب مصرفی را بازیافت می‌کنند. همچنین، سیستم‌های حذف دی‌اکسید کربن با استفاده از فیلترهای شیمیایی، هوای داخل کپسول را قابل تنفس نگه می‌دارند. برای مأموریت‌های مریخ، این سیستم‌ها باید برای مدت طولانی‌تر (تا 6 ماه) ارتقا یابند.

• 4.2. فضای داخلی و ارگونومی:

تصاویر تست کپسول زیستی

•  

  فضای داخلی کپسول برای 4 نفر طراحی شده و حجم آن حدود 9 متر مکعب است. این فضا شامل صندلی‌های قابل تنظیم، صفحه‌های کنترل لمسی، و امکانات ذخیره‌سازی است. طراحی ارگونومیک برای کاهش خستگی فضانوردان در مأموریت‌های طولانی ضروری است. برای مأموریت‌های مریخ، ممکن است نیاز به افزودن فضای بیشتر یا اتصال به ماژول‌های اضافی باشد.

• 4.3. پیشرانش و ناوبری:

• ماژول خدماتی اوریون توانایی انجام مانورهای پیچیده در فضای عمیق را دارد. موتور اصلی آن نیروی کافی برای ورود به مدار ماه و خروج از آن را فراهم می‌کند. سیستم ناوبری اوریون از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند ناوبری نوری (Optical Navigation) استفاده می‌کند که با تحلیل تصاویر ستارگان و سیارات، موقعیت دقیق فضاپیما را تعیین می‌کند. این سیستم برای مأموریت‌های مریخ که فاصله بیشتری دارند، حیاتی است.

• 4.4. حفاظت در برابر تشعشعات:

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های مأموریت‌های فضایی عمیق، تشعشعات کیهانی است. اوریون مجهز به لایه‌های محافظتی در دیواره‌های کپسول است که تا حدی تشعشعات را کاهش می‌دهد. همچنین، فضانوردان در زمان طوفان‌های خورشیدی می‌توانند در بخش‌های مرکزی کپسول که حفاظت بیشتری دارند، پناه بگیرند. برای مریخ، نیاز به فناوری‌های پیشرفته‌تر محافظتی مانند سپرهای مغناطیسی یا مواد کامپوزیتی جدید وجود دارد.

فضاپیمای اوریون به‌عنوان جدیدترین دستاورد فضایی آمریکا، توانایی حمل 4 سرنشین به ماه و آماده‌سازی برای مأموریت‌های مریخ را دارد. طراحی فنی پیشرفته، سیستم‌های ایمنی بالا، و قابلیت‌های مأموریت‌های طولانی، اوریون را به ابزاری کلیدی برای اکتشافات فضایی تبدیل کرده است. با این حال، برای موفقیت کامل، باید چالش‌های مربوط به هزینه، تشعشعات، و سیستم‌های پشتیبانی حیات برای مأموریت‌های مریخ برطرف شوند. پیشنهاد می‌شود که ناسا و لاکهید مارتین روی توسعه فناوری‌های محافظتی جدید و همکاری با بخش خصوصی برای کاهش هزینه‌ها تمرکز کنند. اوریون نه‌تنها دروازه‌ای به ماه است، بلکه مسیری به سوی آینده‌ای است که انسان را به سیارات دوردست خواهد رساند.