چرا «سفر به ماه» ۵۰ سال قبل شد اما امسال نه؟

پرتاب بی عیب و نقصی بود. در ساعات اولیه صبح دوشنبه، موشک Vulcan Centaur در هوای تاریک منطقۀ کیپ کاناوِرال تکان خورد، تقویت‌کننده‌های موشکی جامد خود را رها کرد و فضاپیمای Peregrine را در مسیری عالی برای مأموریت مهم خود به سوی ماه قرار داد.

این موفقیت باعث شد که توری برونو، مدیر اجرایی United Launch Alliance که موشک را ساخته بود، فریاد شادی سر بدهد؛ این اولین پرواز ولکان بود. اما طولی نکشید که حال و هوا عوض شد. کمپانی Astrobotic، شرکت سازندۀ فضاپیمای پرگرین، متوجه شد که فضاپیما دچار نشت پیشران است. در این شرایط و بدون سوخت کافی، شانس فرود نرم روی ماه به سرعت به صفر رسید. عملیات شکست خورده بود.

این در حالی است که بیش از نیم قرن از زمانی که ناسا فضانوردان را روی ماه فرود آورد و همه آنها را سالم به خانه برگرداند می‌گذرد. آیا فرود آمدن روی سطح ماه امروز نباید ساده‌تر از ۵۰ سال قبل باشد؟ آیا علم موشکی اواسط قرن بیستم به دانشی مقدماتی و اولیه در قرن بیست و یکم تبدیل نشده است؟

عدم موفقیت پرگرین تنها شکست اخیر نیست. در حالی که چین و هند هر دو فرودگرهای رباتیک را روی ماه قرار داده‌اند، فضاپیمای لونا ۲۵ روسیه سال گذشته (تقریباً ۶۰ سال پس از فرود موفق لونا ۹ بر روی ماه) از کنترل خارج شد و با برخورد شدید به سطح ماه نابود شد. به طور کلی، کاوشگرهای ساخته شده توسط شرکت‌های خصوصی دارای سابقه شکست ۱۰۰ درصدی در فرود روی ماه هستند: فرودگر Beresheet در سال ۲۰۱۹ و یک فرودگر ژاپنی ساخته شده توسط ispace نیز سال گذشته سقوط کردند. شکست پرگرین سومین شکست شرکت‌های خصوصی در سومین تلاششان برای تسخیر فضا است.

یان ورنر، مدیر کل سابق آژانس فضایی اروپا می‌گوید یک چالش اساسی در این ماموریت‌های فضایی «وزن» است. «شما همیشه به شکست نزدیک هستید زیرا باید سبک باشید وگرنه فضاپیما پرواز نمی‌کند. شما هیچ‌وقت نمی‌توانید حاشیه امنیتی زیادی داشته باشید».

علاوه بر این، تقریباً هر فضاپیمایی که ساخته می‌شود یک «نمونۀ اولیه» است. جدا از موارد نادر (مانند ماهواره‌های ارتباطی گالیله)، فضاپیماها در واقع شبیه ماشین‌های سفارشی هستند. آن‌ها با سیستم‌ها و طرح‌های آزمایش شده به تولید انبوه نمی‌رسند بلکه هر فضاپیما یک نمونۀ منحصر به فرد و آزمایش پس‌نداده است. به علاوه، آن‌ها هنگامی که در فضا مستقر می‌شوند کاملا تنها هستند. ورنر می‌گوید: «اگر با خودروی خود مشکل پیدا کنید می‌توانید آن را تعمیر کنید، اما در فضا فرصتی وجود ندارد. فضا یک بعد متفاوت است».

اما فرود روی ماه هم مشکلات خاص خودش را دارد. در آنجا گرانش وجود دارد (یک ششم گرانش زمین) اما جو وجود ندارد. بر خلاف مریخ، جایی که فضاپیماها می‌توانند به مقصد خود پرواز کنند و با باز کردن چترها فرود آرامی داشته باشند، فرود روی ماه کاملاً به موتورها بستگی دارد. اگر یک موتور دارید (همانطور که کاوشگرهای کوچکتر معمولا اینگونه هستند) آن یک موتور باید قابل هدایت باشد، زیرا هیچ راه دیگری برای کنترل فرود وجود ندارد.

آنچه که مسئله را پیچیده‌تر می‌کند این است که موتور باید یک سوپاپ داشته باشد که اجازه دهد نیروی رانش کم و زیاد شود. نیکو دتمن، رهبر گروه اکتشاف Esa می‌گوید: «در حالت معمول شما موتورها را روشن می‌کنید و آنها یک نیروی رانش ثابت به شما می‌دهند. اما تغییر نیروی رانش در طول عملیات، پیچیدگی بسیار بیشتری را اضافه می‌کند».

با همۀ این حرف‌ها، با توجه به اینکه اولین فرود روی ماه در دهه ۶۰ میلادی اتفاق افتاد، فهمیدنش سخت است که چرا فرود آمدن روی ماه همچنان باید کار دشواری باشد.

سوابق ماموریت‌های ماه یک سرنخ برای فهم این موضوع به ما ارائه می‌دهد: اندکی پس از برنامۀ آپولو (که با موفقیت روی ماه فرود آمد)، علاقه و توجه به فرود روی ماه به شدت کمرنگ شد. زمانی که فضاپیمای Chang’e ۳ چین در سال ۲۰۱۳ روی ماه فرود آمد، تبدیل به اولین فرود از زمان فرود Luna ۲۴ شوروی در سال ۱۹۷۶ شد. در طول این مدت کسی اصلا برای رفتن به ماه تلاش نکرده بود.

دتمن می‌گوید: «ده‌ها سال بود که دیگر کسی روی توسعۀ فرودگر کار نمی‌کرد. این تکنولوژی هم آنقدر چیز رایجی نیست که بتوانید به راحتی از دیگران یاد بگیرید».

پس آزمایش و تکرار بسیار مهم است. در حالی که موشک‌ها را نسبتا به راحتی می‌توان طراحی و آزمایش کرد و به کار انداخت، گزینه‌ها برای فرودگرها محدودتر است. آزمایش‌ها می‌توانند بررسی کنند که آیا نیروی محرکه، ناوبری، ارتباطات و ابزار کار می‌کنند یا نه، اما هیچ راه خوبی برای شبیه‌سازی و آزمایش فرود روی ماه وجود ندارد. دتمن می‌گوید: «صلاحیت و اعتبارسنجی یک فرودگر ماه بسیار سخت‌تر از بسیاری از سامانه‌های فضایی دیگر است».

در طول دورانی که مسابقۀ فضایی بین شوروی و آمریکا در جریان بود، ناسا ۲۵ میلیارد دلار برای آپولو هزینه کرد و با اینحال قبل از اینکه موفق شود چندین شکست پی در پی را تجربه کرد. اکنون ناسا ۷۰ سال دانش سازمانی در جهت طراحی، ساخت و آزمایش فضاپیماها دارد، اما با این حال، تحت طرح‌ها و قوانین اقتصادی جدیدی که در آن‌جا وضع شده، این آژانس به منظور کاهش هزینه‌ها و تحرک‌بخشیدن به صنعت فضایی ایالات متحده، با پرداخت پول به شرکت‌های خصوصی مانند Astrobotic و Intuitive Machines، از آن‌ها می‌خواهد تا فضاپیماهایش را به ماه ببرند.

این مبادله خطر شکست ماموریت‌ها را بیشتر می‌کند و بنابراین باید ماموریت‌های از دست رفتۀ بیشتری را انتظار داشت. جاشوا راسرا، از پژوهشگران امپریال کالج لندن می‌گوید: «این شرکت‌ها همه نسبتاً جدید هستند اما بالاخره این استراتژی باید نتیجه دهد، زیرا شرکت‌ها از شکست‌های خود درس می‌گیرند». او می‌گوید: «هنوز با وجود این شکست‌های اولیه، هزینۀ نهایی فرود روی ماه (نسبت به وقتی که تمام عملیات را خود ناسا انجام می‌داد) ارزان‌تر تمام خواهد شد».