توفان‌های گردوغباری؛ کابوس ماموریت‌های فضایی سفر به ماه

MacTavish · 27/8/19

فرود سطح‌نشین‌های قمری روی سطح ماه با چالش‌ بلندن شدن گردوغبار همراه است و این آینده ماموریت‌های فضایی برای تسخیر ماه را در هاله‌ای از ابهام فرو می‌برد.

فرود انسان روی ماه می‌تواند با آلودگی‌های زیادی همراه باشد؛ این درسی است که فضانوردان آپولو از مأموریت خود آموختند. فعال‌سازی موتور راکت برای فرود فضاپیما باعث بلند شدن مقدار زیادی گردوغبار می‌شود؛ این گردوغبارهای پرسرعت می‌توانند تا مسافت‌های دوردست ماه توزیع شوند و حتی به فضاپیماهای مستقر در مدار ماه خسارت وارد کنند. به‌گفته‌ی برخی مهندسان اگر بشر واقعا به‌دنبال فرستادن افراد بیشتری روی ماه است باید به‌دنبال چاره‌ی این مشکل باشد.

بسیاری از کاوشگرهای فضایی تحت تأثیر گردوغبارهای ماه قرار گرفته‌اند. قطر ماه تقریبا یک‌چهارم قطر زمین و جاذبه‌ی آن یک‌ششم زمین است. ماه فاقد جو است درنتیجه اجرام کوچک به‌راحتی می‌توانند در خلاء معلق شوند و مدتی طول می‌کشد تا به سطح ماه برسند؛ بنابراین در صورت فعال‌سازی موتورهای راکت در بازه‌ای مشخص و فرود روی سطح، آلودگی‌های سطح ماه با سرعت هزاران متر بر ثانیه تا صدها کیلومتر آن‌طرف‌تر پخش می‌شوند.

مجموعه‌ی فرودهای آپولو بین دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ به‌اندازه‌ای قدرتمند نبودند که گردوغبار وحشتناکی را به وجود بیاورند؛ اما امروزه ناسا می‌خواهد به‌قصد ماندن، به ماه برود. انسان برای توسعه‌ی حضور خود در ماه نیاز به فرودهای متعددی دارد که با هدف انتقال افراد، محموله، سکونتگاه‌ها و بسیاری از موارد دیگر به ماه انجام خواهند شد.

بدون تغییر در زیرساخت‌ها امکان افزایش گردوغبار و درنتیجه وارد شدن خسارت به فضاپیماهای مدار ماه، نقاط فرود آپولو و حتی پایگاه‌های آینده‌ی ناسا وجود دارد؛ این اتفاق همچنین می‌تواند به افزایش تنش میان کشورهایی منجر شود که دارای پایگاه‌های نزدیک به یکدیگر هستند. به‌گفته‌ی فیل متزگر، فیزیکدان سیاره‌ای دانشگاه فلوریدای مرکزی که در ناسا به بررسی تأثیر راکت‌ها بر اجرام نجومی پرداخته است: «ظرفیت تنش جدی میان کشورها بر سر این مسئله وجود دارد.»

گردوغبار ماه به کابوس فضانوردهای آپولو تبدیل شده بود. لباس فضانوردها پر از گردوغبار شده بود که به‌مرور به فرسایش مواد آن منجر می‌شود. علاوه بر این مقدار زیادی گردوغبار روی تجهیزات فضانوردها ازجمله دوربین‌ها، رادیاتورها، دکمه‌ها و موارد دیگر را پوشانده بود و گردوخاکی که به دلیل فرود آن‌ها روی سطح به وجود آمده بود، مانع از دیدن اطراف می‌شد. به‌گفته‌ی یوجین سرنان فضانورد آپولو ۱۷ در سال ۱۹۷۳:

فکر می‌کنم یکی از دشوارترین و محدودکننده‌ترین ابعاد اکتشافات ماه، گردوغبار و چسبندگی آن به همه‌چیز ازجمله پوست، لباس فضایی، فلز و هرچیز دیگر باشد. حل این مشکل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های پیش روی مأموریت‌های اکتشافی ماه است؛ به‌ویژه اگر انسان قصد اقامت در ماه را داشته باشد.

گردوغبار حتی قبل از خارج شدن فضانوردها از ماه نشین هم مشکل‌ساز شد و درست از زمان روشن شدن موتور فرود آغاز شد. اگر روی زمین، موتور راکت منجر به پخش مقداری غبار، سنگ‌ یا شن شود، جو ضخیم اطراف زمین سرعت ذره‌های کوچک‌تر را کاهش می‌دهد، درحالی‌که ذره‌های بزرگ‌تر، به‌سرعت مقاومت باد را می‌شکنند و به فاصله‌های دورتری می‌رسند. در سطح ماه این فرایند برعکس است. هیچ هوا یا جوی در اطراف ماه وجود ندارد؛ بنابراین اگر ذرات با سرعت بالایی بلند شوند، حتی ذرات کوچک هم با بیشترین سرعت حرکت می‌کنند و می‌توانند به دورترین فاصله‌ها برسند، درحالی‌که سنگ‌های بزرگ‌تر زودتر سقوط می‌کنند.

حرکت ذرات دقیقا هنگام فرود در سطح ماه رخ می‌دهد. مهندسان به لطف درس‌هایی که از مأموریت آپولو گرفتند به این نتیجه رسیدند که سطح‌نشینی تقریبا هم‌اندازه با ماژول ماه‌نشین آپولو (که قادر به فوران گاز با قدرت ۲۴۰۰ متر برثانیه باشد) می‌تواند سنگ‌ها و ذره‌های کوچک را با سرعت ۱۰ الی ۱۰۰ متر بر ثانیه جابه‌جا کند و آن‌ها را به فاصله‌های بسیار دوردستی بفرستد (تا فاصله‌ای به‌اندازه‌ی شش زمین فوتبال)؛ اما گردوغبار و شن به دلیل سبکی می‌‌توانند به‌سرعت ۱۰۰۰ متر بر ثانیه هم برسند و تا صدها کیلومتر آن‌طرف‌تر پخش شوند (حتی ممکن است در سراسر ماه پخش شوند). هر نوع ماشین یا تجهیزاتی که در مسیر این ذرات پرسرعت قرار بگیرد ممکن است به‌شدت خسارت ببیند. به‌گفته‌ی متزگر:

اگر این اتفاق در زمان و مکان بدی رخ دهد، این ذرات می‌توانند به فضاپیماهای مستقر در مدار ماه آسیب بزنند.

فضانوردان آپولو ۱۲ هنگام فرود بر سطح ماه در نوامبر ۱۹۶۹ با این مشکل روبه‌رو شدند. آن‌ها عمدا نزدیک به کاوشگر رباتیکی به نام Suveyor 3 فرود آمدند که ناسا در سال ۱۹۶۷ آن را به ماه فرستاده بود. وقتی فضانوردان می‌خواستند قطعات کاوشگر را با خود به زمین بازگردانند، متوجه شدند Surveyor 3 کاملا زیر غبار ناشی از فرود مدفون شده است. متزگر که سرپرستی تیم اکتشافی کاوشگر Surveyor 3 را بر عهده داشت، می‌گوید:

خاک ماه کاملا به اعماق سطح سورویر نفوذ کرده بود به‌طوری‌که خرابی‌های سطح فضاپیما کاملا واضح بود.

این وضعیت ممکن است در آینده‌ای نزدیک یعنی در مأموریت ناسا برای بازگشت به ماه بدتر شود، زیرا بعضی از سطح‌نشین‌های پیشنهادی شرکت‌های خصوصی مانند بلو ارجین، لاکهید مارتین و اسپیس‌ایکس بسیار بزرگ‌تر از سطح‌نشین‌های آپولو هستند و فرود آن‌ها روی ماه می‌تواند به‌معنی حرکت گردوغبارهای سطحی با سرعت بیشتری باشد. متزگر می‌گوید:

وضعیت بدتر می‌شود. ممکن است شن‌های سطح ماه حتی به مدار اطراف خورشید هم برسند. ذرات بزرگ‌تری مثل ماسه هم در فاصله‌های دورتر پراکنده می‌شوند. اگر نزدیک به پایگاه خود فرود بیایید، ممکن است ذرات به‌سرعت گلوله به پایگاه برخورد کنند.

سرعت پخش گرد و غبار ماه با سرعت شلیک گلوله برابر است
سرعت‌ بالای ذرات، برای سکونتگاه‌های آینده‌ی ناسا یا دیگر سازمان‌های فضایی خبر بدی خواهد بود و از طرفی دیگر برای بقایای تاریخی ماه هم مشکل‌ساز خواهد شد. یکی از اهداف باستان‌شناسان فضایی، حفظ موقعیت‌های فرود آپولو برای بررسی‌های آینده است. به‌گفته‌ی بث اولیری، باستان‌شناس فضایی دانشگاه ایالتی نیومکزیکو: «نکات زیادی وجود دارد که در مورد فرودهای دهه‌ی ۱۹۶۰ نمی‌دانیم.» یکی از بررسی‌ها موردعلاقه‌ی اولیری، مقایسه‌ی فناوری فضاپیمای رباتیک شوروی با فضاپیماهای آمریکایی است؛ اما این کار در صورتی میسر خواهد بود که بخش‌های باقیمانده از فرود دست‌نخورده باقی بمانند. او می‌گوید:

این کار باید در موقعیت اصلی آپولو انجام شود. بااینکه با برداشتن آثار می‌توان به ثبت و نگه‌داری آن‌ها در موزه پرداخت اما یکپارچگی محل فرود برهم می‌خورد.

علاوه بر این، اولیری نگران قطعات سخت‌افزاری و همچنین آثاری مثل ردپا است که فضانوردها روی خاک ماه به‌جا گذاشته‌اند. او می‌گوید هر اثری روی ماه در معرض خطر تخریب عوامل بیرونی مثل باد است که توسط نیروهای ‌فرسایشگر رخ می‌دهد. روش و محل نامناسب فرود فضاپیما می‌تواند این آثار را از بین ببرد.

یک روش برای حفظ ماشین‌آلات و فضاپیماهای گذشته، فرود در فاصله‌ی دوری از آن‌ها است؛ به‌این‌ترتیب دست‌نخورده باقی می‌مانند؛ اما پژوهشگرها هنوز موفق به محاسبه‌ی کمترین فاصله‌ی ممکن نشده‌اند. متزگر و تیمی از پژوهشگرها در سال ۲۰۱۱ برای رسیدن به راه‌حل حداقل فاصله‌ی ممکن از موقعیت‌های فرود آپولو تلاش کردند؛ آن‌ها فاصله‌ی ۲ کیلومتری را توصیه کردند؛ اما به‌گفته‌ی متزگر این فاصله دلخواه است و هیچ فاصله‌ی امنی به دست نیامده است.

ازآنجاکه سطح‌نشین‌ها ظرفیت پخش غبار به‌صورت سراسری را دارند باید حداقل میزان خسارت مجاز را برای آن‌ها مشخص کرد. ربات‌های قمری می‌توانند تا حدی بمباران ذرات را کنترل کنند. درواقع، غبارهای میان‌سیاره‌ای همیشه روی ماه می‌نشینند؛ اما هنوز میزان خسارت‌های انسانی مجاز مشخص نیستند. به‌گفته‌ی متزگر:

تا فاصله‌ی مشخصی، میزان خرابی نسبت به خسارت‌های طبیعی، قابل‌چشم‌پوشی است؛ اما هنوز نتوانستیم به فاصله‌ی دقیق پی ببریم

به عقیده‌ی متزگر، ناسا و دیگر شرکت‌های تجاری باید قبل از آنکه فرود روی ماه به امری روتین تبدیل شود، صفحات مخصوص فرود بسازند؛ اما این راه‌حل هم با مشکلاتی همراه است. ساخت صفحه‌ی فلزی پیش‌ساخته و نصب آن روی سطح ماه نیازمند سوخت و سرمایه‌ی هنگفتی است. گزینه‌ی دیگر استفاده از ابزار مایکروویو یا دیگر ابزار حرارتی برای ذوب خاک ماه و تبدیل آن به زمینی مسطح است اما این کار هم نیازمند استفاده از فناوری آزمایشی است.

به‌طورکلی، هرکدام از راه‌حل‌ها نیازمند فناوری‌های جدید و پیچیده‌ای هستند و به‌این‌ترتیب، پیچیدگی و هزینه‌های مأموریت‌های ماه افزایش خواهند یافت. با توجه به هزینه‌های بالای مأموریت بازگشت‌ به ماه، ممکن است ناسا و شرکت‌های تجاری دیگر این مرحله را نادیده بگیرند. به همین دلیل به عقیده‌ی متزگر زمان آن رسیده است که کشورها بر سر ریسک بالای خسارت فرود روی ماه به توافق برسند.

علاوه بر فضاپیمای آپولو از ایالات‌متحده، چین و روسیه هر دو ربات‌هایی را به ماه فرستادند و فضاپیماهای کشورهای دیگری مثل هند و ژاپن به سطح ماه برخورد کرده‌اند؛ بنابراین فضاپیماها یا بقایای آن‌ها صرف‌نظر از اندازه‌ی فضاپیماهای بعدی، در معرض خطر گردوغبار قرار دارند. به‌گفته‌ی متزگر:

معتقدم به توافقی بین‌المللی نیاز داریم که براساس آن تمام کشورها از روی وسایل یکدیگر غبارزدایی کنند. اگر نتوانیم به این توافق برسیم، فرود روی برخی نقاط ماه امکان‌پذیر نخواهد بود و به‌این‌ترتیب کشورها می‌توانند مدعی قلمرو شوند.

ایالات‌متحده هنوز هم سال‌ها با سفر‌های مکرر به ماه فاصله دارد، بنابراین قبل از بالا گرفتن تنش‌های بین‌المللی برای حل این مشکل به زمان نیاز دارد؛ اما اگر ناسا و شرکت‌های فضایی نسبت به اقامت انسان در ماه جدی باشند، باید با ذراتی که سطح ماه را می‌پوشانند هم آشنا شوند، زیرا فضاپیماهای آن‌ها خواسته یا ناخواسته، خاک را در سراسر ماه پخش می‌کنند.