لماذا يصعب الهبوط على سطح القمر، حتى بعد خمسة عقود من أبولو؟

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

على بعد مئات الآلاف من الأميال خارج الأرض، تسير مركبة فضائية بحجم كشك هاتف في طريقها لمواجهة تحدي لم تحاول أي مركبة إطلاقه من الولايات المتحدة القيام به منذ أكثر من 50 عامًا.

إن مركبة الهبوط القمرية المسماة Odysseus أو IM-1، التي أنشأتها شركة Intuitive Machines ومقرها هيوستن، تتجه نحو القمر. يستعد المستكشف الآلي للحظات مرعبة من عدم اليقين حيث يحاول إبطاء سرعته بنحو 4026 ميلاً في الساعة (1800 متر في الثانية) من أجل الهبوط بلطف على سطح القمر. المركبة الفضائية في طريقها للهبوط الساعة 5:49 مساءً بالتوقيت الشرقي يوم الخميس بالقرب من القطب الجنوبي للقمر.

من المتوقع أن يتم بث تغطية الحدث التاريخي مباشرة بدءًا من الساعة 4 مساءً بالتوقيت الشرقي تقريبًا على موقع الشركة الخاصة.

النجاح غير مضمون. إذا فشلت، سيصبح أوديسيوس ثالث مركبة هبوط على سطح القمر تواجه زوالًا ناريًا على سطح القمر في أقل من عام. فشلت أول مهمة هبوط روسية على سطح القمر منذ 47 عامًا، لونا 25، في أغسطس 2023 عندما هبطت اضطراريًا. وواجهت مركبة الهبوط Hakuto-R، التي طورتها شركة Ispace ومقرها اليابان، مصيرًا مشابهًا في أبريل الماضي.

بشكل عام، انتهت أكثر من نصف محاولات الهبوط على سطح القمر بالفشل، وهي احتمالات صعبة لتحقيق إنجاز قامت به البشرية لأول مرة منذ ما يقرب من 60 عامًا.

أصبحت المركبة الفضائية لونا 9 التابعة للاتحاد السوفييتي أول مركبة فضائية تقوم بهبوط متحكم فيه أو “ناعم” في فبراير/شباط 1966. وتبعتها الولايات المتحدة بعد فترة وجيزة عندما هبطت مركبتها الفضائية الروبوتية سيرفيور 1 على سطح القمر بعد أربعة أشهر فقط.

ومنذ ذلك الحين، لم تتمكن سوى ثلاث دول أخرى ــ الصين والهند واليابان ــ من تحقيق مثل هذا الإنجاز. وصل الثلاثة إلى القمر بمركبات آلية لأول مرة في القرن الحادي والعشرين. وحققت كل من الهند واليابان هذا الإنجاز الهائل خلال الأشهر الستة الماضية، بعد فترة طويلة من انتهاء سباق الفضاء بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي. وتظل الولايات المتحدة الدولة الوحيدة التي أرسلت البشر إلى سطح القمر، وكان آخرها في عام 1972 مع مهمة أبولو 17.

لكن حكومة الولايات المتحدة لم تحاول حتى القيام بهبوط سلس – مع أو بدون رواد فضاء على متن الطائرة – منذ ذلك الحين. كانت شركة الفضاء الخاصة Astrobotic Technology تأمل أن تصنع مركبة الهبوط القمرية Peregrine التاريخ بعد إطلاقها الأخير في يناير/كانون الثاني، لكن الشركة تراجعت عن محاولة الهبوط بعد ساعات قليلة من الإقلاع بسبب تسرب خطير للوقود وأعادت المركبة الفضائية لتحترق في الغلاف الجوي للأرض.

تمثل استعادة المعرفة والخبرة السابقة جزءًا كبيرًا من التحدي الذي تواجهه الولايات المتحدة. سكوت بيسوقال مدير معهد سياسة الفضاء بجامعة جورج واشنطن لشبكة CNN.

وقال بيس: “إننا نتعلم القيام بأشياء لم نفعلها منذ فترة طويلة، وما ترونه هو أن المنظمات تتعلم كيفية الطيران مرة أخرى”. “الذهاب إلى القمر ليس مجرد مسألة رائد فضاء شجاع أو لامع. إنها مسألة منظمات بأكملها منظمة ومدربة ومجهزة للذهاب إلى هناك. ما نقوم به الآن هو في الأساس إعادة بناء بعض الخبرات التي كانت لدينا خلال رحلة أبولو ولكننا فقدناها على مدار الخمسين عامًا الماضية.

ومع ذلك، فإن المعرفة التقنية ليست سوى جزء من المعادلة عندما يتعلق الأمر بالهبوط على سطح القمر. معظم العقبات مالية.

نموذج جديد

في ذروة برنامج أبولو، كانت ميزانية ناسا تمثل أكثر من 4% من إجمالي الإنفاق الحكومي. واليوم، تبلغ ميزانية وكالة الفضاء عُشر حجمها، وتمثل 0.4% فقط من إجمالي الإنفاق الفيدرالي، حتى في الوقت الذي تحاول فيه إعادة رواد الفضاء الأمريكيين إلى القمر في إطار برنامج أرتميس.

“كان هناك مئات الآلاف من الأشخاص الذين يعملون في أبولو. لقد كان برنامجًا بقيمة 100 مليار دولار بأرقام الستينيات. وقال جريج أوتري، مدير قيادة الفضاء في كلية ثندربيرد للإدارة العالمية بجامعة ولاية أريزونا: “سيكون برنامجًا تبلغ قيمته عدة تريليونات من الدولارات بدولارات اليوم”. “ببساطة لا يوجد شيء يمكن مقارنته به.”

تحاول مركبات الهبوط على سطح القمر في القرن الحادي والعشرين تحقيق العديد من نفس الأهداف بجزء صغير من السعر.

بلغت تكلفة مركبة الهبوط الهندية Chandrayaan-3، والتي أصبحت أول مركبة فضائية من البلاد تصل بأمان إلى سطح القمر في أغسطس 2023، حوالي 72 مليون دولار، وفقًا لوزير الدولة للعلوم والتكنولوجيا جيتندرا سينغ.

وقال سينغ لصحيفة إيكونوميك تايمز، وهي وسيلة إعلامية في الهند، في أغسطس/آب: “إن تكلفة شاندرايان-3 تبلغ 600 كرور روبية فقط (72 مليون دولار أمريكي)، في حين أن فيلم هوليوود عن الفضاء والقمر يتكلف أكثر من 600 كرور روبية”.

وفي الولايات المتحدة، تحاول وكالة ناسا خفض الأسعار بشكل كبير من خلال الاستعانة بمصادر خارجية لتصميم المركبات الفضائية الروبوتية الصغيرة للقطاع الخاص من خلال برنامج خدمات الحمولة القمرية التجارية، أو CLPS.

كانت شركة أستروبوتيك أول شركة تطير في إطار مبادرة CLPS، وبعد الانتكاسة التي تعرضت لها في شهر يناير، التقطت شركة Intuitive Machines الشعلة، بهدف الهبوط الناعم على أوديسيوس بالقرب من القطب الجنوبي للقمر يوم الخميس.

وقال ستيف ألتيموس، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Intuitive Machines، لشبكة CNN: “نحن نسير أبعد من محطة الفضاء الدولية بألف مرة”. “وفوق ذلك، تحدد الهدف: القيام بذلك مقابل 100 مليون دولار، بينما كان يتم تنفيذه في الماضي مقابل مليارات الدولارات”.

لماذا لا يمكننا تكرار أبولو

ومن غير الواقعي أيضًا أن نتوقع أن تقوم وكالة ناسا أو أحد شركائها ببساطة بسحب مخططات مركبة الهبوط على سطح القمر في الستينيات وإعادة إنشائها من الصفر. لقد تم إيقاف معظم التكنولوجيا المستخدمة في تلك المهام منذ فترة طويلة، وتم التخلي عنها بسبب القفزات الهائلة في قوة الحوسبة وعلوم المواد التي تحققت في نصف القرن الماضي.

يجب أن يتم الحصول على كل قطعة من الأجهزة الموجودة على مركبة الهبوط على سطح القمر من سلاسل التوريد الحديثة – التي تبدو مختلفة تمامًا عن تلك التي كانت موجودة في القرن العشرين – أو أن يتم تصميمها وتصنيعها من جديد. ويجب إنشاء كل جهاز استشعار ومكونات إلكترونية على متن المركبة الفضائية لتحمل البيئة القاسية للفضاء الخارجي، وهي عملية تسميها الصناعة “التصلب”.

من المعروف أن مهمات أبولو تم التحكم فيها بواسطة أجهزة كمبيوتر أقل قوة من الهواتف الذكية الحديثة. لكن الرحلات الفضائية معقدة وخطيرة للغاية بحيث لا يمكنها ترجمة التقدم الحاسوبي بشكل مباشر إلى مهمات قمرية أسهل وأرخص.

“الهبوط على القمر مختلف تمامًا عن برمجة لعبة. إن الشيء المتعلق بجهاز iPhone الموجود في جيبك هو أن هناك الملايين والملايين من هذه الأشياء. وقال بيس: “أما بالنسبة لعمليات الإطلاق الفضائية، فقد لا يكون هناك سوى عدد قليل منها”. “يعد iPhone، بالطبع، ابتكارًا رائعًا يضم مئات إن لم يكن الآلاف من الابتكارات المدفونة بداخله، ولكنه يستفيد أيضًا من الأرقام الأولية فقط. ولذلك لم نشهد هذا النوع من التكرار في عمليات الهبوط على سطح القمر.

نزول محفوف بالمخاطر

وبينما تقدمت التكنولوجيا في العقود الخمسة الماضية، فإن التحديات الأساسية للهبوط على سطح القمر تظل كما هي. أولاً، هناك المسافة المطلقة، وهي رحلة تبلغ حوالي ربع مليون ميل (402000 كيلومتر) من الأرض إلى القمر. إذا تمكنت من قيادة سيارة إلى القمر بسرعة ثابتة تبلغ 60 ميلاً في الساعة (97 كيلومترًا في الساعة)، فسوف يستغرق الأمر أكثر من خمسة أشهر.

“لقد شبهها بعض الناس بضرب كرة جولف في نيويورك ووضعها في حفرة معينة في لوس أنجلوس. وقال بيس: “إن هذا النوع من الدقة في المسافات الطويلة أمر صعب للغاية”.

ثم هناك التضاريس القمرية الصعبة. القمر مغطى بالبراكين الميتة والحفر العميقة، مما يجعل من الصعب العثور على مناطق هبوط مسطحة.

قال أوتري: “كان من الممكن أن تتحطم أبولو 11 وتتدمر لو أنها هبطت في المكان الذي هبطت فيه في الأصل”. “كان نيل (ارمسترونج) ينظر من النافذة حرفيًا. قام بمناورة مركبة الهبوط فوق حقل صخري وحفرة كبيرة ووجد مكانًا آمنًا للهبوط ولم يتبق منه سوى ما يكفي من الوقود. لو لم يكن هناك طيار ماهر يمكنه التحكم بها، لكانت مركبة الهبوط قد تحطمت بالتأكيد.

بدون مساعدة العيون البشرية داخل المركبة الفضائية، تستخدم مركبات الهبوط القمرية الآلية الحديثة الكاميرات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار المجهزة بالبرمجيات والذكاء الاصطناعي للعثور على مكان هبوطها بأمان – وتجنب الصخور والحفر – أثناء الهبوط النهائي. وحتى البشر في غرف التحكم في المهمة على الأرض لا يمكنهم مساعدة المركبة الفضائية في تلك الثواني الأخيرة والحرجة قبل الهبوط.

وقال بيس: “يستغرق الأمر وقتًا حتى ترتفع الإشارة وتعود، أي حوالي ثلاث ثوانٍ ذهابًا وإيابًا”. “يمكن أن يحدث الكثير من الأخطاء في ذلك الوقت. لذا، عندما تهبط المركبة فعليًا، فإنها تكون من تلقاء نفسها إلى حد كبير.”

الفشل هو الخيار

في الأيام الأولى من سباق الفضاء في القرن العشرين، كان عدد المركبات الفضائية التي هبطت على سطح القمر أكبر بكثير من تلك التي هبطت بسلام. إن الشركات والحكومات التي تندفع نحو القمر اليوم – بهدف الحصول على نقاط سعر أرخص أثناء تطبيقها للتكنولوجيا الحديثة – تعترف بهذا الإرث.

وقد يكون شركاء ناسا التجاريون أكثر استعدادًا لتحمل المخاطر أثناء انطلاقهم إلى القمر.

“(الشركات التجارية) جلبت معها هذا النموذج التكراري سريع الفشل. قال أوتري: “أخرج المنتج إلى هناك، واتركه ينفجر، واكتشف الخطأ الذي ارتكبته، وأصلحه، وانطلق مرة أخرى”. “هذه ليست الطريقة التي تعمل بها حكومة الولايات المتحدة. لأنه إذا مات مشروعك، فإن حياتك المهنية الحكومية ستفسد”.

ومن جانبها، حتى وكالة ناسا تدرك أن معدل النجاح بنسبة 100% ليس مضمونًا لشركائها.

قال جويل كيرنز، نائب المدير المساعد لاستكشاف ناسا، مديرية المهام العلمية، خلال مؤتمر صحفي يوم 13 فبراير: “لقد نظرنا دائمًا إلى عمليات التسليم الأولية لـ CLPS على أنها نوع من تجربة التعلم”. “كنا نعلم أننا دخلنا في هذا… ولم نعتقد أن النجاح مضمون”.

ومع ذلك، فإن الأمل هو أن الفشل في وقت مبكر سيؤدي إلى نجاحات متكررة على الطريق. من الواضح بالفعل أن العديد من المشاركين في سباق القمر الحديث مستعدون للتعافي من إخفاقاتهم الأولية.

قامت كل من شركة Ispace – الشركة اليابانية التي واجهت خللًا برمجيًا لإنهاء المهمة العام الماضي – وشركة Astrobotic، التي فقدت مركبة الهبوط Peregrine بسبب مشكلة في الوقود الدافع، بمحاولات ثانية بالفعل.

“كان الجميع في تلك المهام مبتدئًا. هؤلاء هم الأشخاص الذين يقومون بذلك لأول مرة وليس هناك بديل لهذه التجربة. قال بيس: “إن الأمر يشبه القيام برحلتك الأولى بمفردك”. “نعم، إنهم فاشلون، وسوف تتوقف بعض الشركات عن العمل. لكن إذا تعلموا من هذا الفشل وعادوا، سيكون لديك الآن فريق قوي. إن الأمر يتعلق حقًا بتعليم جيل جديد.”

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com