دأب إيلون ماسك على مر السنين، على مراجعة أهدافه الطموحة لهبوط مركبة فضاء خالية من “سبيس إكس” على سطح المريخ. وفي محاضرة ألقاها عام 2016 أمام المؤتمر الدولي للملاحة الفضائية، اقترح هبوط نسخة من كبسولة سبيس إكس دراغون بحلول عام 2018؛ ليتراجع بعد عام ويقترح أن تهبط مركبة “ستارشيب”، التي لا تزال في طور التكوين، على الكوكب الأحمر في عام 2022.
هل يعيش “إيلون” على المريخ؟
وقال للحاضرين في المؤتمر الفضائي الدولي لعام 2017: “أشعر بثقة تامة في قدرتنا على إكمال بناء السفينة والاستعداد للإطلاق في غضون خمس سنوات تقريبًا”. وهو ما كان من الممكن أن يمهد الطريق لهبوط مركبتين فضائيتين مأهولتين على سطح المريخ بحلول عام 2024.
غيّر هذا الهدف مجددًا في مايو، خلال محاضرة في منشأة سبيس إكس “ستاربِس” في تكساس. لكنه هذه المرة قدّم تفاصيل أكثر، واصفًا الخطوط العريضة لنهج تدريجي لإنزال أول البشر على متن المركبة بحلول عام 2029.
وستنطلق خمس مركبات “ستارشيب” غير مأهولة في عام 2026، وهو العام التالي لمحاذاة مداري الأرض والمريخ. وإذا سارت الأمور على ما يرام، ستهبط المركبة على المريخ في عام 2027، حاملةً عددًا غير محدد من روبوت “أوبتيموس” ثنائي القدمين الذي صنعته شركة “ماسك” للسيارات الكهربائية، تسلا. ستنطلق 20 مركبة “ستارشيب” أخرى خلال فترة الانتقالات التالية في عام 2028.
روبوتات “أوبتيموس”
سيحمل معظمها روبوتات “أوبتيموس” إضافية لإنشاء البنية التحتية الأرضية المريخية ومسح الموارد؛ مثل الجليد المائي، لكن واحدة على الأقل من هذه المركبات ستحمل عددًا غير محدد من الركاب البشر.
وتتضمن الخطط بعد ذلك زيادة عدد الرحلات بشكل مطرد كل 26 شهرًا، في كل فرصة إطلاق لاحقة: 100 مركبة فضائية في عام 2031، و5 في عام 2033. علاوة على العمل على الوصول إلى الهدف النهائي المتمثل في “1000 أو 2000 سفينة لكل لقاء على المريخ”. كما قال “ماسك”، مع كل مركبة فضائية مأهولة تحمل نحو 200 راكب.
إن الخطة العامة سليمة، وفقًا للخبراء العشرة الذين تحدثت معهم من أجل هذه المقالة، والذين كان العديد منهم موظفين متقاعدين في وكالة ناسا أشرفوا على بعثات المريخ السابقة وساهموا في خطط الوكالة لإرسال رواد فضاء إلى الكوكب الأحمر.
لكن الأمر الأقل يقينًا هو قدرة “سبيس إكس” على الالتزام بأهداف الإطلاق. حتى “ماسك” يقرّ بأن عام 2026 طموح؛ إذ غرّد في أوائل أغسطس بأنه “من المرجح” إطلاق أولى مركبات “ستارشيب” غير المأهولة “في غضون نحو 3.5 سنوات. والرحلة التالية مع البشر في غضون نحو 5.5 سنوات”.
أولى رحلات “ستارشيب” إلى المريخ
في أولى رحلات “ستارشيب” إلى المريخ، ستحمل المركبة الفضائية روبوتات “أوبتيموس”، كتلك الموضحة في هذه الصورة، لتجهيز البنية التحتية اللازمة لبقاء رواد الفضاء على سطحه. حقوق الصورة: “سبيس إكس”
في حين لم تُجبْ على رسائلي الإلكترونية إلى “سبيس إكس” لطلب التعليق. لذا اعتمدت في هذا التقرير على وثائق عامة وملاحظات “ماسك” وغيره من المسؤولين التنفيذيين الذين يصفون خطة المريخ.
هل تنجح خطة سبيس إكس؟
لكي تنجح خطة “سبيس إكس”، يجب أن يصل تصميم ستارشيب-سوبر هيفي العملاق إلى مداره بنفس موثوقية صاروخ فالكون العملاق للشركة. والذي سجّل رحلته رقم 500 في يوليو.
وقد روّجت “سبيس إكس” لكلا المركبتين لنهج تصميمي تكراري. حيث تُحسّن التصاميم تدريجيًا بين سلسلة من اختبارات الطيران السريعة.
ولكن مع “ستارشيب”، ربما تكون “سبيس إكس” قد بلغت حدود إستراتيجية “البناء قليلًا، والاختبار قليلًا، والفشل قليلًا”.
كما يقول سكوت هوبارد؛ المدير السابق لمركز أبحاث أميس التابع لـ”ناسا” والمدير الفخري حاليًا لمركز ستانفورد للتميز في النقل الفضائي التجاري مع فالكون، “شهدنا تحسنًا ملحوظًا من رحلة لأخرى، حتى أصبحنا الآن نسير على متن 150 رحلة أو نحو ذلك دون أي مشاكل”. كما يقول: “ستارشيب بعيدة كل البعد عن هذا المستوى حاليًا”.
لم تصل مركبة “ستارشيب” إلى مدارها قط؛ بل اتبعت “سبيس إكس” مسارًا شبه مداري في اختبارات الطيران المتكاملة العشرة التي أُجريت حتى الآن. حيث أُرسلت المراحل العليا نحو هبوط متحكم به في المحيط الهندي.
ناسا ومهمة المريخ
وكان أحدث اختبار لمركبة “ستارشيب”، الذي أُجري في أغسطس ، أول اختبار ينجو من الرحلة الشاقة عبر الغلاف الجوي ويهبط سالمًا على سطحه منذ أواخر عام 2024.
منهيًا بذلك سلسلة من الإخفاقات التي شملت انفجار ثلاث مركبات ستارشيب أثناء الطيران وانفجار آخر على الأرض خلال اختبار إطلاق ثابت في يونيو.
وبمجرد وصول المركبة الفضائية إلى مدار الأرض، سيكون التحدي التالي هو الالتحام بناقلات متعددة لملء خزاناتها بكمية 933 طنًا متريًا من الأكسجين السائل و267 طنًا متريًا من الميثان السائل اللازمة للوصول إلى المريخ.
كما أن حمولة كاملة من الوقود ضرورية لتقليل وقت العبور إلى ثلاثة أو أربعة أشهر، وذلك لتقليل مدة تعرض الطاقم البشري للإشعاع الكوني المجري الخطير.
وعلى الرغم من ضرورتها؛ فإن عملية التزود بالوقود تتطلب الكثير من الإجراءات اللوجستية.
في الوقت نفسه يقول دونالد راب؛ مهندس كيميائي ومستشار في مختبر الدفع النفاث التابع لـ”ناسا” لمهمة المريخ 2020: “تحتاج المركبة الفضائية إلى 1200 طن من الوقود. وهناك ناقلة وقود تستوعب 100 طن في المرة الواحدة”. هذا يعني إطلاق 12 ناقلة وقود لتزويد كل مركبة فضائية متجهة إلى المريخ بالوقود.
وبناء على هذه الحسابات؛ فإن إطلاق المركبات الفضائية الخمس التي ستغادر الأرض في عام 2026 سوف يتطلب 60 إطلاقًا للناقلات. كما يقول “راب” ــ وهي فرصة واسعة لاختبار قانون مورفي. وكذلك اختبار إجهاد غير مسبوق للبنية التحتية الأرضية.
الحياة على المريخ
الانتقال إلى المريخ ليس سوى الخطوة الأولى في الرحلة. فبمجرد وصول المركبة الفضائية إلى المدار، يجب عليها التنقل بين مراحل الدخول والنزول والهبوط. بوزن 200 طن أو أكثر. حسب الحمولة، ستكون كل مركبة فضائية أثقل بـ200 مرة من أي مركبة هبطت سابقًا، وبالتالي تتطلب تقنية هبوط مختلفة.
واعتمدت مركبات “ناسا” الفضائية، بما فيها مركبة “بيرسيفيرانس”، على دروع حرارية قابلة للتآكل للاستخدام مرة واحدة لحمايتها خلال رحلتها الحارقة إلى السطح.
في المقابل، ستعتمد كل مركبة “ستارشيب” على درع حراري قابل لإعادة الاستخدام مصنوع من بلاطات معدنية خزفية سداسية الشكل للكبح الهوائي في الغلاف الجوي للمريخ. باستخدام الاحتكاك لإبطاء سرعتها من 7.5 كيلومتر في الثانية إلى نحو كيلومتر واحد في الثانية.
من جانبه، قال “ماسك” في حديثه في مايو: “لم يطور أحدٌ قط درعًا حراريًا مداريًا قابلًا لإعادة الاستخدام”. وأشار إلى أن الغلاف الجوي الرقيق للمريخ الغني بثاني أكسيد الكربون، عندما يتأين بفعل حرارة الدخول، يُنتج أكسجينًا حرًا أكثر من الغلاف الجوي للأرض. ما سيؤدي إلى تآكل بلاطات الدرع.
وبالنسبة للرحلة رقم 10، قام فنيو “سبيس إكس” بتثبيت بلاطات من تركيبات مختلفة على أجزاء مختلفة من المرحلة العليا لمركبة “ستارشيب”.
وكان مسار إعادة دخول المركبة “مصممًا بشكل متعمد للضغط على الحدود الهيكلية لللوحات الخلفية”. التي من شأنها توجيه المركبة عبر الغلاف الجوي. وفقًا لما ذكرته “سبيس إكس” على موقعها على الإنترنت.
إنشاء مدينة المريخ
وبمجرد وصول أولى مركبات “ستارشيب” إلى المريخ، ستقع مهمة إقامة معسكر لرواد الفضاء على عاتق “أوبتيموس”. إذ سيتولى هذان الروبوتان البشريان ثنائيا القدمين تركيب محطات الطاقة والبنى التحتية الأخرى. بالإضافة إلى البحث عن موارد مثل الجليد المائي.
وفي مايو، عرض “ماسك” صورة لعمال الحديد في أوبتيموس وهم يبنون مبنى إمباير ستيت. جالسين على عارضة خشبية يتناولون الغداء.
ولا تشير تصريحات “ماسك” ولا المواد العامة لـ”سبيس إكس” إلى مدى تأثير العلم في أهداف الهبوط المبكر على المريخ.
لكن “زوبرين” وخبراء آخرين يتفقون على أنه إذا أراد ماسك تحقيق مدينة أحلامه ذاتية الاكتفاء، فسيكون من الضروري استخدام شكل من أشكال الأتمتة الروبوتية.
وقود الميثان السائل
على مدار 16 شهرًا، ستنتج وحدة التحليل الكهربائي 25 طنًا من الأكسجين السائل لتشغيل مركبة الصعود إلى المريخ. بالإضافة إلى 6 أطنان من وقود الميثان السائل الذي كان من المفترض أن يحضره رواد الفضاء من الأرض. وبمجرد تزويده بالوقود، سيعيد هذا الصاروخ رواد الفضاء إلى الأرض في نهاية مهمتهم.
وأثبتت “ناسا” هذا المفهوم العام عام 2021 من خلال تجربة “موكسي” على متن مركبة بيرسيفيرانس. والتي أنتجت 122 جرامًا من الأكسجين على مدار 30 شهرًا.
ووفقًا لمايكل هيشت؛ الباحث الرئيس في التجربة، فإن توسيع نطاق “موكسي” لإنتاج أطنان من الأكسجين السائل لن يكون صعبًا، لكنه لن يكون مجانيًا.
ويقول إن تفكيك جزيء ثاني أكسيد الكربون يتطلب قدرًا كبيرًا من الطاقة؛ أي ما يعادل كيلو وات واحد لكل كيلوغرام من الأكسجين المنتج.
ووفقًا لخطة “ناسا”، سيتطلب مفاعل انشطار نووي إنتاج 25 كيلوواط من الطاقة اللازمة لإنتاج 25 طنًا من الأكسجين السائل. ووفقًا لحسابات “هيشت”، ستحتاج مركبة “ستارشيب” إلى أكثر من ذلك: نحو 600 كيلوواط لإنتاج 600 طن من الأكسجين السائل لكل مركبة تعود إلى الأرض، إذا امتلأت بالكامل.
ماسك و ترامب
وعلى النقيض من وكالة “ناسا”، تخطط “سبيس إكس” للاعتماد على الطاقة الشمسية – “الكثير من الطاقة الشمسية“. كما قال “ماسك”، رغم أنه لم يوضح آلية جمع وتخزين تلك الطاقة.
ويتطلب هذا الأمر بنية تحتية ضخمة على أوبتيموس إعدادها وصيانتها قبل وصول الطواقم البشرية. لكن البديل – إرسال بشر لتجهيز الأمور دون تخزين الوقود وتجهيزه لمهمة العودة – “يبدو لي خطيرًا للغاية”، كما يقول “هوبارد”.
ربما تكون السياسة هي المجهول الأكبر فيما يتعلق بخطط سبيس إكس. فبين الخلاف العلني بين ماسك والرئيس دونالد ترامب والتخفيضات المقترحة في تمويل ناسا.
ليس من الواضح وجود دعم حكومي للشراكة بين القطاعين العام والخاص، بين ناسا وسبيس إكس. والتي يعتقد معظم الخبراء الذين تحدثت معهم أنها ضرورية لتحقيق مهمة بشرية إلى المريخ.
في النهاية، يقول كيسي دراير؛ رئيس قسم سياسات الفضاء في جمعية الكواكب، عن “سبيس إكس” و”ستارشيب” و”مارس”: “يعتقد الكثيرون أن نجاحها مسلّم به، وليس هناك أي ضمانات فعلية”. لكن “لا ينبغي أبدًا المراهنة على سبيس إكس كشركة، لأنها، بصراحة، تتمتع بقدرات مذهلة”.
المصدر:aerospaceamerica.aiaa.org