آرزو کیهان
گروه علم وفناوری

دهه‌هاست که شب‌های ماه برای ابزارهای ساخت بشر، حکم پایان مأموریت را داشته است. تاکنون هر دستگاهی که برای تحمل سرمای بی‌امان و تاریکی مطلقِ شب‌های قطبی به سطح ماه فرستاده شده، پس از دو هفته، خاموش شده است. دمای شب‌های ماه به منفی ۳۳۰ درجه فارنهایت می‌رسد و این سرما، اتصالات لحیم‌کاری را می‌شکند، باتری‌های لیتیوم/یونی را از کار می‌اندازد و تجهیزات الکترونیکی را از نفس می‌اندازد. این چرخه شکست، سال‌هاست تکرار می‌شود اما اکنون مهندسان مرکز پرواز فضایی «گودارد» ناسا می‌گویند ابزار جدید این سازمان که از آن با عنوان «جعبه سیاه» یاد می‌شود، می‌تواند با این مشکل مقابله کند.
اگر همه‌ چیز طبق برنامه پیش برود، این ابزار با ابعاد یک چمدان، اولین محموله آمریکایی خواهد بود که از یک شب کامل قطبی در ماه، جان سالم به در می‌برد و دوباره به عرصه فعالیت بازمی‌گردد. این دستگاه که «ایستگاه نظارت بر محیط ماه» یا «LEMS» نام دارد، یک لرزه‌سنج خودکار حدود 30 کیلوگرمی است که برای استقرار در قطب جنوب ماه طراحی شده است؛ جایی که یکی از خشن‌ترین محیط‌های منظومه شمسی را دارد.

یک مهندسی بزرگ برای آرتمیس 4
LEMS یکی از گزینه‌های پیشنهادی برای مأموریت آرتمیس ۴ با هدف فرود سرنشین‌دار در قطب جنوب ماه تا اوایل سال ۲۰۲۸ است. فرآیند استقرار آن نیز ساده طراحی شده است؛ یک فضانورد دستگاه را در محل قرار می‌دهد، دو حسگر در حفره‌هایی کم‌عمق دفن می‌شوند و سپس سامانه به‌طور خودکار تا دو سال به فعالیت ادامه خواهد داد.
در حال حاضر دستگاه LEMS تحت آزمایش‌های خلأ حرارتی شدید قرار دارد و مهندسان، آن را بین دمای مثبت ۳۰۰ درجه و منفی ۳۳۰ درجه فارنهایت (منفی 202 درجه سلسیوس) جابه‌جا می‌کنند تا شرایط سایه‌های عمیق و تابش مستقیم خورشید را که در قطب جنوب ماه رخ می‌دهد، شبیه‌سازی کنند. این اختلاف دمای عظیم بین روز و شب ماه، همان عاملی است که تاکنون بسیاری از مأموریت‌ها را ناکام گذاشته است.
«سامانتا هیکس»، مهندس ارشد سامانه‌های این پروژه، می‌گوید:«تاکنون هیچ محموله‌ای نتوانسته از یک شب قمری در قطب جنوب جان سالم به در ببرد و حالا ما در مسیر ثبت اولین نمونه موفق هستیم. در حالی که بدنه LEMS باید توان تحمل دماهایی حتی بالاتر از ۶۰۰ درجه فارنهایت را داشته باشد، باتری، رایانه و قطعات الکترونیکی حساس آن باید تحمل دمای منفی ۲۲ درجه تا مثبت ۸۶ درجه فارنهایت را داشته باشند و کوچک‌ترین انحراف از این محدوده، می‌تواند به خاموشی دائمی سیستم منجر شود.
به گفته او، برای دستیابی به این تعادل دشوار، تیم مهندسی ناسا از پوشش حرارتی پیشرفته‌ای موسوم به «عایق چندلایه یکپارچه» یا IMLI استفاده کرده است؛ نوعی فناوری‌ که با استفاده از فاصله‌دهنده‌های گسسته، انتقال حرارت میان لایه‌ها را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. سازندگان این عایق معتقدند نشت حرارت در هر لایه، تا ۶۰ درصد کمتر از عایق‌های معمولی است. نکته مهم اینجاست که LEMS بدون استفاده از منابع گرمایی هسته‌ای که در برخی مأموریت‌های پیشین به کار رفته بودند طراحی شده است. این ابزار تنها با اتکا به پنل‌های خورشیدی، باتری‌ها و عایق‌بندی پیشرفته، باید از تاریکی دو هفته‌ای عبور کند و موفقیت آن، می‌تواند الگویی برای ساخت تجهیزات ساده‌تر، سبک‌تر و کم‌هزینه‌تر در مأموریت‌های آینده باشد.

ماه در حال کوچک شدن است
LEMS تنها برای بقا طراحی نشده، بلکه مأموریتی علمی نیز بر دوش دارد. استقرار LEMS در قطب جنوب ماه، امکان ثبت داده‌هایی را فراهم می‌کند که تاکنون در دسترس نبوده‌اند. این منطقه، دیدگاهی متفاوت از ساختار درونی ماه ارائه می‌دهد، بویژه از سمت پنهان ماه که امواج لرزه‌ای آن پیش از رسیدن به حسگر، از اعماق این سیاره عبور می‌کنند. این ویژگی می‌تواند به دانشمندان در ترسیم نقشه‌ای دقیق‌تر از پوسته و گوشته ماه کمک کند.
از سال ۱۹۷۷، زمانی که آخرین لرزه‌سنج‌های دوران آپولو از ارسال داده بازماندند، ثبت لرزه‌های ماه متوقف شد. ابزارهایی هم که بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۲ در سمت نزدیک ماه مستقر شده بودند، تنها لرزه‌های جزر و مدی ناشی از کشش گرانشی زمین، لرزه‌های کم‌عمق با بزرگی ۵.۵ ریشتر، برخورد شهاب‌سنگ‌ها و انقباض‌های حرارتی سطح ماه را ثبت کردند.
به گفته محققان، ماه همچنان در حال سرد و کوچک شدن است و قطر آن طی چند‌ صد میلیون سال گذشته حدود 45 متر کاهش یافته است. این انقباض تدریجی باعث ترک‌خوردگی پوسته و ایجاد لرزه‌هایی می‌شود که هنوز به‌خوبی شناخته نشده‌اند.
اگر این جعبه کوچک بتواند از طولانی‌ترین و سردترین شب ماه عبور کند، نه‌تنها رکوردی تازه در تاریخ فناوری فضایی ثبت خواهد شد، بلکه راه برای حضور پایدارتر و کم‌هزینه‌تر انسان در ماه هموار می‌شود.