آرزوکیهان
گروه علم و فناوری

استخراج مواد معدنی ماه و سایر سیارات منظومه شمسی، موضوعی حیاتی برای آمریکا محسوب می‌شود، به همین دلیل متخصصان ناسا همه تلاش خود را به کار گرفته‌اند تا قبل از چین به هلیوم۳ و سایر مواد معدنی ماه دسترسی پیدا کنند. اما جست‌و‌جو و یافتن مواد معدنی سیارات دیگر قبل از فرود و ایجاد پایگاه، شاید حتی از استخراج این مواد معدنی هم مهم‌تر و معنادارتر باشد.
حالا ناسا در یک پروژه مفهومی جدید، قصد دارد با پرتاب فضاپیمایی به نام «اسلینگ شات»(Slingshot) به فضا، از مواد معدنی ماه، سیارات منظومه شمسی و قمرهای آنها نقشه‌برداری کند؛ پروژه‌ای که به‌تازگی بودجه‌ای کلان به آن اختصاص یافته است. ایده اصلی این مأموریت از ماهواره‌های لندست آمریکا(Landsat) گرفته شده است؛ برنامه‌ای که بیش از پنج دهه است با ماهواره‌هایش در مدار زمین فعالیت می‌کند و با تصویربرداری و سنجش از راه دور، اطلاعات ارزشمندی درباره منابع معدنی، پوشش زمین، تغییرات محیط‌‌زیستی و تحولات اقلیمی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. لندست، ابزاری حیاتی برای تصمیم‌گیری در سراسر جهان محسوب می‌شود که مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی قابل‌توجهی به همراه دارد. حالا پژوهشگران ناسا در تلاشند با همین رویکرد، سایر سیارات منظومه شمسی را نیز مورد مطالعه قرار دهند و درنهایت فضاپیمای خود را در درست‌ترین جای ممکن و سرشار از مواد معدنی فرود آورند.

یک مطالعه نوآورانه
طرح «اسلینگ‌شات» درحال حاضر یک مأموریت عملیاتی نیست، بلکه یک مطالعه مقدماتی و مفهومی در چارچوب برنامه مفاهیم پیشرفته نوآورانه ناسا(NIAC) محسوب می‌شود. هدف این برنامه، بررسی ایده‌هایی است که در صورت موفقیت می‌توانند در آینده به مأموریت‌های فضایی واقعی تبدیل شوند.
«پابلو سوبرون»، محقق اصلی این پروژه، یکی از موانع مهم در مسیر توسعه استخراج منابع فضایی را ناتوانی در تشخیص دقیق ارزش منابع، پیش از فرود می‌داند. به گفته او، اگر یک فضاپیما در مکان نامناسبی فرود آید، ممکن است تمام برنامه اکتشافی یا حتی یک پروژه تجاری با شکست مواجه شود؛ زیرا هزینه ارسال دوباره فضاپیما برای آزمون و خطا بسیار بالاست.
توانایی شناسایی و نقشه‌برداری از منابعی مانند یخ آب و مواد معدنی ازجمله هلیوم۳ پیش از فرود، می‌تواند مزیتی تعیین‌کننده برای هر کشوری باشد که قصد حضور بلندمدت در ماه را دارد. با توجه به اینکه آمریکا می‌خواهد در دهه ۲۰۳۰ زیرساخت‌هایی را برای حضور پایدار انسان در سطح ماه توسعه دهد، این موضوع جنبه حیاتی پیدا کرده است. البته هدف «اسلینگ‌شات» تنها ماه نیست. این فضاپیمای مفهومی می‌تواند در آینده به‌گونه‌ای طراحی شود که از یک جهان به جهان دیگر حرکت کند و اهداف مختلفی مانند ماه، سیارک‌های نزدیک زمین و فوبوس، بزرگ‌ترین قمر مریخ را بررسی کند. همین ویژگی، پروژه را از مأموریت‌های معمولی که تنها یک جرم آسمانی را هدف قرار می‌دهند، متمایز می‌کند.

افشای اسرار مواد معدنی کیهانی
در این طرح، قرار است از طیف‌سنجی «رامان» (Raman spectroscopy) استفاده شود؛ روشی که مریخ‌نورد «استقامت» ناسا نیز از آن برای بررسی ترکیبات سنگ‌ها و مواد سطحی مریخ در فاصله چند متری از سطوح استفاده می‌کند. اساس کار این فناوری، تاباندن نور لیزر به سطح یک ماده و بررسی نور بازتابیده یا پراکنده‌شده از آن است. درواقع این فناوری می‌تواند یک اثر انگشت نوری ویژه از هر ماده ایجاد کند. به این ترتیب پژوهشگران بدون برداشتن نمونه، می‌توانند اطلاعاتی درباره ماهیت آن کسب کنند. اما یک چالش اصلی وجود دارد: طیف سنجی از فاصله‌ای بسیار دور نمی‌تواند چندان قدرتمند باشد و تنها بخش خیلی کوچکی از نور تابانده‌شده به هدف، به شکلی پراکنده می‌شود که بتوان آن را شناسایی کرد.
با «اسلینگ‌شات»، پژوهشگران به دنبال راهکاری هستند که از فاصله‌ای حدود ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر داده‌های علمی قابل اتکا به دست آورند. به این ترتیب با بررسی و تهیه نقشه‌ مواد معدنی قبل از فرود روی سطح یک جرم آسمانی، فضانوردان می‌توانند برای انتخاب محل فرود، تصمیم‌ مناسبی بگیرند.

یک پروژه و چند فاز
این پروژه در مرحله اول، در حال بررسی مجموعه‌ای از فناوری‌های مورد نیاز برای ساخت یک فضاپیمای نسبتاً کوچک است تا میان اهداف مختلف حرکت و با انجام عملیات سنجش از راه دور از فاصله کم یا متوسط، داده‌ها را به زمین منتقل کند.
در نقشه مفهومی این مأموریت، مسیر فضاپیما به شکل یک خط طولانی و پیچ‌درپیچ میان زمین، ماه، مریخ و فوبوس ترسیم شده است. این مسیر نشان می‌دهد، پژوهشگران به دنبال طراحی مأموریتی هستند که بتواند در یک سفر فضایی، بیش از یک مقصد را بررسی کند. البته اجرای این سناریو، نیازمند حل مسائل پیچیده‌ای است. این پروژه طی ۹ ماه، حدود ۱۷۵هزار دلار بودجه دریافت خواهد کرد تا امکان‌پذیری علمی و فنی ایده بررسی شود. در این مرحله، پژوهشگران قرار است درباره عملکرد طیف‌سنج، تعداد فوتون‌های قابل تشخیص، قدرت و طراحی لیزر و مدارهای احتمالی فضاپیما مطالعه کنند.
در صورت موفقیت این مرحله، تیم این پروژه می‌تواند برای دریافت بودجه فاز دوم اقدام کند؛ مرحله‌ای که می‌تواند حدود دو سال ادامه داشته باشد و امکان توسعه مفهوم مأموریت را فراهم کند. «اسلینگ‌شات» هنوز در نقطه آغاز قرار دارد و اگر پژوهشگران بتوانند نشان دهند که طیف‌سنجی رامان از فاصله ده‌ها کیلومتری قادر به شناسایی مواد معدنی است، یکی از مهم‌ترین موانع فنی برای کسب اطلاعات میزان مواد معدنی دیگر سیارات برطرف خواهد شد. اهمیت این فناوری‌ تنها به کشف منابع محدود نمی‌شود، چراکه آینده اکتشاف منظومه شمسی، به شناخت دقیق محیط پیش از فرود بسیار وابسته است. به عقیده کارشناسان، فضاپیماهایی که بتوانند پیش از فرود، سطح یک جرم آسمانی را بررسی کنند، می‌توانند ایفاگر نقش «نقشه‌بردار پیشاهنگ» برای مأموریت‌های آینده باشند.

منبع:space.com