اللوجستيات الصعبة لوضع المستكشفين البشريين على المريخ

طالما نظر البشر إلى النجوم، حلمنا بالمغامرة وزيارة هذه الأماكن البعيدة. ولم يكن أي مكان هدفًا للتكهنات أكثر من المريخ. الآن، وصلنا أخيرًا إلى مكان يمكن أن يصبح فيه حلم البشر بأن تطأ أقدامهم كوكبًا آخر حقيقة خلال حياتنا.

نحن نفهم التكنولوجيا التي نحتاجها لإرسال البشر إلى المريخ، ولدينا خبرة في إرسال مهمات روبوتية إلى هناك أيضًا. إذن، متى سنحقق هذه القفزة العملاقة التالية ونرسل مهمة مأهولة إلى كوكب آخر للمرة الأولى؟ وما الذي سيتطلبه الأمر لتحقيق ذلك؟

تحدثنا إلى خبير الفضاء مايكل هيشت من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهو خبير في مختبر الدفع النفاث والباحث الرئيسي في أداة MOXIE لصنع الأكسجين على متن المركبة الجوالة Perseverance، لفهم كيفية وصولنا من الأرض إلى المريخ - وكيف سنصل إلى الأرض لأول مرة وقت.

دائما 15 عاما بعيدا

مع موجة الاهتمام الأخيرة باستكشاف المريخ، يبدو الأمر وكأننا أقرب من أي وقت مضى إلى إرسال البشر فعليًا إلى سطح الكوكب. ومع ذلك، فهو أيضًا هدف يبدو دائمًا بعيد المنال.

بعد بعثات أبولو في ستينيات وسبعينيات القرن الماضي، افترض العديد من المتحمسين للفضاء أننا سنواصل الوصول والاستكشاف، ثم ننتقل إلى الهدف التالي للاستكشاف: المريخ. لكن الاهتمام العام تضاءل، وتوقف الدعم لأبولو، ولم يغادر البشر مدار الأرض منذ ذلك الحين.

وفي العقود الفاصلة، تكهن كثيرون بأن البشر سيطأون المريخ في غضون 15 عاما فقط؛ أننا سننتهي حتمًا على الكوكب الأحمر قريبًا. لكن خطة مهمة ملموسة وجادة لإرسال البشر إلى المريخ لم تتحقق بعد.

لدينا الآن التكنولوجيا اللازمة للقيام بمهمة مأهولة إلى المريخ، وهناك اهتمام متزايد بالموضوع. لكن هيشت يرى أن مجتمع الفضاء، ونحن ككائنات بشرية ككل، لم نقم بعد بالتزام مالي وعملي جاد لتحقيق المهمة بالفعل. إذا قررنا أن نفعل هذا، يمكننا ذلك. ولكن علينا أن نلتزم بهذا الالتزام.

قال هيشت: "كان بإمكاننا ملاحقة أبولو". "كان من الممكن أن يكون الأمر صعبًا، وكان خطيرًا. ولكن يمكننا أن نفعل ذلك بأمان أكبر الآن. كان من الممكن أن نذهب حينها، ويمكننا أن نذهب الآن”.

نقطة سحرية واحدة في الدورة

عند محاولة تصور الشكل الذي قد تبدو عليه مهمة المريخ المأهولة، هناك طريقة عملية واحدة فقط للانتقال من هنا إلى هناك. ونظرًا لمدار المريخ حول الشمس، فإن السنة هناك تدوم أقل بقليل من عامين أرضيين. مع مراعاة وقت السفر، هذا يعني أنك إذا كنت تريد السفر من الأرض إلى المريخ، فهناك فترة واحدة في دورة مدتها 26 شهرًا عندما تكون هذه الرحلة أسهل: عندما يكون الكوكبان قريبين ويمكن إرسال صاروخ فيما يسمى بنقل هوهمان يدور في مدار.

وأوضح هيشت: "هناك نقطة سحرية واحدة في دورة الـ 26 شهرًا تلك". عندما ينطلق صاروخ من الأرض في الوقت المناسب، فإنه يمكن أن يتقاطع مع مدار المريخ في نفس الوقت الذي يتقاطع فيه المريخ. "إنه مثل تغيير المسارات على الطريق السريع."

على الرغم من أنه من الممكن إرسال مركبة إلى المريخ باستخدام مدارات أخرى، إلا أن الأمر أكثر صعوبة وخطورة، وأكثر تكلفة بكثير. لذا فإن هذه الدورة التي تبلغ مدتها 26 شهرًا تضع حدًا عمليًا للوقت الذي يمكننا فيه إرسال مهمات إلى المريخ. ولهذا السبب غالبًا ما يتم إطلاق بعثات المريخ في نفس الوقت تقريبًا، مثل المركبات الفضائية الثلاث التي تم إطلاقها في صيف عام 2020 - مركبة بيرسيفيرانس التابعة لناسا، ومهمة تيانوين -1 الصينية، ومهمة هوب الإماراتية.

وهناك فرصة مماثلة للعودة في الاتجاه الآخر. يضع هذا إطارًا عمليًا حول الشكل الذي ستبدو عليه مهمة المريخ المأهولة: رحلة مدتها ستة أو سبعة أشهر من الأرض إلى المريخ، ما يزيد قليلاً عن عام ونصف على السطح، وستة أو سبعة أشهر أخرى قادمة خلف. هذا حوالي مهمة مدتها ثلاث سنوات في المجموع.

مهمة أطول مما اعتدنا عليه

إن مدة المهمة التي تبلغ ثلاث سنوات تشكل تحديات، لأنها مهمة أطول مما اعتدنا على إرسال الأشخاص إليه. استمرت البعثات إلى القمر بضعة أيام فقط، وعادة ما تستمر دورات الطاقم على محطة الفضاء الدولية ما بين ستة أشهر وسنة واحدة.

إن وجود أشخاص على سطح المريخ لمدة 18 شهرًا تقريبًا يمنحهم الفرصة للقيام ببعض العلوم والاستكشاف الجاد، ولكنه يحمل أيضًا مخاطر أكبر بكثير. إذا كانت هناك مشكلة في مهمة المريخ، فسيكون من الصعب للغاية - إن لم يكن من المستحيل - إرسال المساعدة أو الإمدادات من الأرض. إذا حدث خطأ ما، فسيكون رواد الفضاء بمفردهم.

وقال هيشت: "لا أحد قريب من هذا يتوهم أن الوضع آمن". من التهديد الصحي للتعرض للإشعاع للمخاطر أثناء الإطلاق والهبوط للمشاكل التي تطرأ عليك قضاء عام ونصف في ظروف ضيقة حيث لا يمكنك الخروج بدون بدلة فضائية: "إنها مغامرة محفوفة بالمخاطر".

لهذا السبب، ينصب التركيز في التخطيط لمهمة مأهولة على توفير أكبر قدر ممكن من المعدات الأساسية قبل أن يغادر أي شخص الأرض. لتقليل المخاطر التي يتعرض لها رواد الفضاء، يجب إرسال الآلات والمعدات إلى الكوكب خلال النافذة السابقة في دورة مدتها 26 شهرًا حتى يكون جاهزًا لوصول رواد الفضاء. تحتاج إلى التأكد من تلبية الاحتياجات الأساسية لرواد الفضاء، مثل الأكسجين والماء.

مشروع Hecht's MOXIE يعد هذا أحد الأمثلة على نوع التكنولوجيا التي من شأنها تمكين إرسال مهمة مأهولة إلى المريخ وتقليل مخاطرها. وهي طريقة لإنتاج الأكسجين من ثاني أكسيد الكربون المتوفر بكثرة في الغلاف الجوي للمريخ، وبشكل صغير نسخة من التكنولوجيا موجودة حاليًا داخل المركبة الجوالة Perseverance وحققت عدة عمليات تشغيل ناجحة بالفعل. ويمكن إرسال نسخة أكبر من هذه التكنولوجيا إلى المريخ مع خزان أكسجين كبير يمكن ملؤه بالأكسجين جاهزًا لوصول طاقم المريخ.

القمر إلى المريخ؟

تخطط وكالة ناسا للعودة إلى استكشاف الإنسان للفضاء من خلال بعثات أرتميس القادمة إلى القمر لقد ذكرت الوكالة باستمرار أن أحد أسباب السفر إلى القمر هو الاستعداد لمهمة مأهولة إلى القمر المريخ.

وكما قال مدير ناسا السابق جيم بريدنشتاين في تقرير حديث: "لقد وضعت ناسا دائمًا أنظارها على الاستكشاف البشري للمريخ. الآن مع عودة البشر إلى القمر في غضون أربع سنوات لبدء استكشاف مستدام للقمر بواسطة في نهاية العقد، أصبحنا قادرين على رؤية القمر بوضوح كنقطة انطلاق حاسمة نحو الكوكب الأحمر. إن تعلم العيش والعمل على القمر سيقربنا أكثر فأكثر من قفزتنا العملاقة التالية بينما نبحث عن حياة أبعد في النظام الشمسي.

ومع ذلك، فإن مدى تشابه مهمات القمر مع مهمات المريخ هو موضوع نقاش في مجتمع الفضاء. يجادل البعض بأن أي استكشاف بشري للفضاء سيساعد في بناء المعرفة والتقنيات والإجراءات التي ستكون مفيدة في المساعي المستقبلية - وهذا ما وقال رائد الفضاء أرتميس كجيل ليندغرين لـ Digital Trends عندما أجرينا معه مقابلة حول أهداف مهمات أرتميس.

لكن آخرين، مثل هيشت، يشككون في مقدار ما يمكنك تعلمه عن مهمة المريخ من خلال الذهاب إلى القمر. وقال هيشت: "بصراحة، أجد صعوبة في العثور على القواسم المشتركة بين الاثنين". وأشار إلى الاختلافات بين المريخ والقمر من حيث مدة الرحلات والجاذبية والبيئات الغبارية سيواجه رواد الفضاء وجود الغلاف الجوي أو عدمه وكيفية تأثير ذلك على عمليات الهبوط والموارد المتوفرة متاح. "أنا لا أعتبرها نقطة انطلاق."

عندما يتعلق الأمر بالمريخ، قال هيشت: "لا أعتقد أنك تتدرب من خلال الذهاب إلى مكان آخر. لكنني أتفهم وجهة نظر الأشخاص الذين يقولون إن الذهاب إلى أي مكان – لا يهم إذا كان كويكبًا أو قمرًا – يمنحنا خبرة في العمل خارج الأرض”.

لا يعني ذلك أن الأشخاص الذين يؤيدون إرسال مهمة إلى المريخ هم ضد زيارة القمر - أنصار استكشاف الفضاء عمومًا دعم المزيد من المهام من جميع الأنواع - بل إذا أردنا السفر إلى المريخ، فيجب علينا التركيز على المريخ وخصائصه الفريدة التحديات.

محطة ماكموردو للكوكب الأحمر

هناك الكثير من الحديث عن مدن مستقبلية على المريخ، وعن إرسال مئات أو حتى آلاف الأشخاص للعيش هناك على المدى الطويل. لكن الأفكار بعيدة المنال من غير المرجح أن تحدث في أي وقت قريب. وبدلاً من ذلك، فإن الرؤية الأكثر واقعية تتمثل في إنشاء موقع بحثي علمي، مثل قاعدة ماكموردو في القارة القطبية الجنوبية، حيث يقضي حفنة من رواد الفضاء بعض الوقت هناك في نوبات مدتها 18 شهرًا.

سيكون من الممكن إرسال أول مهمة مأهولة إلى المريخ في غضون 20 إلى 25 عامًا وإنشاء موقع بحثي هناك خلال العقود القادمة.

وعلى الرغم من أنه قد يكون من الممكن التخطيط لمثل هذه المهمة وتنفيذها من قبل دولة واحدة، إلا أنه قد تكون هناك مهمة أكثر قوة إذا شاركت فيها دول مختلفة. حاليًا، تتعاون ناسا بشكل وثيق مع وكالات الفضاء الأخرى مثل وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) واليابانية وكالة الفضاء اليابانية (JAXA)، ولكن هناك انقسام بين الولايات المتحدة وواحد من أكبر اللاعبين في البعثات الفضائية: الصين. لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت هذه الوكالات المختلفة مستعدة للعمل معًا في مهمة مستقبلية إلى المريخ أم لا.

قال هيشت: "نأمل ألا تشمل تلك المهمة الأولى [إلى المريخ] وكالة ناسا فحسب، وليس الولايات المتحدة فقط. ونأمل أن تشمل الصين أيضًا، حتى لا تكون هناك نقطة فشل واحدة فقط. وسوف يستمر الأمر إذا قرر أحد الشركاء الذهاب إلى مكان آخر.

ولن يقتصر الأمر على الوكالات الحكومية المشاركة في المشروع أيضًا. تشارك شركات مثل SpaceX وBlue Origin وBoeing بشكل كبير في المهمات الفضائية، وأنت أيضًا يمكن أن نتوقع منهم أن يشاركوا كمقاولين من الباطن أو حتى مديري المشاريع في مهمات المريخ المستقبلية حسنًا.

لماذا الذهاب إلى المريخ؟

كلما طرح موضوع مهمة مأهولة إلى المريخ، هناك دائمًا أشخاص يعترضون على الوقت والوقت المال الذي سيتطلبه مثل هذا التعهد ويجادلون بأنه من الأفضل إنفاق هذه الأموال على حل المشكلات هنا أرض. ولا يمكن إنكاره، في العام الماضي على وجه الخصوص، شهدنا تصدعات في الأنظمة التي من المفترض أن تدعم الاحتياجات الأساسية للكثيرين، مثل الإسكان والتعليم والرعاية الصحية.

لكن هيشت يشير إلى أننا لا ننفق الأموال فقط على تلبية المتطلبات الأساسية للحياة. ووصف محاولته المحمومة لجمع مليون دولار من التمويل لوضع قطعة جديدة من المعدات العلمية على المريخ، وتشغيل التلفزيون لمشاهدة الإعلانات التي تم تشغيلها خلال مباراة السوبر بول. كان من الممكن أن تكون تكلفة كل بقعة مدتها 30 ثانية قد دفعت ثمن قطعة معداته عدة مرات.

قال: "إننا ننفق الأموال على كل أنواع الأشياء السخيفة مثل إعلانات Super Bowl". "والكثير منها له علاقة بتمتعنا الشخصي بالحياة وتحقيق الذات - سواء كان ذلك في الرياضة، سواء كان ذلك في المكتبات، سواء كان ذلك في الفن، سواء كان ذلك في الموسيقى، سواء كان ذلك في الحدائق. سنكون عذرًا سيئًا جدًا للمجتمع إذا كان الشيء الوحيد الذي ننفق عليه المال هو الطعام والمأوى.

عندما يتعلق الأمر باستكشاف الفضاء، لدينا الفرصة للتدريس والإلهام، وربما الأهم من ذلك كله، فهم المزيد عن الكون ومكاننا فيه. إذا أردنا الإجابة على بعض أكبر الأسئلة في الحياة: من أين أتينا وما إذا كنا وحدنا في الكون - فنحن بحاجة إلى المغامرة خارج كوكبنا والاستكشاف.

ما نتعلمه من الاستكشاف

سيجادل العديد من مؤيدي استكشاف المريخ بأنه يجب علينا السفر إلى المريخ لأن هناك أشياء محددة يمكننا تعلمها هناك عن الأرض. من الدراسة بعض أقدم الصخور في النظام الشمسي للتعرف على تكوين الأرض لدراسة مناخ للحصول على نظرة ثاقبة حول قضية تغير المناخ الملحة، هناك العديد من الطرق التي يمكن أن تؤدي بها الاكتشافات التي تم إجراؤها على المريخ إلى تحسين الحياة هنا على الأرض.

لكن بالنسبة لهشت، فإن محاولة تبرير البعثات الفضائية بهذه الطريقة “تتعارض مع التاريخ. بمعنى نعم، كانت هناك دائمًا تلك الفوائد الملموسة [للاستكشاف]. لكننا لم نكن جيدين في التنبؤ بها. وهذا هو الشيء الرائع في الأمر. تذهب وتستكشف مكانًا جديدًا وتتعلم شيئًا لم تتوقع أن تتعلمه أبدًا.

نحن ببساطة لا نعرف ما سنكتشفه من المريخ حتى نذهب إلى هناك. لقد كان هذا صحيحًا دائمًا بالنسبة للاكتشافات العلمية - بدءًا من الاكتشافات العرضية للبنسلين أو الأشعة السينية إلى الطريقة التي التكنولوجيا المتقدمة لمهمات أبولو القمر يؤدي إلى تحسين أجهزة غسيل الكلى وتحسين معدات الحماية لرجال الإطفاء.

وبعيدًا عن الجوانب العملية لتطوير التقنيات والمعرفة العلمية، هناك دافع أعمق للاستكشاف. قال هيشت: "إن السعي وراء المعرفة هو ما يجعلنا بشرًا".

"لقد كنا نفعل هذا منذ المرة الأولى التي ضربنا فيها صخرتين معًا. نحن نتابع المعرفة. واستكشاف أماكن جديدة - ولهذا السبب لا يوجد ركن من أركان الكرة الأرضية لم تطأه أقدام البشر، بما في ذلك قاع المحيط. هذا ما نفعله نحن."

توصيات المحررين

• الاتصالات الكونية: كيف سيتواصل البشر الأوائل على المريخ مع الأرض
• علم النفس الفلكي: كيف تبقى عاقلًا على المريخ
• محطات توليد الطاقة على الكواكب الأخرى: كيف سنولد الكهرباء على المريخ
• حصاد الماء: كيف سيخلق المستوطنون المستقبليون المياه ويجمعونها على المريخ
• الزراعة الفلكية: كيف سنزرع المحاصيل على المريخ