بارش مداوم ریزشهاب‌واره‌ها؛ «تهدیدی خاموش» برای پایگاه‌های آینده انسان‌ها در ماه

به گزارش «یونیورس تودی» (Universe Today)، در پژوهشی تازه، گروهی به سرپرستی «دنیل یاهالومی» شدت واقعی این برخورد‌ها را محاسبه کرده‌اند. آنان با استفاده از مدل مهندسی شهاب‌واره ناسا (Meteoroid Engineering Model) نرخ برخورد را برای یک پایگاه فرضی در ماه (تقریبا در اندازه ایستگاه فضایی بین‌المللی) برآورد کردند. 

نتایج چندان دلگرم‌کننده نیست: برآورد‌ها نشان می‌دهد سالانه میان ۱۵ هزار تا ۲۳ هزار برخورد توسط ذراتی با جرم یک‌میلیونم گرم تا حدود ده گرم رخ می‌دهد.

اما این برخورد‌ها ملایم نیستند. حتی ذره‌ای با جرم تنها یک میکروگرم (به قدری کوچک که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شود) می‌تواند با انرژی‌ای به سطح برخورد کند که موجب فرورفتگی در فلز یا حتی سوراخ شدن تجهیزات شود.

نبودِ سپر جوی ماه

برخلاف زمین، جایی که جوّ ضخیم ما بیشتر ریزشهاب‌واره‌ها را پیش از رسیدن به سطح می‌سوزاند، خلأ ماه هیچ‌گونه حفاظتی ندارد. هر ریزشهاب‌واره‌ای که به سطح ماه نزدیک شود، با سرعت بسیار بالایی با آن برخورد می‌کند.
 
با این حال، این خطر در تمام نقاط ماه یکسان نیست. گروه یاهالومی دریافتند که نرخ برخورد در بخش‌های مختلف سطح ماه تفاوت دارد؛ قطب‌های ماه کمترین میزان بمباران را تجربه می‌کنند. این امر خبری خوش برای ناسا است؛ چرا که قطب جنوب ماه را برای اولین پایگاه برنامه آرتمیس خود هدف قرار داده است.

بیشترین نرخ برخورد در ناحیه زیرزمین‌گرا (sub-Earth longitude) رخ می‌دهد؛ یعنی بخشی از سطح ماه که همواره رو به زمین است. میان این ناحیه و قطب‌های ماه (که کمترین برخورد را دارند)، نرخ برخورد‌ها حدود ۱.۶ برابر تفاوت دارد. 

نقش مدار ماه و موقعیت در برابر زمین و خورشید

اما چرا مکان تا این اندازه اهمیت دارد؟ پاسخ در روابط پیچیده ماه با زمین و خورشید نهفته است. مدار ماه سبب می‌شود برخی نواحی از جریان‌های شهاب‌واره‌ها محافظت شوند، در حالی‌که بخش‌های دیگر در معرض مستقیم‌تر آن قرار می‌گیرند.

شناخت این الگو‌ها به برنامه‌ریزان مأموریت کمک می‌کند تا مکان‌هایی را برای ساخت پایگاه انتخاب کنند که علاوه بر دسترسی به منابع ضروری مانند یخ آب و ارتباط مستقیم با زمین، نوعی محافظت طبیعی در برابر ریزشهاب‌واره‌ها نیز داشته باشند.

سامانه‌های حفاظتی؛ سپری برای مقابله با باران ریزشهاب‌واره‌ها

با این حال، صرف نظر از موقعیت، وجود سامانه‌های حفاظتی پیشرفته ضروری است. پژوهشگران عملکرد سپر‌های ویپل آلومینیومی (Aluminum Whipple shields) ـ همان سامانه‌های چندلایه‌ای که در ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده می‌شوند ـ را برای محیط ماه مدل‌سازی کردند.

این سپر‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که ذرات ورودی را در برخورد با لایه بیرونی فدا‌شونده (sacrificial layer) خرد و متلاشی می‌کنند تا انرژی ضربه پیش از رسیدن به تجهیزات حیاتی یا دیواره‌های سکونتگاه، پخش و تضعیف شود.

تحلیل انجام شده یک رابطه ریاضی ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد تعداد برخورد‌هایی که می‌توانند از سپر عبور کنند، بر اساس ویژگی‌های سپر و موقعیت پایگاه چگونه تغییر می‌کند.

به این ترتیب، مهندسان قادر خواهند بود ضخامت دقیق حفاظ را طوری محاسبه کنند که خطر تا سطحی قابل‌قبول کاهش یابد، بدون آن‌که جرم اضافی به سازه‌هایی که باید از زمین پرتاب شوند، افزوده شود.

تهدیدی نامرئی، اما همیشگی

برای فضانوردانی که ماه‌ها در یک پایگاه در ماه زندگی خواهند کرد، این بارش تقریبا نامرئی از خرده‌سنگ‌های فضایی بخشی از واقعیت روزمره خواهد شد؛ یادآور این حقیقت که حتی در نزدیک‌ترین همسایه کیهانی ما، فضا همچنان محیطی ذاتا خصمانه برای حضور انسان است.

برنامه آرتمیس ناسا؛ بازگشت انسان به ماه

در فاصله سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۲، برنامه آپولو در سازمان ملی هوانوردی و فضایی آمریکا (ناسا) توانست ۱۲ فضانورد آمریکایی را بر سطح ماه فرود آورد و آنان را با ایمنی کامل به زمین بازگرداند. از آن زمان تاکنون، هیچ انسانی فراتر از مدار پایینی زمین (در فاصله‌ای چند صد مایلی از سطح زمین) سفر نکرده است؛ این در حالی است که فاصله تا ماه حدود ۲۴۰ هزار مایل است. اکنون، پس از نیم‌قرن، ناسا با اجرای برنامه‌ای جدید به نام در نظر دارد تا در سال ۲۰۲۶ بار دیگر فضانوردان آمریکایی را به ماه بازگرداند؛ یکی از آنان نیز نخستین زن فضانوردی خواهد بود که قدم بر سطح ماه می‌گذارد.

برنامه آرتمیس در سال ۲۰۱۷ آغاز شد و هدف آن بازگرداندن فضانوردان به ماه در دهه ۲۰۲۰، برای نخستین بار از زمان پایان مأموریت‌های آپولو در سال ۱۹۷۲ است. همانطور که در دانشنامه بریتانیکا آمده نام این برنامه از الهه یونانی ماه الهام گرفته شده است؛ همان ایزدبانو که در اسطوره‌ها خواهر دوقلوی آپولو به شمار می‌رفت و به همین سبب، ارتباطی نمادین میان دو برنامه فضایی آمریکا برقرار می‌کند.

با اجرای کمپین آرتمیس، ناسا در حال کاوش ماه با اهدافی، چون کشف‌های علمی، توسعه فناوری‌های نو و یادگیری چگونگی زیستن و کار کردن در دنیایی دیگر است؛ گامی ضروری در مسیر آماده‌سازی برای مأموریت‌های انسانی آینده به سیاره مریخ. این سازمان اعلام کرده است که در چارچوب آرتمیس، با شرکای تجاری و بین‌المللی همکاری خواهد کرد تا نخستین حضور بلندمدت انسان بر سطح ماه را پایه‌گذاری کند.

هدف از بازگشت به ماه صرفاً علمی نیست؛ ناسا تأکید می‌کند که این مأموریت‌ها برای دستیابی به دستاورد‌های علمی، منافع اقتصادی و الهام‌بخشی نسل جدیدی از کاوشگران – «نسل آرتمیس» – طراحی شده‌اند.