بين الحلم والواقع: هل نرى علم اليابان ومركبة تويوتا على سطح القمر قريبًا؟

في أبريل/نيسان 2024، وقّعت الحكومة اليابانية اتفاقية مع الولايات المتحدة للانضمام رسميًا إلى برنامج أرتميس. ووافقت ناسا على تخصيص مقعدين لرائدي فضاء يابانيين، ليكونا أول غير أمريكيين يطأون سطح القمر. وفي المقابل، ستتولى اليابان، بالتعاون بين علماء ومهندسين من القطاعين العام والخاص، تطوير مركبة قمرية بمقصورة مضغوطة لدعم هذا المشروع الطموح.

تعمل وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (جاكسا) مع شركة تويوتا لتطوير مركبة مأهولة تُعرف باسم ”Lunar Cruiser“. تتميز هذه المركبة بقدرتها على الجمع بين وظائف النقل والسكن، حيث ستُزوَّد بمقصورة مضغوطة تتيح لرواد الفضاء العيش والعمل دون الحاجة إلى بدلات فضاء. ووفقًا للجدول الزمني، من المتوقع أن تنطلق المركبة في مهامها الاستكشافية بحلول عام 2031، حاملة رواد فضاء من اليابان والولايات المتحدة.

مركبة قمرية ثورية لاستكشاف القمر

في السابق، استخدم برنامج أبولو الأمريكي المركبات القمرية الجوالة لزيادة المسافة التي يمكن لرواد الفضاء قطعها خارج الوحدة القمرية. إلا أن ”عربة القمر“ هذه كانت مكشوفة تمامًا، مما يعني أن رواد الفضاء ما زالوا بحاجة إلى ارتداء بدلات فضائية. يخطط مشروع أرتميس حاليًا لاستخدام مركبة قمرية مشابهة، لكن هذه المركبة ستظل بحاجة إلى ارتداء ”بدلة أنشطة خارج المركبة“، مما يحد من مدة النشاط خارج مركبة الهبوط إلى حوالي ثماني ساعات كحد أقصى.

أما مركبة وكالة استكشاف الفضاء اليابانية وتويوتا الجوالة، فستُجهز بمقصورة مضغوطة تسمح لرواد الفضاء بالعيش ”بملابسهم“ دون بدلاتهم الفضائية. من خلال الجمع بين السكن والنقل، ستتمكن المركبة الجوالة وركابها من السفر إلى مواقع نائية بعيدة عن نقطة الهبوط الأصلية على القمر، مما يتيح القيام بمهام متنوعة على مدى فترة تصل إلى 28 يومًا.

الهدف الحالي هو أن يكرر رائدا فضاء دوراتٍ متعددة، مدتها ثماني ساعات، من القيادة والنشاط خارج المركبة خلال إقامتهما في منطقة القطب الجنوبي للقمر، وهي منطقة يُعتقد أنها تحتوي على معالم جيولوجية ومياه تُلقي الضوء على تاريخ القمر.

ونظرًا لوجود فترات طويلة من الليل دون ضوء الشمس على القمر، فإن القدرة على العيش في كبائن مضغوطة خلال بردها القارس ستُمكّن رواد الفضاء من تحليل العينات الجيولوجية ونشر المعلومات حول الأنشطة القمرية في انتظار الفرصة التالية للاستكشاف.

يوجد أعلاه رسم تصوري للمركبة القمرية المضغوطة المأهولة كما تم تصورها في عام 2019. مثل رسم 2023 الظاهر في صورة العنوان الرئيسي، فهي مركبة ذات دفع ست عجلات وتتميز بمقصورة مضغوطة. إلا أن الرسم التخطيطي المُعدّل يتميز بترتيب مختلف لهوائيات الاتصالات، ومستشعر ليدار لكشف العوائق، ومصدات واقية على جميع الأسطح لحماية الطائرة من النيازك الدقيقة، وأشكال مُغيّرة للنوافذ. كما يُضيف مشعاعًا حراريًا مطليًا باللون الرمادي على الجانب. (بإذن من جاكسا/تويوتا)

يخطط برنامج أرتميس لإجراء مهمات مأهولة مرة واحدة سنويًا تقريبًا. ستتكون كل مهمة من ثلاث دورات، مدة كل منها خمسة أيام أرضية. سيجري رواد الفضاء حوالي 8 ساعات من أنشطة الاستكشاف يوميًا، مع 16 ساعة من التوقف لتجديد الطاقة الشمسية. ستكون هناك فترة راحة مدتها 36 ساعة بين كل دورة. من المتوقع أن تتطلب كل مهمة لشخصين حوالي طن من الإمدادات لمدة أسبوعين تقريبًا في المركبة الجوالة.

مركبة جوالة مأهولة مضغوطة مزودة بألواح شمسية لتوليد الطاقة. (بإذن من جاكسا/تويوتا)

ركزت البعثات السابقة، مثل أبولو 15 إلى أبولو 17 (1971-1972)، على البحث العلمي الموسّع للقمر. ومع ذلك، لم تقطع هذه البعثات سوى 90.4 كيلومترًا في ثلاث رحلات لمركبة القمر المأهولة (LRV). أما برنامج أرتميس، فيخطط لقطع مركباته الجوالة مسافة 10,000 كيلومتر على مدار عشر سنوات من البعثات، أي أكثر من 100 ضعف المسافة التي قطعها برنامج أبولو. يشرح تسوتسوي فوميا، مدير مركز هندسة المركبات الجوالة المضغوطة التابع لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA)، كيف أن توفير مساحة صالحة للسكن، حيث يمكن للبشر قضاء وقتهم دون الحاجة إلى بدلات فضاء، لا يقتصر على الراحة فحسب: ”من خلال تمكين العمليات المستمرة دون الحاجة إلى العودة إلى قاعدة الهبوط، ستوسع مركبة القمر المأهولة المضغوطة نطاق الاستكشاف بشكل كبير“.

تسوتسوي فوميا، مدير مركز هندسة المركبات المضغوطة في جاكسا. (© أكياما أيانو)

مع توسع نطاق عمل رواد الفضاء، تزداد احتمالية أن يلاحظوا شيئًا يتحول إلى اكتشاف قيم. وصف تسوتسوي سيناريو حيث، ”أثناء السفر في مركبة جوالة، إذا شعرت أن قطعة معينة من التضاريس غير عادية، قد ترغب في العودة إلى هذا الموقع. يمكنك تدوين ذلك كالأمر التالي لاستكشافه.“ سيمكن هذا رواد فضاء أرتميس من تصميم وتكييف المهمات بطريقة أكثر مرونة في الموقع، بينما في الماضي قد لا يكونوا قادرين على إعادة زيارة المناطق المثيرة للاهتمام.

إبراز قدرات اليابان الفريدة

اليابان ليست الدولة الأجنبية الوحيدة المشاركة في مشروع ناسا. مثل اليابان، تقدم وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا تقنيات وخبرات فريدة لأرتميس.

يعتقد تسوتسوي أن نجاح اليابان في تصميم وتطوير ”أول موطن متنقل في العالم“ سيبرز قدرات ونقاط قوة الأمة الفريدة.

يأتي ذلك رغم أن برنامج الفضاء الياباني قد حقق أول هبوط قمري له مؤخرًا فقط. في يناير 2024، نجح المسبار الذكي لاستكشاف القمر (SLIM) في الهبوط على سطح القمر، موفرًا لوكالة الفضاء اليابانية أول تجربة لها في تشغيل مركبات جوالة صغيرة في بيئة القمر. في عام 2018، نجح مسبار الكويكب هايابوسا2 التابع لوكالة الفضاء اليابانية أيضًا في فصل مستكشفات روبوتية صغيرة من المسبار الرئيسي كجزء من مهمة إعادة العينات. ومع ذلك، بما أن جاذبية الكويكب أضعف بحوالي 80,000 مرة من جاذبية الأرض، فإن تشغيل مركبة مأهولة أكبر على سطح القمر يمثل تحديًا مختلفًا تمامًا.

القيادة على سطح القمر تختلف بشكل كبير عن القيادة على سطح الأرض. يغطي القمر الرغوليث، وهو نوع من الرواسب المسحوقة من الغبار والرمل والصخور السائبة ومواد أخرى. مع وجود العديد من النتوءات الصخرية والمنحدرات الشديدة، من السهل أن تتعثر المركبات.

تتفاوت درجات الحرارة أيضًا بشكل أكثر تطرفًا مما هو موجود على الأرض، حيث تتراوح بين سالب 170 درجة مئوية و120 درجة مئوية. يجب أن تكون المركبة الجوالة قادرة على التعامل مع سدس جاذبية الأرض، وتوليد وتخزين الطاقة باستخدام ألواح شمسية كبيرة، وامتلاك نظام لإزالة الحرارة يمنع النظام بأكمله من السخونة الزائدة. تمثل مركبة جوالة قمرية تقوم بكل ذلك بينما تدعم السكن البشري أثناء تنقلها على سطح القمر في ظروف قاسية تحديًا تقنيًا هائلاً مقارنة بتشغيل المركبات الأرضية.

ومع ذلك، رأى تسوتسوي فرصة لكسب قبول دولي من خلال إشراك صناعة السيارات اليابانية المعترف بها عالميًا وتقنياتها في البحث عن حل. في عام 2019، رفعت شركة تويوتا يدها لدعم المشروع. ستلعب صناعة السيارات اليابانية دورًا حاسمًا في تصميم حل للتنقل يعوض عن نقص خبرة وكالة الفضاء اليابانية في عمليات سطح القمر ويجذب انتباه ناسا.

تحدي الجمع بين سهولة القيادة وسهولة العيش

بدأت تويوتا على الفور في تطوير واختبار نظام قيادة بست عجلات للمركبة الجوالة، التي أُطلق عليها اسم ”لونار كروزر“. النموذج الأولي، الذي تم بناؤه في عام 2022، هو مركبة غير مسبوقة مع تحكم مستقل في جميع العجلات الست. تتعاون شركة بريدجستون، مصنعة الإطارات، في تطوير إطارات قمرية ”بدون هواء“. لا يمكن استخدام الإطارات المطاطية العادية على سطح القمر بسبب مخاطر التعثر - بدلاً من ذلك، تستخدم الإطارات القمرية معدنًا قائمًا على الفولاذ المقاوم للصدأ.

نموذج أولي لنظام القيادة تم بناؤه لأول مرة في عام 2022. (بإذن من جاكسا)

نموذج أولي لإطارات قمرية طورتها بريدجستون لا تتعثر في الرغوليث الناعم المسحوق الذي يغطي سطح القمر. (© أكياما أيانو)

لا تتوفر أيضًا أقمار صناعية لتحديد المواقع مثل GPS على القمر، مما يجعل الملاحة واكتشاف الموقع صعبًا. تعمل الولايات المتحدة وأوروبا على إنشاء بنية تحتية لتحديد المواقع على القمر من خلال مشروع يسمى نظام الملاحة القمرية الفضائية. ستشارك اليابان أيضًا في هذا الجزء من برنامج أرتميس.

تحدي تويوتا هو ضمان ألا يأتي الأداء العالي للقيادة على حساب الراحة في العيش. يوضح تسوتسوي: ”بينما لا يحتاج رواد الفضاء إلى مساحة معيشة كبيرة، فإنهم بحاجة إلى الاستلقاء والنوم. نريد أن يكون الطاقم مرتاحًا قدر الإمكان خلال مهمة تستغرق شهرًا.“ لا يتخيل تسوتسوي فضاءً غير عضوي وقاسٍ. يريد من المصممين ابتكار شيء مريح للبشر ويحافظ أيضًا على قدر من الخصوصية للرائدين اثنين لضمان عدم تأثر العلاقة العملية بالتوترات غير الضرورية.

ستبدأ التصميمات وإنتاج المركبات التجريبية والاختبارات المختلفة بشكل جدي في السنة المالية 2025. تهدف المرحلة الثالثة من مشروع أرتميس (أرتميس III) إلى إعادة البشر إلى سطح القمر لأول مرة منذ عام 1972. مع التركيز على استكشاف القطب الجنوبي القمري، من المقرر أن تعمل أرتميس V بمركبات LTV غير مضغوطة. إذا نجحت تويوتا وجاكسا في تقديم مركبة جوالة مضغوطة لا مثيل لها في العالم (أو على القمر)، فقد نرى ”لونار كروزر“ من تويوتا ورواد فضاء يابانيين يتجولون على سطح القمر كجزء من أرتميس VI أو لاحقًا في ثلاثينيات القرن الحالي، مع عرض الشمس الحمراء للعلم الياباني بفخر.

(النص الأصلي باللغة اليابانية، الترجمة من الإنكليزية. صورة العنوان الرئيسي: رسم تخيلي لعام 2023 للمركبة الجوالة القمرية المضغوطة التي تطورها جاكسا وتويوتا وشركات يابانية أخرى. بإذن من جاكسا/تويوتا)