الفضاء

إلى القمر والمريخ – رسم خريطة السباق الفضائي الجديد

mm
نُشر في
تم التحديث في
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
إفصاح: قد تتلقى Securities.io تعويضًا عند استخدام روابط لمنتجات نراجعها. لا يؤثر ذلك في تقييماتنا التحريرية. لسنا مستشارًا استثماريًا مسجلًا، وهذا ليس نصيحة استثمارية. اقرأ إفصاح الشراكات التسويقية.

سباق الفضاء 2.0

Mankind’s first exploration of space occurred during the Cold War and the great power struggle between the USA and the Soviet Union. As unfortunate as it is, it seems that one of our species’ greatest achievements needed to have conflicts and the threat of war to get moving forward.

بعد هبوط أبولو 11 على القمر وانهيار الاتحاد السوفيتي، خفت الدفعة للذهاب إلى الفضاء قليلاً. عقدًا بعد عقد، تراكمت سنوات دون أن يمشي إنسان واحد على القمر.

لكن سباق فضائي جديد يشتد، ومثل الأول، يغذيه التنافس المتصاعد بين الولايات المتحدة والقوة الصاعدة الجديدة، الصين. ومع روسيا، وريثة الاتحاد السوفيتي، المستعدة للانضمام إلى الصين.

عند مناقشة التقدم الأخير في استكشاف الفضاء، نميل إلى التركيز إما على الأجل القصير، مثل الهبوط المذهل الذي حققته SpaceX قبل أيام قليلة.

أو على الأجل الطويل جدًا، مثل كيف يمكننا بناء اقتصاد عالمي قائم على الفضاء أو البنى التحتية المطلوبة للوصول إلى هناك، بما في ذلك تزويد الأرض بطاقة خضراء غير محدودة.

نادرًا ما يُناقش في العقدين القادمين القريبين، وكذلك خطط الوكالات العامة غير الغربية والشركات الخاصة.

محطات الفضاء

محطة الفضاء الدولية

After the end of the Russian space station Mir in 2001, only the ISS (International Space Station) was still in orbit with astronauts.

المصدر: NASA

هذا الجهاز المتقادم، الذي بدأ في عام 1998، أصبح من الصعب صيانته ويعرض للفشل بشكل متزايد. نتيجة لذلك، من المتوقع أن يتم إيقافه بحلول عام 2030 على الأكثر.

In the summer of 2024, أعلنت NASA أن SpaceX تم اختيارها لتطوير وتوصيل مركبة الإعادة إلى الأرض الأمريكية.

محطة تيانغونغ الصينية

The ISS was recently joined by the China Tiandong (meaning Celestial Palace) space station, the construction of which started in 2021.

المصدر: Wikipedia

قررت الصين بناء محطتها الخاصة بعد تعديل وولف، وهو قانون أمريكي لعام 2011 حظر الصين من التعاون مع الولايات المتحدة أو أوروبا أو اليابان في استكشاف الفضاء، خاصةً محطة الفضاء الدولية.

يُنظر إليه الآن على نطاق واسع كفكرة سيئة, and it has triggered China to develop its own capability in space launch and space station construction. Tiandong is يفتح الآن للرواد غير الصينيين, most likely first its Russian partners, who have been instrumental in speeding up China’s progress in space.

China plans لمضاعفة المحطة من 3 إلى 6 وحدات في السنوات القادمة. This would bring its mass to 180 metric tons, or just 40% of the ISS’s 450 tons.

المصدر: Wikipedia

المناقشات على الإنترنت ركزت أيضًا على مدى انسيابية التصميم الداخلي لتيانغونغ مقارنةً بمحطة الفضاء الدولية، لكن هذا ربما يكون غير عادل قليلًا، حيث استفادت تيانغونغ من تكنولوجيا معلومات أحدث وتجربة بناء مير ومحطة الفضاء الدولية.

المصدر: Reddit

ستوفر تيانغونغ خبرة لرواد الفضاء الصينيين (تايكوناوت)، وهو المصطلح الصيني لرواد الفضاء، كما كان يستخدم الروس كلمة رائد الفضاء (كوزمونوت)، وستُستخدم لأداء مهام علمية.

It will also service تلسكوب فضائي شبيه بـ هابل يُدعى شنتيان (“survey of the heavens.”), which will share the space station’s orbit and be provided by Tiandong repairs, maintenance, and future upgrades.

“كان تلسكوب شنتيان أهم مشروع علمي منذ إطلاق برنامج محطة الفضاء الوطنية. إنه مرفق علمي ينتظره المجتمع الفلكي الصيني بفارغ الصبر، ومرفق علمي يمثل التقنية المتقدمة على مستوى الدولة في مجال الفلك.

قد يرى هابل خروفًا واحدًا بينما يرى CSST آلافًا، جميعها بنفس الدقة،”

Zhou Jianping – المصمم الرئيسي لبرنامج الفضاء المأهول الصيني

المحطة الروسية

Since the end of Mir, Russia has been a key partner in the ISS program, reflective of a new era of a more limited budget post-Soviet Union, and better international relations.

The Ukraine war has been weighing heavily on this since, and في عام 2024 أعلن عن خطط للخروج من برنامج محطة الفضاء الدولية وبناء محطة فضائية من 4 وحدات خاصة به. The first module سيتم إطلاقها بحلول 2025، مع ربط الوحدات الأربع الرئيسية بحلول 2030 ووحدتين أخريين بحلول 2033.

المصدر: Payload

هذا الخطة الطموحة توضح نية موسكو البقاء شريكًا مستقلًا للصين وعدم الاعتماد عليها بالكامل في استكشاف الفضاء. ومع ذلك، قد تعاني من قيود الميزانية إذا استمر الحرب في أوكرانيا أو تباطأت الاقتصاد الروسي. كما ستعتمد بشكل كبير على نجاح الصاروخ الثقيل أنغارا A5 الذي تم اختباره مؤخرًا.

أرسلنا إلى القمر

Besides space stations, the Moon is the primary concern of the new space race, with NASA and its international partners, as well as Russia and China, planning to build permanently occupied manned bases.

إلى جانب محطات الفضاء، يُعَد القمر الهدف الأساسي للسباق الفضائي الجديد، حيث تخطط NASA وشركاؤها الدوليون، بالإضافة إلى روسيا والصين، لبناء قواعد مأهولة دائمة.

ذلك يرجع إلى عدد قليل من النقاط الرئيسية التي تجعل القمر جذابًا للغاية كخطوة أولى في الاستعمار بين الكواكب.

القرب

الحجة الأولى لتطوير قاعدتنا الفضائية الأولى على القمر هي أنه قريب نسبيًا من الأرض. وعلى عكس ما قد يُتوقع، لا يقلل ذلك بشكل كبير من عدد إطلاق الصواريخ أو الطاقة المطلوبة للوصول إليه. بمجرد أن تكون في المدار، كل شيء في النظام الشمسي يعتبر “قريبًا” من حيث الطاقة المطلوبة.

ومع ذلك، الرحلة أقصر بكثير. وهذا يحمل عدة مزايا:

  • قصر وقت السفر يعني تعرضًا أقل للإشعاع وحاجة أقل إلى دروع ثقيلة لسفينة الانتقال.
  • إحضار إمدادات إضافية في حالة طارئة أو إخلاء رائد فضاء مريض أو مصاب يصبح أسرع.
  • هناك تقريبًا لا تأخير في الاتصال (1.25 ثانية)، مما يسمح باتصال شبه فوري، ومحادثة في الوقت الحقيقي، ومساعدة في الأنظمة التي تُتحكم عن بُعد.

الجاذبية

جاذبية القمر هي سدس جاذبية الأرض. هذا ليس كثيرًا، لكنه قد يساعد في تقليل الآثار الصحية السلبية للميكروجاذبية، مثل تلك الموجودة في محطات الفضاء. في الواقع، يمكن أن يكون منجمًا من المعلومات لفهم ما تفعله الجاذبية المنخفضة، ولكن غير الصفرية، للجسم البشري على المدى الطويل، وهو أمر لا يزال غير مفهوم. ومن الواضح أن هذه بيانات مهمة جدًا لفهم ما إذا كنا سنستقر يومًا ما على المريخ.

كما أن ذلك يجعل كل شيء من التصنيع إلى الصيانة والحياة اليومية أسهل. الأشياء تسقط، ولا تطفو السوائل والطعام، إلخ.

التربة المعدنية

يتخيل الكثيرون أن سطح القمر مكوّن من صخر أبيض غباري. في الواقع، سطح القمر، خاصةً الـ 15 مترًا العليا (16 ياردة)، مكوّن من غبار كاشط ناعم نتيجة قصف النيازك، يُسمى التربة (ريغوليث).

تتكون هذه التربة في الغالب من الأكسجين (43٪) والسيليكون (20.1٪)، ولكنها تحتوي أيضًا على الكثير من المعادن: 12.5٪ حديد، 7.4٪ ألومنيوم، 6.1٪ مغنيسيوم، و1.8٪ تيتانيوم. وهذا يعني أنها يمكن أن توفر، مباشرة من السطح، جميع المعادن التي نحتاجها لبناء مساكن كبيرة وألواح شمسية لقاعدة قمرية.

يمكنها حتى توفير معادن أكثر مما نحتاجه لبناء ألواح شمسية لتزويد الأرض بالطاقة أو سفن فضائية ضخمة للانتقالات الجماعية إلى المريخ.

كما يمكن صهرها وتكريرها باستخدام الموارد المحلية بسهولة نسبية. لمزيد من المعلومات، يمكنك مشاهدة الفيديو الممتاز (والطويل) للقناة Astrum حول هذا الموضوع:

الفراغ الجوي

نظرًا لأن القمر خالٍ من الهواء، فمن المحتمل ألا يكون له مليارات السكان. ومع ذلك، فإن لهذا عدة مزايا رئيسية.

الأولى هي أن صهر معدن التربة في فراغ صعب يمكن أن يتم عن طريق تحويلها إلى غازات. يمكن ذلك عند درجات حرارة أقل من 1,000°C، سهل الوصول إليه باستخدام مكثفات شمسية.

ميزة أخرى لعدم وجود هواء مع انخفاض الجاذبية هي أن مغادرة سطح القمر أسهل بكثير من مغادرة سطح الأرض. بينما على الأرض، لا تزال محركات الكتلة، وهي نوع من القاذفات عالية السرعة للسفن في المدار، خيالًا علميًا، قد نتمكن من بناء واحدة على القمر غدًا إذا توفّر الميزانية المناسبة.

وبالاشتراك مع وفرة المواد المحلية، يشير ذلك إلى أنه قد يكون من المنطقي استخراج وتصنيع الجزء الأكبر من المواد اللازمة لاستكشاف الفضاء على القمر.

خطط NASA للقمر

خطط NASA للقمر مغطاة بـ بعثات أرتيميس، بدءًا من من أرتيميس I إلى أرتيميس IV، مع بناء قاعدة قمرية دائمة، بالإضافة إلى محطة فضائية في مدار القمر، الـ بوابة القمر.

المصدر: NASA

الخطة هي مهمة واحدة كل سنة، مع 4 رواد فضاء في كل مرة، 2 في المدار و2 على القمر نفسه.

المصدر: The Planetary Society

تراكم التأخيرات

مشكلة متكررة في برنامج أرتيميس هي التأخيرات في الجدول المخطط. في عام 2020، كان من المتوقع أن تكون أرتيميس II وIII في عام 2024.

قضية رئيسية هي نظام إطلاق الفضاء (SLS)، صاروخ جديد تم بناؤه من قبل كبار مقاولين الدفاع والفضاء مثل Boeing وAerojet Rocketdyne (جزء من L3Harris) وLockheed Martin وNorthrop Grumman. تكاليف تطوير SLS قفزت إلى 100 مليار دولار، أي 12 مليون دولار يوميًا، وشهدت عدة فشلات أثناء الاختبار. كصاروخ غير قابل لإعادة الاستخدام، يزيد أيضًا من ميزانية مهمات القمر بشكل كبير.

المهبط القمري، أو نظام الهبوط البشري (HLS)، يتأخر أيضًا، تم تقييمه بأنه يمتلك فرصة 70٪ ليكون جاهزًا بحلول 2028. في الوقت نفسه، فريق عربة أرتيميس من لوكهيد مارتن يتم استبداله بموظفي لييدوس.

أقرب موعد للعودة البشرية إلى القمر هو الآن بحلول 2026، مع إطلاق مساكن قمرية (مقر الأساس والمقر المتنقل) بحلول 2032.

بشكل عام، أدت التأخيرات المتكررة وتجاوزات التكلفة الضخمة إلى تضرر سمعة NASA وجعل العديد من عشاق الفضاء ييأسون من معرفة متى ستحدث أرتيميس فعليًا.

خطط القمر لروسيا والصين

في عام 2021، أعلنت الصين عن خطة لبناء قاعدة قمرية مشتركة مع روسيا، بالإضافة إلى التعاون مع سلسلة من الدول الأخرى معظمها في آسيا وأفريقيا.

المصدر: Wikipedia

يتبع ذلك النجاح الكبير الأخير لمهمة وكالة الفضاء الصينية تشانغ إيه 6، التي جلبت أول عينة من صخور القمر من الجانب البعيد للقمر.

مهمة تشانغ إيه-7، المقررة في عام 2026، ستستكشف القطب الجنوبي، الذي تم اختياره كموقع لقاعدة القمر المستقبلية.

سيتم إطلاق تشانغ إيه-8 في عام 2028 لتجربة استخدام موارد القمر للتصنيع في الموقع.

الخطة العامة أقل تفصيلاً من برنامج أرتيميس. ومع ذلك، نعرف بعض الأمور:

  • ستقسم إلى 3 مراحل وتتطلب 5 مهمات من صواريخ ثقيلة جدًا لا تزال قيد التطوير.
    • المرحلة الأولى ستُخصص للقياسات العلمية والموارد المحلية.
    • المرحلة الثانية ستبني العناصر الداعمة الأساسية والهبوط المأهول الأول عن بُعد.
    • المرحلة الثالثة، من المحتمل حوالي 2045، ستبني القاعدة الفعلية جاهزة لاستقبال المزيد من الرواد وتوسيع المرفق.
  • الفكرة هي استخدام كل مهمة تشانغ إيه لتطوير وحدة تلو الأخرى من التكنولوجيا المطلوبة، مثل الهبوط على القطب الجنوبي واستكشافه، وكيفية استخدام الموارد المحلية، إلخ.
  • من الواضح أن الصين تعتمد على تقدم تكنولوجيا صواريخها، بما في ذلك القابلية لإعادة الاستخدام، للمساعدة في بناء المحطة في الوقت نفسه.

المصدر: Techeblog

يمكنك أيضًا مشاهدة أول تصاميم القاعدة القمرية المخططة في هذا الفيديو من وسائل الإعلام الصينية الرسمية (بالصينية):

الطاقة النووية

ستكون مساهمة رئيسية لروسيا في البرنامج هي خبرتها في الطاقة النووية، خاصة المفاعلات المصغرة. من المتوقع أن تصل إلى 1 ميجاواط (1,000 كيلوواط).

قد يتم ذلك أيضًا بالتعاون مع الهند, a new ambitious lunar nation that has been achieving this since its 2023 robotic mission on the Moon with Chandrayaan-3, making it the fifth nation to do so.

تستمر ليالي القمر لمدة 14 يومًا، وهو ما قد يكون حاسمًا لأي احتلال واسع النطاق سيكافح الاعتماد فقط على الطاقة الشمسية.

من الممكن الإشارة إلى أن NASA تخطط أيضًا لاستخدام الطاقة النووية، ولكن على نطاق أصغر بكثير، مع المفاعلات الدقيقة من رولز رويس بقدرة 50-100 كيلوواط.

المنطقة الاقتصادية القمرية

لدى الصين خطة طموحة جدًا لاستكشاف الفضاء واستعمار القمر، برؤية صينية بحتة تركز على التنمية الاقتصادية بدلاً من الاستكشاف “العلمي النقي”.

قامت بشكل ملحوظ بإنشاء منطقة اقتصادية فضائية بين الأرض والقمر ووضع خارطة طريق لها بقيمة إنتاج إجمالية سنوية تزيد عن 10 تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2050.

محرك الكتلة القمرية

إذا بدت هذه الخطة بعيدة المدى للغاية، فذلك لأنها كذلك.

الاقتصاد بين الأرض والقمر المتعدد التريليونات من الدولارات الذي يتخيله المخططون والباحثون الصينيون قد يشمل الهيليوم-3. هذا العنصر النادر جدًا قد يجعل الاندماج النووي أسهل تحقيقًا (بدون انبعاثات نيوترونات).

“فقط 20 طنًا من الهيليوم-3 يمكن أن تلبي الطلب السنوي على الكهرباء في الصين. بينما تمتلك الأرض حوالي 0.5 طن فقط من الهيليوم-3، يُقدّر أن تربة القمر تحتوي على مليون طن—ما يكفي لتلبية احتياجات الطاقة العالمية لأكثر من ألف عام.

تحتوي تربة القمر على ما يكفي من الهيليوم-3 لتزويد العالم بالطاقة لأكثر من ألف عام”

المصدر: SCMP

لإعادة هذه الموارد، تخطط الصين لاستخدام محرك كتلة يعمل أساسًا مثل مطرقة دوارة ضخمة. وهذا مشابه جدًا لإطلاق الأرض المقترح من قبل شركة SpinLaunch.

لكن بينما الحاجة إلى إنشاء فراغ ثم كسره بأمان هي مشكلة رئيسية بالنسبة لـ SpinLaunch، فهذه ليست مشكلة على القمر الخالي من الهواء. الأمر أسهل، حيث أن الجاذبية هي سدس جاذبية الأرض فقط.

المصدر: SpinLaunch

يتوقعون أن يقلل محرك الكتلة من مادة الإطلاق من القمر بمقدار 10 أضعاف.

يمكن استخدام نفس التقنية لأقمار صناعية للطاقة الشمسية أو للمواد الضخمة لبناء وتعبئة سفن شحن كبيرة إلى المريخ.

بشكل عام، يبدو أن الصين لديها رؤية تجعل استكشاف القمر وقواعده تمول نفسها في النهاية.

المريخ

تعتبر جميع الأطراف معظم قواعد القمر كخطوات تمهيدية نحو استكشاف المريخ. ومع ذلك، بالنسبة لكل من NASA والصين/روسيا، فإن هذا هدف بعيد إلى حد ما.

في الوقت نفسه، تسعى SpaceX التابعة لإيلون ماسك إلى تنفيذ إعادة التزود بالوقود في المدار العام المقبل، بعد نجاح التقاط ستارشيب أثناء الهبوط التجريبي. ستكون هذه خطوة ضرورية لأي سفر يتجاوز مدار الأرض المباشر، خاصةً نحو القمر أو المريخ.

المصدر: Elon Musk

أن البشر على المريخ قد يتحققون بحلول عام 2028, putting it strongly at odds with the Moon plans by all public space agencies.

من المحتمل أن يكون هذا مثالًا على ما يُعرف بـ “وقت إيلون”، حيث تكون المواعيد النهائية أقصر قليلًا لتتحقق في الواقع.

في الوقت نفسه، إذا أدت ستارشيب كما هو متوقع، لا يوجد سبب، باستثناء القيود الميزانية، لرؤية المريخ بعيدًا عن المتناول. قد تكون المشكلة أكثر تتعلق ببناء موطن قابل للبقاء على المريخ للرواد ليصمدوا خلال إقامتهم بدلاً من السفر نفسه.

هل ستتولى SpaceX نفسها دفع استكشاف الفضاء إلى معالم جديدة دون NASA؟

الصواريخ

SpaceX

إنجاز SpaceX الم remarkable في تكنولوجيا الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، والتي توّجت مؤخرًا بنجاح ستارشيب، وضع الولايات المتحدة في صدارة منافسيها.

على وجه الخصوص، أدى ذلك إلى انهيار كامل في تكاليف الإطلاق، حيث أصبحت جميع الصواريخ الأخرى غير مربحة وغير قابلة للتجاريّة فجأة. وبالتالي تزايد الانتقادات حول اعتماد NASA العنيد على SLS.

إذا تمكنت ستارشيب من الحفاظ على تفوقها، فقد تستحوذ على الغالبية العظمى من سوق إطلاق الصواريخ وتصبح الخيار الأساسي للوصول إلى القمر والمريخ في برنامج أرتيميس المجدد، متخليًا عن SLS.

الصواريخ الصينية

صواريخ لونغ مارش

يعتمد برنامج الفضاء الحكومي الصيني على عائلة صواريخ لونغ مارش. من المتوقع أن يرفع صاروخ لونغ مارش 9 الثقيل المستقبلي، الذي لا يزال قيد التطوير، حمولات تصل إلى 140 طن إلى المدار الأرضي المنخفض (في نسخته النهائية) و44 طن إلى المريخ.

من المخطط أن يكون أول إطلاق تجريبي له في عام 2030. من المتوقع أن يمتلك مرحلة أولى قابلة لإعادة الاستخدام، مع تحقيق القابلية الكاملة لإعادة الاستخدام بحلول عام 2040.

المصدر: Orbital Today

الشركات الصينية الخاصة

مستوحاة من SpaceX، يسعى رواد الأعمال في الصين إلى محاكاة نجاح ماسك من خلال بناء شركات صواريخ خاصة تتجاوز البيروقراطية والمشتريات العامة، التي يبدو أنها تزيد التكاليف بشكل كبير. هذا في الواقع نظام بيئي كبير في هذه المرحلة:

يمكننا ذكر بعض هذه الشركات بمزيد من التفصيل:

mm

جوناثان هو باحث سابق في الكيمياء الحيوية عمل في التحليل الجيني والاختبارات السريرية. وهو الآن محلل أسهم وكاتب مالي يركز على الابتكار ودورات السوق والسياسة الجغرافية في منشورته "The Eurasian Century"