Το επόμενο γιγάντιο άλμα:Οι αποστολές του Ηνωμένου Βασιλείου μας φέρνουν στη Σελήνη
Στα μέσα του 2021, μια μικρή ρομποτική αράχνη μπορεί να κάνει τα πρώτα δοκιμαστικά της βήματα στη Σελήνη. Δεν είναι ακριβώς το The Spiders From Mars, αλλά ο αείμνηστος Ντέιβιντ Μπάουι θα έχει παίξει ρόλο στην επίτευξη του.
Ο Pavlo Tanasyuk, Διευθύνων Σύμβουλος και ιδρυτής της βρετανικής εταιρείας Spacebit, θυμάται μια φορά που άκουγε το The Rise And Fall Of Ziggy Stardust And The Spiders From Mars του David Bowie και αναρωτιέμαι για την κατασκευή ρόβερ με πόδια και όχι τροχούς.
Η ιδέα παρέμενε αδρανής μέχρι που ο Tanasyuk επισκέφτηκε έναν φίλο του στην Ιαπωνική Αεροδιαστημική Υπηρεσία (JAXA) και ανέφερε την μακροχρόνια ιδέα του για ένα ρομπότ αράχνη στον Άρη ή τη Σελήνη. Ο φίλος απάντησε αμέσως με την ιαπωνική παροιμία του asagumo, της πρωινής αράχνης που φέρνει τύχη.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με τις αποστολές στη Σελήνη:
- Race to the Moon:Μέσα στα σχέδια της Κίνας για την κατασκευή μιας σεληνιακής βάσης
- Γιατί πρέπει να επιστρέψουμε στη Σελήνη
«Τότε έκανε κλικ και αποφάσισα ότι έπρεπε να κάνουμε αυτό το rover», λέει ο Tanasyuk.
Ενσωμάτωσε τη βρετανική εταιρεία Spacebit για να ξεκινήσει την ανάπτυξη του ρομπότ αράχνης asagumo. Η εκτόξευση έχει πλέον προγραμματιστεί για τον Ιούλιο του 2021, στο πλοίο προσγείωσης Peregrine που έχει αναπτυχθεί από την ιδιωτική αμερικανική εταιρεία Astrobotic. Το Peregrine θα πετάξει με έναν πύραυλο Vulcan Centaur και, αν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο, το asagumo θα είναι το πρώτο σεληνιακό προσεδάφιο του Ηνωμένου Βασιλείου.
Το περπάτημα στη Σελήνη είναι δύσκολο λόγω του ρεγολίθου, που είναι το στρώμα από θραύσματα βράχου και σκόνης που καλύπτει τη σεληνιακή επιφάνεια. Για ένα ρόβερ που περπατά, οι κίνδυνοι είναι διπλοί.
Πρώτον, τα πόδια μπορούν να βυθιστούν σε αυτό το στρώμα, εμποδίζοντας την κίνηση. Δεύτερον, η σκόνη και τα θραύσματα μπορούν να εισχωρήσουν στα αρθρωτά μέρη των ποδιών και των κινητήρων, προκαλώντας τη διακοπή τους.
Για να ξεπεράσει το πρώτο πρόβλημα, η Spacebit σχεδιάζει τα πόδια έτσι ώστε να μοιάζουν περισσότερο με μπαστούνια του σκι, τα οποία έχουν μαξιλαράκια στο άκρο για να σταματήσουν να εξαφανίζονται κάτω από την επιφάνεια. Όσο για το δεύτερο, είναι ένας κίνδυνος που η ομάδα είναι πρόθυμη να αναλάβει, επειδή δεν θέλει το ρόβερ τους να περπατά στην επιφάνεια επ' αόριστον, αρκεί να φτάσει στον πραγματικό στόχο:έναν σεληνιακό σωλήνα λάβας.
Εξερευνώντας αρχαίους σωλήνες λάβας
Ένας σωλήνας λάβας είναι μια φυσική σήραγγα που σχηματίζεται από ποτάμια λάβας που ρέουν μακριά από ένα ηφαίστειο. Η κορυφή της ροής εκτίθεται στον αέρα ψύξης και σταδιακά σκληραίνει σε συμπαγή βράχο, σχηματίζοντας μια οροφή πάνω από τη ροή της λάβας.
Όταν η λάβα έχει αποστραγγιστεί, αφήνει έναν άδειο σωλήνα λάβας. Δεδομένου ότι η Σελήνη ήταν κάποτε ηφαιστειακά ενεργή, πιστεύεται ότι υπάρχει πληθώρα σωλήνων λάβας εκεί.
Μέσα σε έναν σωλήνα λάβας, υπάρχει πολύ λιγότερη σκόνη αλλά περισσότεροι βράχοι, επομένως τα πόδια είναι στην πραγματικότητα καλύτερα κατάλληλα για να σκαρφαλώνετε πάνω από εμπόδια.
«Κάναμε ήδη δοκιμές στους σωλήνες λάβας του όρους Φούτζι στην Ιαπωνία. Μπήκα μέσα στο σωλήνα λάβας με το rover και δοκιμάσαμε πώς περπατάει. Βασικά μπορούμε να δούμε ότι τα πόδια είναι πιο κατάλληλα για τους σωλήνες λάβας από τους τροχούς [καθώς τα πόδια αφήνουν το ρομπότ να σκαρφαλώνει πάνω από εμπόδια]», λέει ο Tanasyuk.
Υπάρχουν μερικοί σωλήνες λάβας κοντά στην περιοχή προσγείωσης του Peregrine lander και ένας από αυτούς θα είναι ο πρώτος στόχος για το asagumo. Ο λόγος για το ενδιαφέρον για τους σωλήνες λάβας είναι ότι μια μέρα μπορεί να κατασκευαστούν ανθρώπινες βάσεις μέσα σε αυτούς τους φυσικούς βραχώδεις σχηματισμούς.
Ενώ η Spacebit μπορεί να στέλνει την πρώτη προσεδάφιση του Ηνωμένου Βασιλείου στη Σελήνη, απέχει πολύ από τη μοναδική διαστημική αποστολή του Ηνωμένου Βασιλείου που βρίσκεται επί του παρόντος σε εξέλιξη. Πράγματι, είναι μόνο η κορυφή του σεληνιακού παγόβουνου...
Το ΗΒ στο διάστημα
Η σεληνιακή τεχνογνωσία του Ηνωμένου Βασιλείου έχει δημιουργηθεί από τις ημέρες των αποστολών Apollo της NASA, οι οποίες μετέφεραν αστροναύτες στη Σελήνη στα τέλη της δεκαετίας του 1960 και στις αρχές της δεκαετίας του 1970.
Οι πλανητολόγοι Grenville Turner και Colin Pillinger ήταν δύο πρωτοπόροι της διαστημικής επιστήμης του Ηνωμένου Βασιλείου. Είχαν τόσο μεγάλη εκτίμηση που τους παραχωρήθηκε πρόσβαση στους σεληνιακούς βράχους που έφεραν πίσω στη Γη οι Αμερικανοί αστροναύτες του Apollo.
Αυτό ήταν από μόνο του μια διάκριση. «Έπρεπε να είσαι ο καλύτερος στον τομέα για να αποκτήσεις πραγματικά πρόσβαση σε αυτά τα δείγματα», λέει η Σου Χορν, επικεφαλής της εξερεύνησης του διαστήματος στη Διαστημική Υπηρεσία του Ηνωμένου Βασιλείου. Προσθέτει ότι ο Pillinger και ο Turner ήταν «μάγοι στα όργανα».
Μαζί, το ζευγάρι καθιέρωσε την αριστεία του Ηνωμένου Βασιλείου στον τομέα της κοσμοχημείας, αναλύοντας δείγματα όχι μόνο από τη Σελήνη αλλά και από μετεωρίτες, μερικοί από τους οποίους πιστεύεται τώρα ότι προέρχονται από τον Άρη. Εκπαίδευσαν επίσης πολλούς μαθητές όλα αυτά τα χρόνια, οι οποίοι οι ίδιοι συνέχισαν σε επιτυχημένες επιστημονικές σταδιοδρομίες, εκπαιδεύοντας περισσότερους ανθρώπους στη διαδικασία.
«Είμαστε κορυφαίοι παγκοσμίως στον τομέα της κοσμοχημείας», λέει ο Horne. Ως αποτέλεσμα, το Ηνωμένο Βασίλειο προμηθεύει πλέον τακτικά βασικά όργανα για διάφορες επιστημονικές αποστολές που εκτελούνται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA).
Αυτά περιλαμβάνουν την αποστολή καταδίωξης κομήτη Rosetta, το Solar Orbiter που εκτοξεύτηκε πρόσφατα και τον επερχόμενο εξερευνητή φεγγαριών JUpiter ICy (JUICE). Παρέχοντας όργανα και τεχνογνωσία, οι επιστήμονες του Ηνωμένου Βασιλείου αποκτούν πλήρη πρόσβαση στην αποστολή. «Δουλεύοντας με την Ευρώπη, μπορούμε να κάνουμε πολλά περισσότερα από όσα μπορούμε να αντέξουμε οικονομικά μεμονωμένα», λέει ο Horne.
Η συνεργασία αναμένεται να συνεχιστεί και στο μέλλον. Για παράδειγμα, το Ανοικτό Πανεπιστήμιο αναπτύσσει ένα μικροσκοπικό εργαστήριο χημικής ανάλυσης για την ESA. Με την ονομασία ProSPA, το εργαστήριο θα πετάξει στην κοινή αποστολή Lunar Resource Lander Ρωσίας-ESA (Luna 27) το 2025.
Η εταιρεία MDA UK εργάζεται επίσης στην ίδια αποστολή, κατασκευάζοντας ένα ζωτικό στοιχείο του συστήματος αυτόνομης προσγείωσης, ένα LiDAR για τη μέτρηση της απόστασης από το έδαφος.
Και οι φιλοδοξίες του ΗΒ δεν σταματούν εδώ.
Επικοινωνίες στο βαθύ διάστημα
Πέρα από την επιστήμη, η Horne και οι συνάδελφοί της έχουν εντοπίσει μια αναδυόμενη ανάγκη στην εξερεύνηση του διαστήματος:τις επικοινωνίες στο βάθος. Αυτό μπορεί να μην ακούγεται λαμπερό, αλλά θα γίνει όλο και πιο σημαντικό καθώς όλο και περισσότεροι άνθρωποι στέλνουν διαστημόπλοια στη Σελήνη.
Στο παρελθόν, σχεδόν κάθε σεληνιακή αποστολή έπρεπε να φέρει έναν πομπό αρκετά ισχυρό για να εκπέμπει σήματα πίσω στη Γη. Τώρα, ωστόσο, το Ηνωμένο Βασίλειο κατασκευάζει έναν αποκλειστικό δορυφόρο επικοινωνιών για να τεθεί σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη.
Ονομάζεται Lunar Pathfinder και θα αναμεταδίδει σήματα πίσω στη Γη, πράγμα που σημαίνει ότι τα προσεδάφια, τα ρόβερ και άλλα τροχιακά δεν χρειάζεται πλέον να μεταφέρουν τα ακριβά, ογκώδη κομμάτια του κιτ που χρειάζονταν κάποτε.
Η ESA έχει χρηματοδοτήσει το Pathfinder, το οποίο κατασκευάζεται από την Surrey Satellite Technology Limited (SSTL), στο Guildford. Η ESA θα είναι επίσης ο πρώτος πελάτης του Pathfinder.
Το Pathfinder έχει προγραμματιστεί για εκτόξευση το 2023. Μόλις τεθεί σε λειτουργία, το επόμενο βήμα που εξετάζει η ESA είναι ένας αστερισμός δορυφόρων γύρω από τη Σελήνη που μπορεί επίσης να παρέχει το σεληνιακό ισοδύναμο GPS.
"Η ιδέα είναι να έχουμε έναν αριθμό δορυφόρων που θα επιτρέπουν βελτιωμένη επικοινωνιακή κάλυψη της Σελήνης και υπηρεσίες πλοήγησης υψηλής αξιοπιστίας", λέει η Nelly Offord, η υπεύθυνη επιχειρηματικής γραμμής για την εξερεύνηση και επικεφαλής των σεληνιακών υπηρεσιών στο SSTL.
Φυσικά, όλα είναι καλά παρέχοντας έναν δορυφόρο που μπορεί να μεταδίδει μηνύματα πίσω από τη Σελήνη, αλλά στη συνέχεια χρειάζεστε έναν επίγειο σταθμό για να τα λάβετε. Εδώ μπαίνει ο πάλαι ποτέ δορυφορικός γήινος σταθμός Goonhilly στην Κορνουάλη.
- Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast
Βρίσκεται στη χερσόνησο Lizard στη νότια ακτή της Κορνουάλης, το Goonhilly ιδρύθηκε το 1962 για να λαμβάνει σήματα από τον πειραματικό τηλεπικοινωνιακό δορυφόρο Telstar. Τις επόμενες δεκαετίες, ο ιστότοπος εξελίχθηκε στον μεγαλύτερο επίγειο δορυφορικό σταθμό στον κόσμο προτού καταστεί σταδιακά απαρχαιωμένος.
Το 2011, η αναγέννηση ξεκίνησε όταν μια ιδιωτική εταιρεία με το όνομα Goonhilly Earth Station Limited μίσθωσε τον ιστότοπο από τη British Telecom και άρχισε να ανακαινίζει τις κεραίες.
Τώρα, σχεδόν μια δεκαετία αργότερα, ο ιστότοπος έχει προσελκύσει χρήματα από το ταμείο Cornwall Local Enterprise Partnership και από την ESA για να βοηθήσει στην αναβάθμιση των κεραιών, οι οποίες ήταν σε αρκετά λυπηρή κατάσταση.
«Μια κεραία είχε ένα δέντρο που φύτρωνε μέσα της», λέει ο Μάθιου Κόσμπι, διευθυντής διαστημικής μηχανικής της Goonhilly.
Τώρα, η Goonhilly είναι έτοιμη να παρέχει πρόσθετη κάλυψη για το σύστημα παρακολούθησης στο βαθύ διάστημα της ESA, που ονομάζεται ESTRACK. Συγκεκριμένα, ο ιστότοπος της Κορνουάλης θα λαμβάνει δεδομένα από ορισμένες παλαιότερες αποστολές της ESA, όπως το Integral, το Gaia και το Mars Express. Θα είναι επίσης ο επίγειος σταθμός για το Lunar Pathfinder του SSTL.
Παγκόσμοι ηγέτες στη διαστημική τεχνολογία
Πέρα από την ESA, θα μπορούσε επίσης να υπάρχει ένας άλλος μεγάλος πελάτης στον ορίζοντα. Δεν είναι μυστικό ότι οι ΗΠΑ πιέζουν σκληρά για να επιστρέψουν στη σεληνιακή επιφάνεια. Με το πρόγραμμα Artemis, ο Λευκός Οίκος έθεσε στη NASA προθεσμία το 2024 για να έχει μπότες στη Σελήνη.
Αυτό αντιπροσωπεύει μια σημαντική επιτάχυνση του πιο ρεαλιστικού στόχου για προσγείωση έως το 2028 και είναι σαφές ότι ούτε η NASA έχει τα χρήματα ή το εργατικό δυναμικό για να το πραγματοποιήσει μόνη της. Ενώ η NASA στρέφεται στη βιομηχανία των ΗΠΑ για βοήθεια, ιδιαίτερα στην κατασκευή σεληνιακών προσγειώσεων, η διαστημική υπηρεσία θα πρέπει να στραφεί σε διεθνείς συνεργασίες για να κάνει άλλα πράγματα.
Ο Offord πιστεύει ότι η παροχή αξιόπιστων επικοινωνιών υψηλής ποιότητας είναι ένας τομέας στον οποίο η ESA και το Ηνωμένο Βασίλειο θα μπορούσαν να βοηθήσουν. "Η NASA ενδιαφέρεται πολύ να χρησιμοποιήσει τις υπηρεσίες μας και η ESA συζητά μαζί τους αυτή τη στιγμή ποιες αποστολές θα μπορούσαμε να υποστηρίξουμε", λέει ο Offord.
Για να παραμείνει μπροστά από αυτή τη συγκεκριμένη καμπύλη, ο Κόσμπι είναι ο εκπρόσωπος του Ηνωμένου Βασιλείου στη Συμβουλευτική Επιτροπή για Συστήματα Διαστημικών Δεδομένων (CCSDS). Εδώ συζητούνται και συμφωνούνται τα πρότυπα για τις επικοινωνίες διαστημικών πτήσεων, συμπεριλαμβανομένων των πρωτοκόλλων επικοινωνίας για τη σεληνιακή προσγείωση της NASA το 2024.
Όλα όσα μαθαίνει εφαρμόζονται στο Goonhilly και σε ολόκληρο το Ηνωμένο Βασίλειο, έτσι ώστε αν έρθει η κλήση, θα είναι έτοιμοι να μεταβούν κατευθείαν και να αναμεταδώσουν αυτές τις ιστορικές εικόνες – ακριβώς όπως το Goonhilly χρησιμοποιήθηκε στη δεκαετία του 1970 για τη μετάδοση εικόνων και δεδομένων από την αρχική Προσγειώσεις Απόλλωνα σε Σελήνη.
Παρόλο που η NASA και η ESA είναι οι μόνοι πραγματικοί πελάτες στην πόλη αυτή τη στιγμή, μπορεί να μην αργήσει πολύς καιρός μέχρι να αναζητήσουν και ιδιωτικές εταιρείες να αγοράσουν υπηρεσίες επικοινωνιών.
Διαβάστε περισσότερα για τη Σελήνη:
- Η προέλευση της Σελήνης:πώς σχηματίστηκε και πώς το ανακαλύψαμε
- Ολόκληρη η επιφάνεια της Σελήνης χαρτογραφήθηκε για πρώτη φορά
- Τι θα γινόταν αν εξορύξαμε τη Σελήνη;
Πάρτε το Spacebit του Tanasyuk:η αποστολή του επόμενου έτους με το ρομπότ αράχνη είναι μόνο η πρώτη από ένα κυλιόμενο πρόγραμμα όλο και πιο περίπλοκων αποστολών για το asagumo. Ανάλογα με το πού αγγίζουν, η πρώτη αποστολή μπορεί να φτάσει ή να μην φτάσει σε ένα σωλήνα λάβας.
Αντίθετα, το asagumo θα χρησιμοποιηθεί για την επίδειξη της τεχνολογίας ρομπότ αράχνης. "Θα βγάλει selfies, θα κάνει επιστημονική έρευνα και θα διανείμει τα δεδομένα σε σχολεία και πανεπιστήμια δωρεάν", λέει ο Tanasyuk.
Ωστόσο, είναι μια αποστολή περιορισμένου χρόνου. Το Asagumo λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια και όταν ο Ήλιος δύει στη Σελήνη, χρειάζεται ένα δεκαπενθήμερο για να επανεμφανιστεί. Σε αυτό το διάστημα, το μικροσκοπικό asagumo, που μπορεί να χωρέσει στην παλάμη ενός χεριού, θα έχει παγώσει για πάντα. Έτσι, η πρώτη αποστολή θα διαρκέσει μόνο περίπου μία εβδομάδα.
Για τη δεύτερη αποστολή τους, το Spacebit σχεδιάζει έναν φορέα, στον οποίο θα μπορούν να ανέβουν αρκετοί asagumo. Το μητρικό πλοίο θα είναι πολύ μεγαλύτερο και θα μπορεί να συντηρεί τα ρομπότ αράχνη για τη διάρκεια της σεληνιακής νύχτας. Την αυγή, θα συρθούν πίσω έξω και θα συνεχίσουν την εξερεύνηση.
Εάν όλα πάνε καλά, για την τρίτη αποστολή του Spacebit, ο αερομεταφορέας θα μεταφερθεί από την τροχιά στη σεληνιακή επιφάνεια σε ένα προσγειωμένο σκάφος της ίδιας της εταιρείας. Και εδώ βρίσκεται πραγματικά το μέλλον του Spacebit.
«Είμαστε η μόνη εταιρεία όχι μόνο στο Ηνωμένο Βασίλειο, αλλά σε ολόκληρη την ευρωπαϊκή περιοχή που σχεδιάζει και εργάζεται σε ένα σεληνιακό προσεδάφιο», λέει ο Tanasyuk. Η ιδέα είναι να στραφεί τουλάχιστον ένα μέρος της αγοράς σεληνιακών μεταφορών.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι μέσω του συντονισμού της Διαστημικής Υπηρεσίας του Ηνωμένου Βασιλείου, εταιρείες και οργανισμοί σε όλο το Ηνωμένο Βασίλειο τοποθετούνται για να παίξουν βασικούς ρόλους στην επιστροφή των ανθρώπων στη Σελήνη. Και όσο συναρπαστικό κι αν είναι αυτό, ο Χορν ξεκαθαρίζει ότι είναι επίσης μια πρόβα τζενεράλε για κάτι πολύ μεγαλύτερο:ανθρώπινες αποστολές στον Άρη.
«Ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι να πάμε ανθρώπους στον Άρη. Αλλά για να γίνει αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τη Σελήνη ως δοκιμαστική βάση. Πρέπει να δοκιμάσουμε τεχνολογίες και δυνατότητες», λέει ο Horne.
Στη δεκαετία του 1960, το Ηνωμένο Βασίλειο φλέρταρε με την ιδέα να γίνει μια χώρα που ταξιδεύει στο διάστημα. Κατασκεύασε τον πύραυλο Black Arrow και εκτόξευσε τον δορυφόρο Prospero στη χαμηλή τροχιά της Γης. Στη συνέχεια, η χώρα γύρισε την πλάτη της στην προσπάθεια.
Τώρα φαίνεται ότι υπάρχει μια αναγέννηση του ενδιαφέροντος για το διάστημα στο Ηνωμένο Βασίλειο. Και με εταιρείες όπως η Spacebit, η SSTL και η Goonhilly Earth Station Limited, φαίνεται ότι δεν υπάρχει έλλειψη ατόμων και οργανισμών έτοιμοι να δεχτούν την πρόκληση.
- Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο τεύχος 352 του BBC Science Focus – μάθετε πώς να εγγραφείτε εδώ
Από τη Σελήνη στον Άρη
Η νέα εξερεύνηση της Σελήνης είναι μια δοκιμή τεχνικών και τεχνολογίας για τη μεγαλύτερη διεθνή προσπάθεια μετάβασης στον Άρη.
Αν και είναι δύσκολο να τεθούν απόλυτα χρονοδιαγράμματα σε αυτήν την προσπάθεια, επειδή οι προϋπολογισμοί καταρτίζονται καθώς προχωρά κάθε χώρα, είναι δυνατόν να πούμε κατά προσέγγιση ποια θα είναι τα στάδια προτού η ανθρωπότητα είναι έτοιμη να ξεκινήσει μια αποστολή στον Άρη.
- Οι πρώτες αποστολές δοκιμάζουν την ικανότητα προσγείωσης και ανάβασης στη Σελήνη
- Περισσότερες αποστολές επεκτείνουν το εύρος των εργασιών που εκτελούνται στη σεληνιακή επιφάνεια
- Ο σεληνιακός σταθμός επεκτείνεται για να επιτρέψει σε περισσότερους αστροναύτες να ζουν και να εργάζονται γύρω από τη Σελήνη
- Δημιουργείται ένας μόνιμος σεληνιακός βιότοπος που επιτρέπει μεγαλύτερη παραμονή στην επιφάνεια
- Οι παρατεταμένες παραμονές στη σεληνιακή επιφάνεια ή μεταξύ εννέα μηνών και ενός έτους αρχίζουν να φτάνουν τον χρόνο που απαιτείται για μια αποστολή στον Άρη
