مهمة أرتميس 2، والتي تبدأ عودتها إلى الأرضيواجه الجزء الأكثر حساسية في رحلته: دخول مركبة أوريون الفضائية إلى الغلاف الجوي للأرض والهبوط اللاحق في المحيط الهادئ. بعد أكثر من تسعة أيام من السفر حول القمر والتحليق التاريخي بالقرب من جانبه البعيد، تستعد الكبسولة للعودة إلى الأرض، وهي مهمة ستركز معظم المخاطر في ربع ساعة فقط.
في تلك الفترة القصيرة، ستنتقل كوكبة الجبار من الحركة إلى حالة شبه تامة. 40.000 كيلومترات في الساعة للبقاء شبه ثابتين على سطح البحر، متحملين درجات حرارة قادرة على إذابة المعادن وقوى جاذبية تضاعف وزن رواد الفضاء. كل درجة من زاوية الدخول، وكل ثانية من تشغيل المحرك، وكل عملية فتح للمظلة، هي جزء من عملية دقيقة للغاية تعتمد عليها حياة الطاقم.
رحلة عودة موجهة بالجاذبية ودقة متناهية تصل إلى المليمتر
بعد التحليق بالقرب من القمر، واصلت كبسولة أوريون مسار عودة محسوب بعنايةحيث تعمل جاذبية القمر والأرض أشبه بصراع شد وجذب كوني. وعلى مدى عدة أيام، عملت دفعات صغيرة من المحركات المساعدة على تعديل المسار بحيث تصل المركبة الفضائية إلى نقطة دخول الغلاف الجوي بدقة.
في الساعات الأخيرة قبل العودة إلى الغلاف الجوي، تُجرى مناورات تصحيح المسار (RTCB) لضبط المسار بدقة الزاوية التي ستخترق بها الكبسولة الطبقات العليا من الهواءإن هوامش الخطأ ضئيلة للغاية: فالزاوية اللطيفة قليلاً قد تتسبب في ارتداد المركبة الفضائية عن الغلاف الجوي وفقدانها في الفضاء؛ أما الزاوية الحادة للغاية فستؤدي إلى ارتفاع قوى التسارع والأحمال الحرارية إلى مستويات قاتلة محتملة.
قبل وقت قصير من ملامسة الغلاف الجوي، يحدث انفصال حرج: وحدة الخدمة الأوروبية تنفصلأخذت معها المحركات الضخمة، والألواح الشمسية، وبعض أنظمة دعم الحياة التي رافقت الطاقم طوال الرحلة. ومنذ تلك اللحظة، أصبح درع رواد الفضاء الوحيد في مواجهة اللهب الحراري الهائل هو كبسولة الطاقم نفسها ودرعها الحراري الواقي.
في تلك اللحظة، تقوم اثنا عشر محركًا صغيرًا للتحكم في رد الفعل بتوجيه المركبة بدقة هائلة بحيث يصطدم الدرع الحراري أولاً بالغلاف الجويبالزاوية الدقيقة التي يحددها المهندسون. أدنى انحراف قد يعني الفرق بين هبوط مُتحكم به ونقطة اللاعودة.
الاصطدام العنيف بالغلاف الجوي: البلازما، والحرارة الشديدة، وانقطاع الاتصالات اللاسلكية
تبلغ الأحداث ذروتها عندما يعبر كوكبة الجبار ما يسمى بـ واجهة الإدخالعلى ارتفاع يتراوح بين 120 و122 كيلومترًا تقريبًا. عند هذا الارتفاع، لا يزال الهواء غير كثيف، لكن السرعة عالية جدًا - أكثر من 30 ضعف سرعة الصوت - لدرجة أن الغاز المتراكم أمام الدرع الحراري يتعرض لضغط شديد.
في ظل هذه الظروف، لا يملك الهواء الوقت الكافي للتحرك جانبًا ويتحول إلى البلازما فائقة التسخينبدرجات حرارة تتجاوز 2.700 درجة مئوية، بل وتقترب من 3.000 درجة مئوية في بعض مداخل الغاز. لا ينجم هذا الحر عن الاحتكاك بقدر ما ينجم عن الضغط الشديد للغاز على "جدار" الكبسولة.
تتسبب تلك القشرة البلازمية التي تغلف السفينة في حدوث ما هو معروف انقطاع الاتصالاتلمدة ست دقائق تقريبًا، تُحجب الإشارات اللاسلكية، ويفقد مركز التحكم بالمهمة على الأرض الاتصال المباشر بالطاقم. عمليًا، لا يمكن لهيوستن الاعتماد إلا على الأنظمة الآلية للمركبة الفضائية والتنبؤات التي تُجرى قبل دخولها الغلاف الجوي.
داخل الكبسولة، يراقب رواد الفضاء التوهج البرتقالي والأحمر للغاز المتأين وهو يلامس النوافذ، بينما تهز الهزات الأولى هيكل الكبسولة. بعد عدة أيام من انعدام الوزن، الأذن الداخلية ونظام التوازن الخاص بها يتعرضون فجأة لتسارعات شديدة، وهو مزيج يؤدي إلى الغثيان وفقدان التوازن.
مع هبوط المركبة الفضائية إلى طبقات الغلاف الجوي الأكثر كثافة، يصبح التباطؤ شديدًا. وقد صمم المهندسون مسارًا يوزع قوة الكبح على مدى عدة دقائق، بحيث تتراوح أقصى قوى التسارع بين 4 و 7 جيومع ذلك، فإن الإحساس الذي يشعر به الطاقم هو شعور بثقل هائل يسحق صدورهم، بينما يكافح قلبهم لضخ الدم إلى دماغهم.
الدور الحاسم للدرع الحراري بعد مشاكل أرتميس 1
في هذه البيئة الجهنمية، يعتمد بقاء أوريون على درع حراري قابل للاستئصالمصنوعة من مادة Avcoat. وتتمثل آلية عملها في الحرق والتقشير على شكل طبقات، حاملةً معها بعض الحرارة ومحافظةً على درجة حرارة الجزء الداخلي من الكبسولة ضمن نطاقات آمنة.
مع ذلك، سيخضع هذا المكون لرقابة مشددة عند وصوله إلى مهمة أرتميس 2. خلال مهمة أرتميس 1 غير المأهولة في عام 2022، تآكل أكبر من المتوقع في بعض مناطق الدرع، على الرغم من أنه أدى وظيفته وعادت الكبسولة سليمة، إلا أن سلوك المادة تجاوز حدود التصميم، مما أثار مخاوف بين المهندسين والمراجعين الخارجيين.
بدلاً من استبدال النظام بالكامل، اختارت ناسا اضبط ملف تعريف إعادة الدخولهذه المرة، زاوية الدخول أكثر حدةً بعض الشيء، بهدف تقليل مدة التعرض للحرارة الشديدة. هذا القرار، المدعوم بتحليل مستقل ولكنه لم يخلُ من الجدل، يجعل هذه العودة اختبارًا حاسمًا لفعالية الدرع في المهمات المستقبلية.
كما أن استخدام ما يسمى "إعادة الدخول مع الارتداد" أو تخطي الدخولتتيح هذه التقنية للكبسولة العودة إلى الغلاف الجوي، والتباطؤ، ثم الصعود لفترة وجيزة قبل هبوطها النهائي. وتساهم هذه العملية في توزيع الحرارة بشكل أكثر توازناً، وتوفر تحكماً أكبر في منطقة الهبوط، وهو أمر بالغ الأهمية للهبوط في نقطة محددة بدقة في المحيط الهادئ.
يكمن سر هذه المناورة في الجمع بدقة متناهية بين السرعة وزاوية الطيران والتحكم في دوران المركبة الفضائية. فالارتداد المفرط قد يتسبب في خروج الكبسولة من الغلاف الجوي بشكل لا يمكن السيطرة عليه؛ بينما قد يؤدي الارتداد المفرط إلى زيادة قوى التسارع والإجهادات الهيكلية إلى ما يتجاوز الحدود المسموح بها في مهمة مأهولة.
أكثر 10-15 دقيقة شدة بالنسبة لجسم الإنسان
إن عودة مركبة أوريون إلى الغلاف الجوي لا تمثل تحديًا هندسيًا فحسب؛ بل تمثل أيضًا العقاب الفسيولوجي هذا هو الحد الأقصى للطاقم. بعد حوالي عشرة أيام في بيئة انعدام الجاذبية، يكون الجسم قد تكيف مع بيئة انعدام الوزن، وفجأة يجب عليه التعامل مع تسارعات أكبر بعدة مرات من تلك الموجودة على الأرض.
في الدقائق القليلة الأولى بعد دخول الغلاف الجوي، تبدأ قوى التسارع بالازدياد. يتم تثبيت رواد الفضاء في وضعية الانبطاح، ووجوههم متجهة للأعلى، لـ توزيع الحمل بشكل أفضل على كامل الجسم ويمنع ذلك الضغط من تركيز الجهد على الظهر أو الرقبة. ومع ذلك، يبقى الشعور أشبه بثقل كبير يضغط على الصدر، مما يُصعّب التنفس.
يندفع الدم، المعتاد على التوزيع المنتظم في بيئة انعدام الجاذبية، فجأة نحو الأطراف السفلية. ولمنع نقص الأكسجين في الدماغ والتعرض لخطر فقدان الوعي الناتج عن قوى الجاذبية، يقوم رواد الفضاء إنهم يشدون عضلات البطن والساقين باستمرارواستخدام الملابس الضاغطة التي تساعد في الحفاظ على تدفق الدم في الجزء العلوي من الجسم.
في الوقت نفسه، يواجه الجهاز العصبي اضطرابًا كبيرًا في التوجه. فبعد أيام في بيئة لا يوجد فيها أعلى أو أسفل، يتلقى الدماغ مرة أخرى إشارات واضحة للجاذبية والتسارع. غالبًا ما يؤدي هذا الانتقال المفاجئ إلى دوار الفضاء في مرحلة عودته، مع أعراض الغثيان والتعرق البارد والدوار.
يستمر التسلسل بتباطؤ تدريجي بفضل الغلاف الجوي نفسه، الذي يعمل كمكبح هوائي عملاق. بالنسبة للطاقم، كل اهتزاز، وكل تغيير في الصوت، وكل صدمة تُترجم إلى رحلة في قطار الملاهي حيث لا يملكون مجالًا كبيرًا للمناورة سوى اتباع الإجراءات والثقة بالأنظمة.
تصميم حركة المظلات وتأثيرها على المحيط الهادئ
بمجرد انتهاء مرحلة الحرارة القصوى وقوة الجاذبية، تدخل الكبسولة المرحلة الأخيرة من النزولعلى ارتفاع عدة كيلومترات، ينفصل الغطاء العلوي الذي يحمي المقصورة الأمامية لمركبة أوريون، ليكشف عن نظام من أحد عشر مظلة مصممة للعمل بالتتابع.
أولاً، تُفتح مظلات الطيار، مما يُثبّت الكبسولة ويُقلّل سرعتها من سرعات تفوق سرعة الصوت إلى بضع مئات من الكيلومترات في الساعة. ثم مظلات رئيسية كبيرةمما يؤدي في النهاية إلى إبطاء السقوط إلى سرعات تبلغ حوالي 30 كم/ساعة لحظة الهبوط في الماء.
كل فتحة تُشبه "ضربة سوط" حادة للهيكل ولأجساد رواد الفضاء، الذين يشعرون برقابهم وظهورهم تتعرض لسلسلة من الهزات المفاجئة. عند هذه النقطة، يكون الإرهاق البدني المتراكم كبيرًا: فقد تعرضوا لذروات تصل إلى 4-7 أضعاف قوة الجاذبية الأرضية، وبيئة ذات حرارة شديدة، و انقطاع الاتصالات وخلال هذه الفترة، لا يمكنهم فعل أكثر من اتباع البروتوكول والانتظار لاستعادة الاتصال بالأرض.
الخطوة الأخيرة هي مواجهة المحيط. على الرغم من أن الكبسولة تبدو للوهلة الأولى وكأنها تهبط برفق على الأمواج، إلا أن الصدمة التي تحدث بسرعة 30 كم/ساعة تقريبًا تُشعر بها من الداخل كـ حادث مروري بسيطخاصةً بعد الجهد الذي بذله الجسم لتحمل العودة إلى الغلاف الجوي. قد يصبح رفع الرأس، أو تحريك الذراعين والساقين، أو حتى مجرد فك حزام الأمان، أمراً شاقاً للغاية في تلك الدقائق الأولى.
استعادة المحيطات وأهميتها للبعثات المستقبلية
في منطقة الهبوط، قبالة سواحل كاليفورنيا وعلى بعد آلاف الكيلومترات من إسبانيا، عملية انتشال منسقة من قبل وكالة ناسا والبحرية الأمريكيةتتولى سفن مثل يو إس إس جون بي مورثا، وطائرات الهليكوبتر إم إتش-60، وفرق من الغواصين المتخصصين مسؤولية تحديد موقع الكبسولة وتأمينها وتثبيتها.
يمكن للمركبة أن تطفو في عدة أوضاع - عمودية، أو مقلوبة، أو على جانبها - ولهذا السبب لديها وسائد هوائية ذاتية النفخ للطفو وذلك لوضعها في الوضع الصحيح للإخلاء. ويتم تنفيذ هذا الجزء من العملية أيضاً وفقاً لبروتوكولات صارمة للغاية، وذلك حفاظاً على سلامة الطاقم وفرق الإنقاذ على حد سواء.
بمجرد التأكد من عدم وجود خطر من حطام المعدات أو المواد الخطرة في البيئة المحيطة، تفتح فرق الإنقاذ الفتحة. يبقى رواد الفضاء عادةً في الداخل لفترة معقولة لإجراء الفحوصات الطبية الأولية وتقييم حالتهم بعد العودة إلى الغلاف الجوي. بعد ذلك، يتم نقلهم جواً بواسطة مروحية. حتى سطح السفينةحيث سيجدون وحدات طبية مصممة خصيصاً لمهام الفضاء.
في الساعات التالية، يتحول التركيز من البقاء التقني إلى التعافي البدني. يحتاج الجسم إلى إعادة التأقلم مع جاذبية الأرض ومع مهام تبدو بسيطة كالمشي على أرض صلبة. فترة التأقلم هذه حاسمة، ليس فقط لصحة الطاقم، بل أيضاً لجمع البيانات التي ستُستخدم في... تحسين البروتوكولات للمهام المستقبلية.
مع دخول مركبة أوريون الفضائية الغلاف الجوي، لا تُنهي مهمة أرتميس 2 رحلةً استغرقت عشرة أيام حول القمر فحسب، بل تختبر أيضًا، في غضون دقائق، متانة الدرع الحراري، وموثوقية مناورة العودة، وقدرة الإنسان على تحمّل بيئة قاسية من الجاذبية والحرارة والبلازما. وسيكون نجاح هذه العودة الدقيقة حاسمًا لأوروبا وشركائها الدوليين لمواصلة تطوير البرنامج القمري، وللجرأة، في السنوات القادمة، على القيام بمهام أكثر طموحًا إلى سطح قمرنا.
