إن مهمة ناسا النووية إلى المريخ ليست مجنونة كما تبدو

عندما أعلنت وكالة ناسا عن مهمة مروحية جديدة للمريخ تسمى Skyfall الأسبوع الماضي، لم يكن للرد الفوري من معظم العلماء علاقة تذكر بالخطة الطموحة لإطلاق طائرة آلية صغيرة إلى الكوكب الأحمر في ديسمبر 2028. وكانت الأخبار الأكبر والأكثر إثارة للصدمة هي أن Skyfall ستطير إلى المريخ على متن صاروخ نووي هو الأول من نوعه.

وقال جاريد إيزكمان، مدير وكالة ناسا، خلال إعلان Skyfall: “بعد عقود من الدراسة وإنفاق المليارات على مفاهيم لم تغادر الأرض أبدًا، ستبدأ أمريكا أخيرًا في استخدام الطاقة النووية في الفضاء”.

أذهل هذا الكشف مجتمع علوم الكواكب في الولايات المتحدة، حيث لم تتضمن القائمة الرسمية لمهمات ناسا المستقبلية الموصى بها أي شيء مثل هذا تمامًا. إلى جانب “من أمر بذلك؟” ورد الفعل، هناك أيضًا مسألة التوقيت؛ من حيث رحلات الفضاء، فإن أواخر عام 2028 هو غدًا عمليًا، مما يحدد موعدًا نهائيًا قريبًا جدًا حتى من دون التعقيد الإضافي لتطلعات ناسا النووية. كيف يمكن لوكالة الفضاء أن تفعل هذا؟

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

“مستقبل محتمل”

لم يظهر أي وضوح من المكالمات الهاتفية المتكررة ورسائل البريد الإلكتروني التي لم يتم الرد عليها إلى مقر ناسا ومختبر الدفع النفاث التابع لها في باسادينا، حيث ولدت المروحية السابقة لـ Skyfall، والتي تسمى Ingenuity. قامت Ingenuity، وهي طائرة روبوتية بحجم علبة المناديل، بأكثر من 70 رحلة جوية على المريخ بين عامي 2021 و2024. وعلى الرغم من التزام وكالة الفضاء الصمت نسبيًا بشأن التفاصيل الدقيقة لخطتها، يعتقد مسؤول كبير سابق في ناسا، تحدث دون الكشف عن هويته، أن هناك سببًا للتفاؤل.

يقول المسؤول: “إذا جاء شخص ما إلى مكتبي وعرض عليّ مجموعة من طائرات الهليكوبتر من طراز Ingenuity لإطلاقها في عام 2028، ونحن الآن في عام 26، فسأقول: آه، الوقت ضيق للغاية”. العلمية الأمريكية. “لكن هل هذا مستحيل؟ لا. أود أن أرى ما هي الخطط… أكبر مؤشر على جدية هذا الأمر هو النظر إلى الميزانية. لأن الرؤية في حد ذاتها حلم – الرؤية والميزانية هما مستقبل محتمل”.

حتى ضمن الميزانية السنوية لوكالة ناسا البالغة 24 مليار دولار تقريبًا، لا يوجد شيء اسمه وجبة غداء مجانية. ترتبط معظم أموال ناسا بجهود رحلات الفضاء البشرية التي تبذلها وكالة الفضاء: صيانة محطة الفضاء الدولية ومتابعة برنامج أرتميس لإرسال رواد فضاء إلى القمر وبناء قاعدة قمرية دائمة هناك. إذا كان تمويل Skyfall يأتي من سخاء رحلات الفضاء البشرية، كما يقول العديد من العلماء، فإنهم لن يشتكوا من طائرات الهليكوبتر الجديدة وهندسة المهام الجديدة التي تعمل بالطاقة النووية. إذا جاء التمويل بدلاً من ذلك من خزائن ناسا الأصغر بكثير المخصصة لعلوم الكواكب، فباستثناء زيادة كبيرة في الميزانية، يجب أن يموت شيء آخر حتى تتمكن Skyfall من الطيران.

وعلى الرغم من خطر أن تؤدي طموحات ناسا النووية إلى تجويع أجزاء أخرى من علوم الكواكب، إلا أنه ينبغي النظر إلى سكايفول والمركبة الفضائية المقترحة التي تعمل بالطاقة النووية على أنها أخبار جيدة، كما يقول بول بيرن، عالم الكواكب في جامعة واشنطن في سانت لويس. “هذا هو الشيء الذي كان ينبغي لناسا أن تفعله في أواخر السبعينيات. مثل، أين تقع قاعدتنا القمرية؟ إذا حدث هذا – وهناك إجابة هائلة هنا – فإنه سيوصلنا إلى وكالة ناسا التي نشأ الكثير منا على أمل رؤيتها. الناس على سطح القمر بهبوط روتيني، والدفع النووي الذي يوصلنا إلى أهداف بعيدة بسرعة، ويحمل حمولات كبيرة.”

الدفع التوصيل والتشغيل

يهدف Skyfall إلى الوصول إلى المريخ باستخدام مركبة فضائية صغيرة تعمل بالطاقة النووية بقدرة 20 كيلووات تسمى Space Reactor-1 (SR-1). وقال إسحاقمان إن العديد من عناصر المركبة الفضائية والمفاعل إما في مرحلة التطوير العميق أو تم بناؤها بالفعل، حيث تتولى وكالة ناسا زمام المبادرة في المشروع وتعمل بمثابة “المتكامل الرئيسي” للمركبة الفضائية بالشراكة مع وزارة الطاقة (DOE)، التي تتعامل مع المخزونات النووية الأمريكية.

ومع ذلك، لم يتم بناء المفاعل نفسه، وهو مختلف عن المفاعل الذي تنوي ناسا الهبوط على سطح القمر بحلول عام 2030 حيث سيزود موقعًا استيطانيًا بالطاقة. سيتم إعادة استخدام الوظيفة الإضافية الرئيسية لـ SR-1 Freedom من عنصر الطاقة والدفع (PPE) لمحطة Gateway الفضائية التابعة لناسا، وهي مبادرة Artemis المثيرة للجدل التي ألغتها وكالة الفضاء فعليًا الأسبوع الماضي. (هذه أرضية مألوفة لقطاع معدات الوقاية الشخصية، والتي كانت في حياة سابقة جوهر مهمة إعادة توجيه الكويكب التابعة لناسا والتي بلغت تكلفتها 2.6 مليار دولار والتي تم إلغاؤها في عام 2017).

إن إرث الدفع النووي أعمق وأكثر تقاطعًا مع النجوم. في عام 1961، عندما أعلن الرئيس جون ف. كينيدي للعالم أن الولايات المتحدة سوف ترسل البشر إلى القمر وتعيدهم بأمان إلى الأرض قبل انتهاء العقد، فقد خصص أيضاً الأموال اللازمة لتسريع عملية تطوير صاروخ نووي. وقال: “هذا يعطي وعدًا بتوفير وسيلة في يوم من الأيام لاستكشاف أكثر إثارة وطموحًا للفضاء، ربما خارج القمر، وربما حتى نهاية النظام الشمسي نفسه”.

وبعد أربع سنوات، في عام 1965، أطلقت الولايات المتحدة برنامج SNAP-10A، والذي يظل حتى الآن المفاعل النووي الوحيد في البلاد الذي يصل إلى المدار. أطلق سلفه، SNAP-9A، حوالي كيلوغرام من البلوتونيوم المشع في الغلاف الجوي بعد فشله في الوصول إلى مداره في عام 1964، كما قامت العديد من مفاعلات الفضاء السوفيتية بتلويث الأرض بمواد انشطارية. وقد أدت المشاعر العامة المناهضة للطاقة النووية، وتخفيضات الميزانية والتحديات التنظيمية، إلى إحباط برامج مفاعلات الفضاء الأمريكية اللاحقة منذ ذلك الحين، مما عزز انطباعًا واسع النطاق بأن إعادة الطاقة النووية إلى منصة الإطلاق يمثل مشكلة أكثر مما يستحق.

ومع ذلك، قامت ناسا بدراسة نوعين من الصواريخ المعتمدة على المفاعلات: الدفع الحراري النووي والدفع الكهربائي النووي. الطريقة الأولى هي أسرع طريقة ممكنة لإيصال رواد الفضاء إلى المريخ، حيث تعمل عند درجة حرارة مخيفة تبلغ 4400 درجة فهرنهايت – وتنفيس العادم المشع – وإن كان ذلك لفترات قصيرة ومكثفة فقط. وعلى العكس من ذلك، يعمل الدفع الكهربائي النووي بشكل مستمر، ولكنه منخفض وبطيء، وقادر على بناء سرعات كبيرة على مدى سنوات عديدة. سيعتمد SR-1 Freedom، المتزاوج مع معدات الوقاية الشخصية، على هذه الطريقة، حيث يحول الحرارة من مفاعله النووي إلى كهرباء لتشغيل محركات غاز الزينون التي لا تنتج أي عادم مشع.

سيتم تزويد المفاعل نفسه باليورانيوم عالي الجودة ومنخفض التخصيب، وهو أسلوب مستوحى من مشروع سابق مشؤوم، DRACO، والذي اتبعته وكالة ناسا بالشراكة مع وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة التابعة للبنتاغون (DARPA). كانت مهمة “الصاروخ التجريبي للعمليات القمرية الرشيقة”، التي تم تصورها في عام 2023، عبارة عن برنامج مكثف بتكلفة نصف مليار دولار لإطلاق صاروخ دفع حراري نووي بحلول عام 2027. وباستخدام كمية أكبر من اليورانيوم المنخفض التخصيب، بدلاً من كمية أصغر من المواد عالية التخصيب المستخدمة في صنع الأسلحة، كان المقصود من DRACO تجنب الروتين التنظيمي الذي يمكن أن يخنق عملية الموافقة على الإطلاق. ولتبسيط الاختبار، صممته DARPA ليتم تشغيله لأول مرة فقط بعد وصوله إلى الفضاء.

ومع ذلك، في عام 2024، أضافت وزارة الطاقة شرطًا لإجراء الاختبارات الأرضية، الأمر الذي قد يستغرق سنوات ومئات الملايين من الدولارات؛ تخلت DARPA عن المشروع في عام 2025.

يقول سكوت بيس، مدير معهد سياسات الفضاء في جامعة جورج واشنطن: “من نواحٍ عديدة، كان دراكو برنامجًا تجريبيًا نصفه تقني ونصفه الآخر تنظيمي”. “لقد ندمت على إلغائه لأننا فقدنا فرصة تجربة عملية الموافقة التنظيمية لوضع مفاعل نووي في الفضاء.” ويقول إن الوضع الآن ربما تحسن بفضل أربعة أوامر تنفيذية تم توقيعها العام الماضي لتبسيط بعض القواعد التنظيمية النووية.

يقول بيس: “إن أسس السياسة موجودة تمامًا. لقد رأيت دعمًا إيجابيًا من وزارة الطاقة للقيام بأشياء في الفضاء أكثر مما رأيته منذ بوش الحادي والأربعين على الأرجح”.

متأخرا أفضل من ألا تأتي أبدا

ليس الجميع متفائلين بشأن احتمالات ناسا الأخيرة للنجاح النووي. يشعر أندرو هيجينز، مهندس الطيران في جامعة ماكجيل، بالقلق من أن الطريقة التي يتم بها التخطيط لـ SR-1 الشبيهة بليغو – حيث يتم وضع الكثير من الأجزاء من مشاريع مختلفة وغير مرتبطة ببعضها البعض في انتظار أن يتم تجميعها معًا – تقلل إلى حد كبير من التحدي الذي ينتظرنا.

ويقول إنه على الرغم من أن المركبة الفضائية النووية وطائرات الهليكوبتر المريخية مجمعة معًا مثل زبدة الفول السوداني والهلام، إلا أنه لا يوجد سبب واضح للجمع بين الاثنين. “إذا كنت تدور حول عدة أقمار لكوكب المشتري، أو تتجه إلى قمر نبتون تريتون، فإن الدفع الكهربائي النووي منطقي. وأمامك سنوات وسنوات للمساهمة في الدفع.” لكنه يقول إن المريخ قريب جدًا من أن يتمكن SR-1 من استعراض عضلاته وزيادة سرعته العالية. بالإضافة إلى ذلك، تعتبر الطاقة الشمسية أكثر كفاءة بكثير بالنسبة لمعظم الوجهات في النظام الشمسي الداخلي. “ربما يكون SR-1 جيدًا كدليل على تشغيل مفاعل نووي في الفضاء، لكنه لن يساهم في تقصير المهمة أو جلب المزيد من الحمولة.”

تتلخص وجهة النظر الواقعية في أن وكالة ناسا تريد إطلاق مفاعل نووي في أسرع وقت ممكن، وأن نافذة الإطلاق إلى المريخ تبرر جدول التطوير الصارم (والتمويل المتناسب) للمستملكين. ويتزامن أيضًا الموعد النهائي في ديسمبر 2028 مع الشهر الأخير لإدارة ترامب، وهو توقيت يمكن أن يساعد في الحفاظ على دعم البيت الأبيض للبرنامج والدفاع ضد أي محاولات إلغاء من الكونجرس أثناء تطويره الدقيق والمتسارع.

لماذا Skyfall، رغم ذلك؟ الجواب هو أن هذه هي أسهل مهمة ممكنة على سطح المريخ، لأن المروحيات مخصصة للطباعة حسب الطلب، ولن تتطلب المهمة مركبة هبوط منفصلة. بمعنى آخر: بالتأكيد، SR-1 لا معنى له بالنسبة إلى Skyfall، لكن لا بأس بذلك، لأن Skyfall لن يكون موجودًا بدون SR-1. كل منهما بالضرورة يرفع الآخر بخطواته بعيدا عن الاحتمالية المطلقة. وكمكافأة، فهو يذكر الجميع بأن إرسال رواد فضاء إلى المريخ هو الهدف البعيد المدى لخطة أرتميس التابعة لناسا والتي تتمحور حول القمر.

لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت المهمة ستنطلق في عام 2028 أم لا، ولكن بفضل الدعم البارز الذي قدمه إسحاقمان، كما يقول مؤيدوها، يمكن أن تحقق Skyfall تقدمًا كافيًا لضمان التزام ناسا بها حتى عام 2030.

ويقول المسؤول السابق في وكالة ناسا: “لنفترض أن كل شيء نجح، لكنه أُطلق متأخراً عن الموعد المحدد بعامين”. “هل تعتقد أن ذلك سيكون فشلا ذريعا؟ سيكون لدينا الدفع الكهربائي النووي! سأبتهج صعودا وهبوطا”.