عصر نوين صنعت فضايي؛ چالش‌ها و فرصت‌هاي آينده

در بسياري از صنايع براي ايجاد تحولات چشمگير، به زماني بيش از يك دهه نياز است؛ مگر اينكه يك عامل غيرمنتظره مانند تكنولوژي جديد، مدل كسب‌وكار يا طراحي خدماتي نوين در آن صنعت ظهور پيدا كند. اخيراً صنعت فضايي از مزاياي هر سه عامل ذكرشده بهره‌‌مند بوده است.

اما شايد باور كردنش سخت باشد كه تا ده سال پيش هيچ يك از اين نوآوري‌ها وجود نداشتند. در روز ۲۸ سپتامبر ۲۰۰۸، يك شركت نوپاي فضايي بي‌‌صبرانه منتظر بود كه نتيجه‌‌ي پرتاب نهايي مهم‌ترين دستاورد خود را پس از سه پرتاب ناموفق نظاره كند. بودجه‌‌ي پروژه رو به اتمام بود و اين آخرين شانس براي پرتاب موفق محسوب مي‌‌شد. با اشتعال بيش از ۲۱ هزار كيلوگرم نفت سفيد و اكسيژن مايع، نيروي رانشي مورد نياز بوستر دومرحله‌‌اي فراهم شد.

ماهواره‌‌ي اسپوتنيك ۱ محصول شوروي در ۹ اكتبر ۱۹۵۷؛ اين ماهواره، ۵۸ سانتي‌‌متر قطر و ۸۳/۶ كيلوگرم وزن داشت. عصر فضا زماني آغاز شد كه اتحاد جماهير شوروي، اسپوتنيك را به‌‌عنوان اولين ماهواره‌‌ي ساخت بشر در ۴ اكتبر ۱۹۵۷ به فضا پرتاب كرد.

هنگامي كه راكت فالكون ۱ با موفقيت در مدار قرار گرفت، اين شركت توانست قرارداد بعدي خود را با ناسا تضمين كند و بدين ترتيب شركت اسپيس ايكس (SapceX) از اين آزمون سربلند بيرون بيايد. در مدار قرار گرفتن اولين موشك بخش خصوصي با سوخت مايع، به‌‌منزله‌‌ي سر آغاز يك صنعت جديد فضايي بود كه زمين و حتي دنياي فراتر از آن را متحول كرد. در اين چند سال گذشته چه اتفاقاتي رخ داده و چه آينده‌‌اي پيش روي اين صنعت است؟

در حالي كه بسياري از دانشمندان مشغول توسعه‌‌ي فناوري‌‌هاي جديد براي حل اشكالات متخصص بي‌شماري هستند كه در فضا با آن‌‌ها مواجه‌ايم؛ بخش ديگري از پژوهشگران نيز به مطالعه زواياي تجاري و مسائل عملياتي پيش رو در اين صنعت مي‌‌پردازند. در مقاله‌‌اي كه اخيراً با همكاري جو ولتن و كريستوفر تانگ از اساتيد علم مديريت در دانشگاه كاروليناي جنوبي نگاشته شده، به مطالعه اين پرسش پرداخته شده است كه چگونه مي‌‌توانيم يك صنعت فضايي پايدار را بنيان‌گذاري كرده و اقدام به احداث پايگاه‌هاي فرازميني، استخراج از سيارك‌‌ها و توسعه‌‌ي سفرهاي فضايي كنيم. در شرايطي كه نقش دولت‌ها در سرمايه‌گذاري‌‌هاي شركت‌هاي فضايي روز به روز كمرنگ‌‌تر مي‌‌شود، اين دو پژوهشگر معتقدند كه اين راه‌حل‌هاي تجاري مي‌تواند براي حل اشكالات پيش‌‌رو، كارگشا باشد.

صنعت فضايي نوين

زماني كه اتحاد جماهير شوروي برنامه‌‌ي اسپوتنيك خود را آغاز كرد و در سال ۱۹۵۷ اولين ماهواره‌‌ را به مدار زمين فرستاد، درواقع اولين مسابقه‌‌ي فضايي جهان آغاز شد كه چاشني اصلي آن، رقابت بين‌المللي و ترس از جنگ سرد بود. اتحاد جماهير شوروي و آمريكا نقش‌هاي اصلي را بازي كردند و زنجيره‌‌اي از افتخارات را براي اولين‌‌بار در جزوه رايگان ركوردها ثبت كردند. فصل اول اين مسابقه‌‌ي فضايي، با فرود تاريخي نيل آرمسترانگ و باز آلدرين روي سطح كره‌‌ي ماه (در مأموريت آپولو ۱۱) به اوج خود رسيد؛ مأموريتي كه با صرف سرمايه‌گذاري عظيم عمومي در حدود ۲۵/۴ ميليارد دلار (معادل ارزش فعلي ۲۰۰ ميليارد دلار) به ثمر نشست.

مشخصه‌‌ي اصلي فصل اول تاريخ فضايي جهان، رقابت بود. سرانجام اين رقابت شكل همكاري به خود گرفت و ايستگاه فضايي بين‌المللي (ISS) به‌‌عنوان نمونه‌‌اي از همكاري دولت‌ها براي رسيدن به اهداف مشترك فضايي تأسيس شد. هم‌‌اكنون، ما وارد فاز جديدي از اين عصر فضا شده‌‌ايم كه شركت‌هاي خصوصي و تجاري، رهبري آن را به عهده دارند.

از ابتداي سال ۲۰۱۸ تا به امروز، ۷۲ پرتاب مداري از سكوهاي پرتاب در چين، روسيه، هند، ژاپن، گينه‌‌ي فرانسوي، نيوزيلند و آمريكا انجام گرفته است؛ اين ميزان معادل متوسط دو پرتاب در هر هفته‌ است.

همزمان با افزايش پرتاب فضاپيماها، پرتاب‌‌ راكت‌‌هاي مداري نيز شدت گرفته است؛ اين پرتاب‌‌ها كه شامل ارسال ماهواره‌‌ها و كاوشگرهاست، در عصر نوين صنعت فضايي رونق فراوني يافته است. امروزه تعداد بيشتري از دولت‌ها، شركت‌ها و حتي آنان كه پيش از اين تجربه‌‌اي هم نداشته‌اند، در پرتاب فضاپيماهاي مختلف مشاركت مي‌‌كنند. با افزايش تعداد نهادهاي درگير، نوآوري نيز ظهور كرده است. همان‌طور كه رابرسون در وب‌‌سايت ديجيتال ترندز اشاره مي‌‌كند:

امروزه طرح يك‌‌باره‌‌ي مباحثي نظير سفرهاي فضايي خصوصي و تجاري، اكتشافات قمري، استخراج معادن و كلوني‌‌سازي باعث شده‌‌ است كه مسابقه‌‌ي فضايي بسيار جدي‌‌تر از آن‌‌چيزي شود كه در سال‌‌هاي قبل به انديشه متخصصين مي‌رسيد.

نمودار تعداد پرتاب‌هاي انجام‌شده در سراسر جهان؛ نمودار سمت چپ، نشان‌دهنده‌ي تعداد پرتاب‌هاي مداري شامل فضاپيماهاي سرنشين‌دار يا بدون سرنشيني است كه از زمين به مدار زمين ارسال شده‌اند و نمودار سمت راست، نشان‌دهنده‌ي كليه‌ي پرتاب‌هاي فضايي شامل فضاپيماها، ماهواره‌ها و كاوشگرهاي ارسال‌شده از زمين يا فضاست.

شما مي‌توانيد اين شور و شعف را آشكارا در اخبار منتشرشده ببينيد. ژاپن در ۲۱ سپتامبر اعلام كرد كه دو كاوشگر بدون سرنشين به نام Minerva-II-1 روي يك سيارك كوچك در نقطه‌‌اي دور از زمين فرود آمده‌‌‌اند. براي داشتن انديشه متخصصيناتي بهتر، مقياس چنين فرودي مشابه با نشانه‌‌گيري يك هدف با ابعاد ۶ سانتيمتر از فاصله‌‌ي ۲۰ هزار كيلومتري است. در اوايل سال جاري، مردم سراسر جهان با حيرت شاهد پرتاب موفقيت‌‌آميز راكت فالكون هوي از سوي شركت اسپيس ايكس بودند و شگفت‌‌انگيزتر از آن، بازگشت بي‌نقص دو بوستر اين راكت روي سكوي پرتاب بود.

چالش‌ها و فرصت‌ها

در بحبوحه‌‌ي رشد سرمايه، شركت‌ها و دانش، پژوهشگران و متخصصان بايد دريابند كه چگونه نهادها بايد عمليات‌ روزانه‌‌ي خود را مديريت كنند، زنجيره‌‌ي تأمين خود را سازمان‌دهي كرده و عملياتي پايدار را در فضا پياده‌‌سازي كنند. اين امر با برخي موانع در صنعت فضايي روبروست: مسافت، جاذبه، شرايط محيطي نامساعد و البته كمبود اطلاعات.

يكي از بزرگ‌ترين اين چالش‌ها، درواقع فراهم كردن مايحتاج افراد در فضا است. ساخت همه‌‌ي ابزارها در زمين و سپس ارسال آن با راكت، فرآيندي بسيار هزينه‌‌بر و دست‌‌وپاگير است. شركتي كه با نام Made In Space، با راه‌‌اندازي بخشي از خط توليد مواد در ايستگاه فضايي بين‌المللي و همچنين چاپ سه‌بعدي در فضا، رويكردي متفاوت در پيش گرفته است. ابزارها، قطعات يدكي و وسايل پزشكي براي خدمه مي‌توانند براساس نياز توليد شوند. در نتيجه‌‌ي اين رويكرد جديد، مي‌‌توان انعطاف‌پذيري بيشتر و همچنين مديريت بهتر موجودي در ايستگاه‌هاي فضايي را انتظار داشت. به‌علاوه، محصولات ويژه‌اي مانند فيبر نوري خالص هستند كه حتي امكان توليد بهتر آن‌‌ها تنها در فضا ميسر خواهد بود.

چگونه شركت‌ها مي‌‌توانند ارزش توليد در فضا را تعيين كنند؟ محل احداث اين ساختگاه بايد كجا باشد و چگونه بايد توليد انبوه را آغاز كرد؟ شكل زير، مبدأ و مقصد كالاهاي بين زمين و فضا را به تفكيك نشان داده و محصولات را در ۴ دسته‌‌ي مختلف دسته‌‌بندي مي‌‌كند. ربع چپ پايين به محصولاتي اختصاص دارد كه به‌‌منظور ساخت و استفاده روي زمين طراحي شده‌‌اند. با حركت در جهت عقربه‌هاي ساعت، در هر ربع با چالش‌‌هاي جديدتري مواجه مي‌‌شويم كه مسلما تخصص ما در آن كمتر است.

چارچوب عمليات‌هاي زميني-فضايي

به‌‌عنوان مثال، فرآيند ساختن يك كلوني در مريخ (در ربع سوم) را در انديشه متخصصين بگيريد. شما نمي‌توانيد ساختارهاي لازم را اينجا روي زمين بسازيد و سپس به‌‌آساني آن‌‌ها را به مريخ بفرستيد؛ بنابراين بايد آن‌‌ها را روي مريخ توليد كنيد. اما مستقر كردن نيروهاي انساني براي فرآيند ساخت در محيط مريخ بسيار دشوار است. پس در اين مورد ممكن است اساساً يك شيوه‌‌ي كاملاً جديدي از توليد با به‌‌كارگيري روبات‌ها و اتوماسيون مورد نياز باشد.

منابع در فضا

ممكن است از خود بپرسيد كه چگونه مي‌‌توان مواد اوليه‌‌ي لازم را براي شروع فرآيند توليد در فضا به دست آورد. در حقيقت، فضا منابع سرشاري دارد. فلزات مورد نياز را مي‌توانند درون سيارك‌‌ها يافت؛  آب مورد نياز براي توليد سوخت موشك به‌‌شكل يخ در سيارات و اقمار آن‌‌ها وجود دارد و نهايتاً براي توليد انرژي نيز مي‌‌توان از عناصر نايابي نظير هليوم-۳ بهره برد كه در پوسته‌‌ي ماه فراوان است. اگر تصميم كشورهايي نظير چين در استخراج و انتقال اين ايزوتوپ به زمين محقق شود، وابستگي ما به سوخت‌هاي فسيلي كاملاً از بين خواهد رفت.

موارد يادشده چگونه مي‌‌توانند اقتصاد را در صنعت فضايي متحول كنند؟ هم‌‌اكنون شركت‌هايي مانند Planetary Resources، Moon Express،  Deep Space Industries و Asterank در حال مطالعه اين فرصت‌ها هستند و پژوهشگران نيز مطالعه مسائل مربوط به حقوق مالكيت، بهره‌برداري و مشاركت در اين نوع عمليات را آغاز كرده‌‌اند.

خطرات ناشي از زباله‌‌هاي فضايي

اگر فيلم «جاذبه» يا Gravity را ديده باشيد؛ به خاطر داريد كه صحنه‌‌ي اول فيلم با انفجار ماهواره‌‌ي روسي آغاز مي‌‌شود كه با يك واكنش زنجيره‌‌اي از برخورد‌‌هاي زباله‌‌هاي فضايي، به نابودي شاتل فضايي، تلسكوپ هابل و بخشي از ايستگاه فضايي بين‌المللي ختم مي‌‌شود. اين زنجيره از اتفاقات، با اينكه آن‌‌چنان كه در فيلم مي‌بينيد، چندان محتمل نيست؛ ولي يك پديده‌‌ي كاملاً واقعي است. در حقيقت، در سال ۲۰۱۳ يك ماهواره‌‌ي روسي در اثر برخورد با بقاياي حاصل از انفجار يك ماهواره‌‌‌‌ي چيني متلاشي شد. اين پديده كه به‌‌عنوان اثر كسلر شناخته مي‌شود، يادآور خطر برخورد با بيش از ۵۰۰ هزار زباله‌‌ي فضايي در مدار زمين بوده و به‌‌تازگي مورد توجه سياست‌‌هاي هواوفضاي كشورها نيز قرار گرفته است. چگونه مي‌‌‌توان اين خطر را كاهش داد؟ مطالعه اثرات زيست‌محيطي صنعت فضايي و نيز اعمال روش‌‌هاي عمليات پايدار همچنان موضوعاتي هستند كه نياز به مطالعه بيشتري دارند.

مدل رايانه‌اي مربوط به مكان اشيا معلق در مدار زمين؛ ۹۵ درصد از اين اشيا درواقع زباله‌هاي فضايي هستند. نقاط سفيدي كه در تصوير مي‌بينيد، درواقع موقعيت فضايي اشيا را نشان مي‌دهد كه براي ديد بهتر، اندازه‌ي آن‌ها بزرگنمايي شده است.

قدم بعدي چيست؟

فضا در حال تبديل‌شدن به محل جديدي براي شروع كسب‌وكارهاي نو است. امروزه شركت‌هايي وجود دارند كه تداركات لازم براي بارگيري ماژول‌‌هاي سفارشي شما را روي يك راكت فضايي فراهم مي‌كنند؛ شركت‌هايي وجود دارند كه موشك‌ها را به مقصد ايستگاه فضايي بين‌المللي پرتاب مي‌‌كنند و نيز شركت‌‌هاي ديگري نيز آماده‌‌اند تا بعد از رسيدن ماژول‌ها به مقصد، عمليات جايگزيني محموله را انجام دهند.

قدم بعدي چيست؟ همان‌‌طور كه هر كسي ممكن است حدس بزند؛ همه‌‌ي نشانه‌ها حاكي از آن است كه اين صنعت جديد به حركت خود ادامه خواهد داد و مسلما يك پيشرفت بزرگ در تكنولوژي مي‌تواند سرعت اين حركت را چند برابر كند؛ اما قدم بعدي اين صنعت به انديشه متخصصين مي‌‌رسد كاوش در نقاط دورتر از زمين (شامل ماه، سيارك‌‌ها يا مريخ) باشد. به‌‌سختي مي‌‌توان باور كرد كه اسپيس ايكس تنها طي ۱۰ سال توانسته به اين پرتاب‌‌هاي موفق دست يابد. امروزه يك بخش خصوصي فعال متشكل از مجموعه‌‌اي از شركت‌هاست كه در همه‌‌ي زمينه‌‌ها از سفينه‌‌ي تجاري و نيروي محركه راكت گرفته تا استخراج‌‌هاي فضايي و توليد مواد غذايي فعاليت مي‌كنند. مرحله‌‌ي بعدي، احتمالا تلاش براي يكپارچه كردن شيوه‌هاي اين كسب‌وكار و بلوغ صنعت فضايي خواهد بود.

در حالي كه امروز مي‌‌توانيم يك عينك واقعيت مجازي به چشم بزنيم و با نگاه به اطراف، جزئيات سطح مريخ را از دريچه‌‌ي اين فناوري ببينيم؛ كسي چه مي‌داند، شايد ۱۰ سال ديگر در چنين روزي روي سطح واقعي مريخ ايستاده باشيم و اين سياره‌ي سرخ را از دريچه‌‌ي چشمان واقعي خود نظاره كنيم.