سفر به ماه کار سادهای نیست. ماه، به عنوان قمر طبیعی زمین، به طور متوسط در فاصله ۳۸۴,۴۰۰ کیلومتری (۲۳۸,۸۵۵ مایل) از زمین قرار دارد. پس، از لحظه پرتاب فضاپیما، چه مدت طول میکشد تا به نزدیکترین همسایه ما برسد؟
بر اساس مأموریتهای قمری دهههای گذشته، مدت زمان سفر به ماه بین حدود هشت ساعت تا ۴.۵ ماه متغیر است. سریعترین فضاپیمای ساخته شده توسط انسان که از کنار ماه عبور کرده، کاوشگر New Horizons ناسا بود که در سال ۱۳۸۴ برای مطالعه پلوتو پرتاب شد؛ این فضاپیما ۸ ساعت و ۳۵ دقیقه پس از پرتاب از کنار ماه عبور کرد.
اما برای مأموریتهایی که مقصدشان ماه است، سفر کمی طولانیتر میشود. در سال ۱۳۳۷، در اولین مأموریت ماه بشر، فضاپیمای Luna 1 اتحاد جماهیر شوروی در مدت ۳۴ ساعت به ماه رسید. این مأموریت بدون سرنشین قرار بود با سطح ماه برخورد کند، اما فضاپیما از مسیر منحرف شد و از فاصله ۵,۹۹۵ کیلومتری (۳,۷۲۵ مایلی) ماه گذر کرد. این فضاپیما پس از تمام شدن باتریها، ارسال سیگنال را متوقف کرد و همچنان در فضای میانسیارهای سرگردان است.
در سال ۱۳۴۷، زمانی که فضانوردان واقعاً روی ماه فرود آمدند، سفر خدمه آپولو ۱۱ از زمان پرتاب تا اولین گام نیل آرمسترانگ روی ماه، ۱۰۹ ساعت و ۴۲ دقیقه طول کشید.
دلایل این تفاوت در زمان سفر به ماه به عوامل زیادی بستگی دارد، اما یکی از مهمترین آنها میزان سوخت مصرفی است. مهندسان دریافتند که استفاده کمتر از سوخت در یک مأموریت قمری میتواند مدت زمان بیشتری ببرد، اما باز هم کار را انجام میدهد. این کار با استفاده از نیروهای گرانشی طبیعی اجرام آسمانی، مانند زمین و ماه، برای هدایت فضاپیما در یک مسیر طولانیتر امکانپذیر است.
برای مثال، در سال ۱۳۹۷، اسرائیل یک فضاپیمای بدون سرنشین به نام Beresheet را برای فرود روی ماه فرستاد. پس از پرتاب، این فضاپیما حدود شش هفته در مدارهایی بهتدریج بزرگتر به دور زمین گردش کرد تا شتاب کافی برای حرکت به سمت ماه به دست آورد. اگرچه به ماه رسید، اما تیم سازنده، سازمان SpaceIL، موفق به فرود نشد و Beresheet پس از ۴۸ روز به سطح ماه برخورد کرد و هزاران “خرچنگ خزهای” میکروسکوپی را روی ماه پخش کرد.
طولانیترین سفر به ماه متعلق به کاوشگر CAPSTONE ناسا است، یک ماهواره کوچک ۲۵ کیلوگرمی که در سال ۱۴۰۰ پس از ۴.۵ ماه و چندین دور گردش به دور زمین، وارد مدار ماه شد. این فضاپیما برای آزمایش مداری طراحی شد که ناسا قصد دارد از آن برای پایگاه فضایی Gateway استفاده کند.
صرف نظر از مسیر، هر مأموریت قمری چندین مرحله اساسی را طی میکند. بین ۶۰ تا ۹۰ درصد وزن اولیه هر مأموریت فضایی به سوخت اختصاص دارد تا فضاپیما بتواند از گرانش زمین خارج شده و وارد فضا شود. پس از ورود به مدار، فضاپیما باید با حداقل سوخت ممکن، مسیر بهینهای به سمت هدف خود داشته باشد، چرا که اضافه کردن سوخت بیشتر، فضاپیما را سنگینتر و گرانتر میکند.
در نهایت، فضاپیما نیاز به استفاده از سوخت بیشتری برای خروج از مدار زمین و حرکت به سمت مقصد دارد. سرعت فضاپیماها در طول مسیر معمولاً مشابه است، اما جایی که Luna 1 مسیری مستقیم داشت، آپولو ۱۱ به مسیر مداری دقیقتری نیاز داشت که باعث افزایش زمان سفر شد. این مسیر باید فضاپیما را نه مستقیماً به ماه، بلکه به نزدیک آن هدایت میکرد تا در مدار ماه قرار گیرد و سرعتی امن برای پرتاب و دریافت فرودگر داشته باشد.
آپولو ۱۱ حدود ۴.۵ روز طول کشید تا به ماه برسد که دلایل دیگری نیز داشت. به عنوان مثال، نیاز به انجام مانورهای متعدد و بررسی سیستمهای هدایت و ناوبری پیش از خروج از گرانش زمین بود.
به گفته گرتچن بندیکس، استاد مرکز علوم و فناوری فضایی دانشگاه کرتین استرالیا: «پس از خروج از تأثیر اصلی گرانش زمین، تنها اصلاحات جزئی مداری لازم است، بنابراین سوخت کمتری نیاز است. گرانش همه کارها را انجام میدهد – گرانش ماه هر جرمی که پرتاب شده را به سمت خود میکشد.»
اما مدت زمان سفر به ماه به عوامل دیگری نیز بستگی دارد. به گفته مارک بلانتون، مدیر تحلیل مأموریت Moon to Mars در ناسا: «یکی از مهمترین عوامل، هدف مأموریت است. مأموریتها یا سازمانها ظرفیت موشکها و توانایی آنها در حمل فضاپیما را ارزیابی میکنند. این تواناییها و اهداف مأموریت اندازه فضاپیما را تعیین میکنند – مثلاً اینکه آیا ابزار علمی است یا مأموریت سرنشیندار.»
او افزود: «با در نظر گرفتن همه این محدودیتها، میتوان مسیر بهینه را طراحی کرد و این مسیر تعداد مدارهای زمین را برای تنظیم هندسه یا مسیر خاص تعیین میکند.»
بنابراین، مانند همه چیزهای مرتبط با فضاپیما و پروازهای فضایی، محاسبات دقیق درباره اندازه فضاپیما، تعداد خدمه، تخصیص سوخت و هر جزئیات دیگری میتواند بر مدت زمان سفر به ماه تأثیر بگذارد.
