غزو الفضاء

الهبوط على سطح القمر 

 هو وصول مركبة فضائية إلى سطح القمر. وهذا يشمل البعثات المأهولة وغير المأهولة (الروبوتية) على حد سواء. وكانت أول مركبة من صُنع الإنسان تصل إلى سطح القمر هي المركبة الفضائية لونا 2 التابعة للاتحاد السوفيتي في 13 سبتمبر 1959.^[3]

وكانت المهمة "البعثة" أبولو 11 التابعة للولايات المتحدة هي أول مهمة مأهولة تهبط على سطح القمر في 20 يوليو 1969.^[4] كانت هناك ست حالات هبوط مأهول نفذتها الولايات المتحدة (بين عامي 1969 و1972) والعديد من حالات الهبوط غير المأهول، على الرغم من أنه لم تحدث أي حالة هبوط سهل منذ 1976.

حالات الهبوط غير المأهول

لقد أرسلت عدة دول العديد من المركبات الفضائية إلى سطح القمر. وقام الاتحاد السوفيتي بإجراء أول هبوط له على سطح القمر في عام 1959 من خلال هبوط المركبة الفضائية لونا 2 بسرعة عالية على سطح القمر، وهو إنجاز تكرر في عام 1962 من قِبل الأمريكيين من خلال المركبة الفضائية رينجر 4. خلال فترة الحرب الباردة، كان السباق للوصول إلى سطح القمر أولاً مع الحصول على قدرات خاصة أحد أبرز مظاهر سباق الفضاء.وأنزلت دول أخرى مؤخرًا مركبات فضائية على سطح القمر بسرعات تبلغ حوالي (8,000 كم/ساعة) miles per hour‎‏ 5,000، غالبًا في مواقع دقيقة ومخطط لها. وعادة كانت هذه مركبات مدارية قمرية في نهاية أعمارها الافتراضية نظرًا لأن قِدم النظام لم يعد قادرًا على التغلب على الاختلالات الصادرة عن تركيز الكتلة للحفاظ على مدارها. وهبطت المركبة المدارية القمرية اليابانية هايتن على سطح القمر في 10 إبريل 1993. وأجرت وكالة الفضاء الأوروبية عملية هبوط خاضعة للتحكم مع المركبة المدارية الخاصة بها سمارت-1 في 3 سبتمبر 2006.وأجرت وكالة الفضاء الهندية اي اس ار او عملية هبوط خاضعة للتحكم باستخدام مسبار "ام اي بي" في 14 نوفمبر 2008. وبرز مسبار "MIP" باعتباره مسبارًا مقذوفًا من المركبة المدارية القمرية الهندية Chandrayaan-1 وبإجراء تجارب استشعار عن بُعد أثناء هبوطه على سطح القمر. وقد فُقد الاتصال اللاسلكي مع المركبة Chadrayaan-1 وكان من المتوقع أن تهبط أيضًا على سطح القمر في أواخر 2011 أو أوائل 2012. وفي الآونة الأخيرة، أجرت المركبة المدارية القمرية الصينية Chang'e 1 عملية هبوط خاضعة للتحكم على سطح القمر في 1 مارس 2009.فقط ثماني عشرة مركب فضائية استخدمت صواريخ كابحة للحفاظ على هبوطها على سطح القمر وإجراء عمليات علمية على سطح القمر - ست من هذه المركبات كانت مأهولة بينما اثنتا عشرة منها كانت مزودة بروبوتات، وقد تم إطلاق جميع المركبات إما من قِبل السوفييت أو الأمريكيين خلال الفترة ما بين عامي 1966 و1976.^{[بحاجة لمصدر]} وأنجز الاتحاد السوفيتي أول عملية هبوط لين له والتقط الصور الأولى من سطح القمر باستخدام كاميرات مخصصة لمقاومة الصدمات خلال بعثتي لونا 9 ولونا 13. ثم تبعهم الأمريكيون بخمس بعثات للهبوط اللين ضمن سيرفيور وست بعثات مأهولة ضمن برنامج أبولو.وعقب عمليات الهبوط المزودة ببشر ضمن برنامج أبولو التي قام بها الأمريكان، أنجز الاتحاد السوفيتي لاحقًا مهام لإعادة عينات من تربة القمر عبر عمليات الهبوط للمركبات الفضائية غير المأهولة لونا 16 ولونا 20 ولونا 24 على سطح القمر؛ وكانت مهام مركبة الفضاء لونا 17 ومركبة الفضاء لونا 21 من المهام الناجحة غير المأهولة. علاوة على ذلك، مهمة لونا 23 السوفيتية، التي هبطت بنجاح ولكن فشلت أجهزتها العلمية، أو سيرفيور 4 الأمريكية، التي فُقد الاتصال اللاسلكي بها تمامًا فقط قبل لحظات من عملية الهبوط اللين الآلي.

عمليات هبوط الإنسان على سطح القمر

لقد هبط ما مجموعه اثنى عشر رجلاً على سطح القمر. وتم إنجاز هذا من قِبل اثنين من رواد الفضاء الأمريكيين الذين سافروا على متن كبسولة هبوط على سطح القمر على كل رحلة من رحلات ناسا عبر فترة زمنية ممتدة على مدار 41 شهرًا بدأت من 21 يوليو 1969 بالتوقيت العالمي المنسق، مع نيل أرمسترونج وباز ألدرين (Buzz Aldrin) على متن الرحلة أبولو 11، وانتهاءً في 14 ديسمبر 1972 بالتوقيت العالمي المنسق مع جين جيرنان (Gene Cernan) وجاك شميت (Jack Schmitt) على متن الرحلة أبولو 17 (حيث يُعتبر جيرنان آخر من غادر سطح القمر).وكان يوجد على متن جميع رحلات أبولو عضو ثالث من الطاقم الذي كان يبقى على متن المركبة في وحدة القيادة. وكان يوجد بآخر ثلاث مهام مركبة استكشاف لزيادة التنقل.

الخلفية العلمية

من أجل الذهاب إلى القمر، يتعين على المركبة الفضائية أولاً أن تخرج من حقل الجاذبية الخاص بالأرض. والسبيل العملي الوحيد لتحقيق هذا هو باستخدام صاروخ. وعلى عكس المركبات المحمولة جوًا الأخرى مثل المناطيد أو الطائرات النفاثة، فإن الصاروخ عبارة عن شكل معروف من أشكال الدفع الذي يمكنه الاستمرار في زيادة سرعته على ارتفاعاتعالية في الفضاء خارج الغلاف الجوي للأرض.وعند الاقتراب من القمر المستهدف، سوف يتم انجذاب المركبة الفضائية بصورة أقرب إلى سطح القمر بسرعات متزايدة بسبب الجاذبية. ومن أجل الهبوط السليم، يجب أن تكون المركبة الفضائية إما مجهزة لمقاومة صدمات "الهبوط القاسي" لأقل من (160 كم/ساعة) miles per hour‎‏ 100 (غير ممكن في حالة وجود بشر)، أو يجب أن تتباطأ على نحو كافٍ بالنسبة "للهبوط السهل" بسرعة ضئيلة عند التلامس. وقد فشلت المحاولات الثلاث الأولى من قِبل الأمريكيين للقيام بهبوط صعب ناجح على سطح القمر باستخدام حزمة مقياس زلازل مجهزة لتحمل الصدمات في عام 1962.^[5]وحقق السوفييت إنجازًا مهمًا للهبوط الصعب على سطح القمر باستخدام كاميرا مجهزة لتحمل الصدمات في عام 1966، وعقب ذلك بشهور فقط أول هبوط سهل على سطح القمر بدون بشر قام به الأمريكيون. وتعادل سرعة الإفلات للقمر المستهدف تقريبًا سرعة الهبوط التصادمي على سطحه، وبالتالي فإنها تكون إجمالي السرعة التي يجب أن تحدث من قوة الجاذبية للقمر المستهدف بالنسبة للهبوط السهل. وبالنسبة لقمر الأرض، فإن هذا الرقم هو ‏2.38 kilometres per second (1.48 mi/s)‏.‏^[6]وعادة ما يتم هذا التغير في السرعة (المشار إليها باسم delta-v) بواسطة أحد صواريخ الهبوط، الذي يجب حمله إلى الفضاء بواسطة مركبة الإطلاق الأصلية كجزء من المركبة الفضائية بشكل عام. ويُستثنى من ذلك الهبوط السهل على سطح القمر على تيتان الذي تم إجراؤه من قِبل مسبار هيوجينز في عام 2005. وباعتباره القمر الوحيد الذي لديه غلاف جوي، يمكن إنجاز عمليات الهبوط على قمر تيتان باستخدام تقنيات الدخول إلى الغلاف الجوي التي عادة ما تكون أخف وزنًا من الصاروخ الذي يتمتع بنفس القدرات.ونجح السوفييت في القيام بأول هبوط اضطراري على سطح القمر في عام 1959.^[7] وقد تحدث حالات الهبوط الاضطراري ^[8] بسبب وجود خلل في المركبة الفضائية أو يمكن الترتيب لها عمدًا للمركبات التي ليس لديها صاروخ هبوط على متنها. كانت هناك العديد من التصادمات على سطح القمر، وغالبًا ما يتم التحكم في مسار رحلتها للتصادم في مواقع دقيقة على سطح القمر. على سبيل المثال، خلال برنامج أبولو، تم اصطدام المرحلة الثالثة من S-IVB صاروخ القمر ساتورن 5 وكذلك مرحلة الصعود لكبسولة الهبوط على سطح القمر عمدًا بالقمر عدة مرات لتوفير قياس الصدمات باعتبارها زلزالاً قمريًا على أجهزة قياس الزلازل التي تُركت على سطح القمر. ومثل هذه الصدمات كانت مفيدة في رسم خرائط البنية الداخلية للقمر.وللعودة إلى الأرض، يتعين التغلب على سرعة الإفلات من القمر حتى يتسنى للمركبة الفضائية الإفلات من حقل الجاذبية الخاص بالقمر. ويجب استخدام الصواريخ لمغادرة القمر والعودة إلى الفضاء. وعند الوصول إلى الأرض، تُستخدم تقنيات الدخول إلى المجال الجوي لامتصاص الطاقة الحركية للمركبة الفضائية العائدة وتقليل سرعتها للهبوط الآمن.^{[بحاجة لمصدر]} وهذه الوظائف تعقد بشكل كبير مهمة الهبوط على القمر وتؤدي إلى العديد من الاعتبارات التشغيلية الإضافية. ويجب أولاً حمل صاروخ مغادرة القمر إلى سطح القمر عن طريق صاروخ الهبوط على سطح القمر، وهو الأمر الذي يزيد من الحجم المطلوب لصاروخ الهبوط على سطح القمر. ويتعين في المقابل رفع صاروخ مغادرة القمر وصاروخ الهبوط على سطح القمر الأكبر حجمًا وأي معدات لدخول الغلاف الجوي للأرض مثل الدروع الحرارية والمظلاتبواسطة مركبة الإطلاق الأصلية، الأمر الذي يزيد بشكل كبير من حجمها إلى درجة كبيرة ومانعة تقريبًا. وهذا يتطلب تحقيق الاستفادة المثلى من تحجيم المراحل في مركبة الإطلاق وكذلك النظر في استخدام ملتقى الفضاء بين مركبات فضائية متعددة.^{[بحاجة لمصدر]}

الرحلات القمرية السوفيتية المبكرة غير المزودة بآدميين (1958-1966)

عقب انهيار الاتحاد السوفيتي في عام 1991 تم الكشف عن سجلات تاريخية للسماح بإجراء محاسبة حقيقية للجهود السوفيتية لاستكشاف القمر. وعلى عكس التقاليد الأمريكية المتمثلة في تعيين اسم معين للمهمة قبل الإطلاق، كان السوفييت يعينون رقمًا عامًا لمهمة "لونا" فقط إذا أدت عملية الإطلاق إلى خروج المركبة الفضائية من مدار الأرض. وكان للسياسة أثر في إخفاء إخفاقات السوفييت بشأن الصور التي تم التقاطها للقمر عن الرأي العام. إذا فشلت المحاولة في مدار الأرض قبل المغادرة إلى القمر، كان في كثير من الأحيان (وليس دائمًا) يُعطى لها رقم مهمة لمدار الأرض باستخدام القمر الصناعي "سبوتنيك" أو "كوزموس" لإخفاء الغرض منها. ولم يتم إطلاقًا الإفصاح عن الإنفجارات التي تحدث في عمليات الإطلاق.

الرحلات القمرية الأمريكية المبكرة غير المزودة بآدميين (1958-1965)

على النقيض من الانتصارات السوفيتية في مجال استكشاف القمر في عام 1959، فقد استعصى النجاح على الجهود الأمريكية الأولى للوصول إلى القمر من خلال برامج بايونير وبرامج رينجر. فقد فشلت خمس عشرة مهمة أمريكية إلى القمر بدون آدميين على مدى ست سنوات من عام 1958 إلى 1964 في إنجاز مهام التصوير الفوتوغرافي الأساسية؛^[9][10] ومع ذلك، نجحت المركبات الفضائية رينجر 4 و6 في تكرار الهبوط على القمر الذي نجح فيه السوفييت كجزء من مهامهم الثانوية.^[11][12]وتضمنت حالات الفشل ثلاث محاولات أمريكية^[5][11][13] في عام 1962 لإنزال حزم صغيرة لأجهزة قياس الزلازل تم إطلاقها من قِبل المركبة الفضائية الرئيسية رينجر. وكان الغرض من هذه الحزم السطحية هو استخدام صواريخ كابحة للحفاظ على عملية الهبوط، بعكس المركبة الرئيسية، التي تم تصميمها للاصطدام عمدًا بالسطح. ونجحت آخر ثلاث مسابر للمركبة الفضائية رينجر في إنجاز مهام تصويرية لاستطلاع القمر بارتفاعات شاهقة خلال التصادم المتعمد بين 2.62 and 2.68 kilometres per second (9,400 ‮و‬ 9,600 ‮كم/ساعة‬) ^[14][15][16]