برنامه ریزی و مدیریت فعالیت های فضایی

ازعوامل کلیدی موفقیت نهایی برنامه های فضایی ایالات متحده، برنامه ریزی تمرکز یافته بود. در سال 1958 ، یک آژانس فضایی غیر نظامی به نام هوانوردی و کیهان پژوهی ملی، ناسا، (National Aeronautics and Space Administration (NASA)) تاسیس شد. ناسا گروه های مختلف ازمحققان هوانوردی و آزمایشگاه های علوم فضایی ارتش را جذب کرد. تشکیلات ناسا کمک نمود تا یک توافق پیش برنده در میان اعضای فعال در این زمینه از جمله شعبات ارتش، دانشگاه ها، صنایع هوانوردی و سیاست مداران ایجاد شود.

از سوی دیگر، فعالیت های فضایی شوروی تحت هماهنگی کامل با کمیسیون های ویژه اجرایی بود. تلاش این کمیسیون ها بر این بود که بخش های فضایی مختلف از جمله ارتش، گروه های صنعتی، کارشناسان و دانشمندان را به یکدیگر مرتبط کند. ولی تلاش آنها در جهت ایجاد هماهنگی، برای مواجه شدن با معضلات نبرد فضایی کافی نبود.

کاوشگرها

کاوشگر وسیله ای بدون سرنشین است که برای کاوش های فضایی به فضا فرستاده می شود. یک کاوشگر ممکن است در فواصل دوردست در فضا انجام ماموریت نماید یا ممکن است دور یک سیاره یا قمر گردش کند و یا بر روی سطح آنها فرود آید. ممکن است یک سفر یک طرفه انجام دهد و یا ممکن است نمونه ها و اطلاعاتی را با خود به زمین بازگرداند. بیشتر کاوشگرها اطلاعات را از طریق رادیو در پروسه ای با نام تلمتری (telemetry) به زمین ارسال می کنند.

ماه نورد ها و کاوشگرها یی که بر سطح مقصد فرود می آیند بر اساس نحوه فرودشان طبقه بندی می شوند. گروهی که در هنگام نزدیک شدن به جرم مورد نظر، از سرعت خود نمی کاهند(Impact vehicles). گروهی به تجهیزاتی شبیه به تشک بادی مجهزند که موجب کاهش شدت برخورد می شوند(Hard-landers). گروهی به آرامی و با سرعتی بسیار اندک به سطح مورد نظر می رسند(Soft-landers). گروهی نیز به داخل سطح جرم مورد نظر نفوذ می کنند(Penetrator).

چگونه یک کاوشگر ماموریت خود را انجام می دهد

کاوشگرها به روش های متعددی به تحقیق در فضا می پردازند. یک کاوشگر مشاهداتی را از دما، پرتوها و اجرام فضایی انجام می دهد. یک کاوشگر تنها اجرام نزدیک به خود را مشاهده می کند. به علاوه، یک کاوشگر می تواند مواد و اشیائی را از زمین به فضا برده تا دانشمندان بتوانند تاثیرات را بر روی آن بررسی کنند. یک کاوشگر ممکن است آزمایشاتی را در فضای پیرامون خود انجام  دهد، برای مثال موادی شیمیایی را در فضا آزاد کند و یا به حفاری بپردازد. نهایتا حرکت یک کاوشگر این امکان را به مرکز کنترل در زمین می دهد تا بتوانند موقعیت کاوشگر را تعیین کنند. تغییرات در مسیر و سرعت می تواند اطلاعاتی در مورد چگالی جوی و مراکز گرانش را در اختیار قرار دهد.

اولین کاوش های بدون سرنشین

در اوایل 1940 ، راکت هایی تجهیزات علمی را با خود حمل می کردند و آنها را تا بالای اتمسفر در مجاورت فضا  می بردند. آنها پدیده های زیادی را کشف کردند و اولین عکس های هوایی از زمین را گرفتند.

سال 1957 با  پرتاب اسپاتنیک 1 عصر فضا آغاز شد. اسپاتنیک 1 تجهیزات علمی و فرستنده های اندکی را با خود همراه داشت ولی راه گشای فضاپیماهایی بود که بعدها به فضا فرستاده و مشغول تحقیقات شدند.

بسیاری از ماهواره های اولیه مسیرهای نقشه بندی نشده در فضا را کاوش می کردند. در اواخردهه 60 و ابتدای دهه 70 ، ماهواره اکسپلورر(Explorer) ایالات متحده و ماهواره کوسموس (Kosmos) جماهیر شوروی فضای بین زمین و ماه را آنالیز نمودند. ماهواره های پگاسوس (Pegasus) ایالات متحده شدت ضربات ناشی از برخورد ذرات فضایی را ثبت نمودند.  در اوایل دهه 80 ماهواره های پروگنوز(Prognoz) شوروی مطالعاتی بر روی خورشید انجام دادند.

کاوشگرهای ماه نورد

در سال 1958 ، ایالات متحده و شوروی شروع به ارسال کاوشگرهایی به سوی ماه نمودند. اولین کاوشگری که توانست به سطح ماه نزدیک شود لونا 1 بود که در تاریخ 2 ژانویه 1959 توسط شوروی ارسال شد. این ماهواره پس از عبور از منطقه ای حدود 6000 کیلومتر(3700 مایل) از ماه، به مداری به دور خورشید رفت. ایالات متحده نیز دو ماه بعد کاوشگر پایونیر 4 (Pioneer 4) را هدایت نمود. کاوشگر لونا 2 شوروی که در تاریخ 12 سپتامبر 1959 ارسال شد اولین کاوشگری بود که سطح ماه را لمس کرد. یک ماه بعد، لونا 3 با گردش در پشت ماه موفق به گرفتن عکس از قسمت مخفی ماه شد.

در سال 1963 اتحاد جماهیر شوروی آزمایشاتی را در مورد ماه نوردهای "هارد لندرز" آغاز کرد. پس از شکست های پیاپی سرانجام آنها موفق شدند در ژانویه 1966لونا 9 را ارسال کنند. ایالات متحده مجموعه ای ازفرودهای موفقیت آمیز "سافت لندرز" را در سال 1966 آغاز کرد. بین سالهای 1970و 1972، سه کاوشگر شوروی نمونه هایی از خاک ماه را در کپسول هایی کوچک به زمین آوردند و دو تا از آنها خودروهای کنترل از راه دوری را به نام  لونخود (Lunokhod) به ماه فرستادند.  

در ابتدای سال 1966، ایالات متحده پنج کاوشگر را به مداری به دور ماه فرستاد تا از سطح ماه عکسبرداری کنند. این کاوشگرها وجود غیرعادی مناطقی با گرانش بیشتر در سطح گرانشی ماه که در اثر تجمع مواد سنگین در زیر دریاهای ماه ایجاد شده اند را  آشکار ساختند. به این مناطق مسکونز (mascons) می گویند که مخفف واژه mass concentrations به معنی "غلظت جرم" می باشد. اگر وجود "مسکونز" کشف نشده بود فضانوردانی که در ماموریت های آپولو به ماه رفتند با مشکل مواجه می شدند. 

کاوشگر آمریکایی کلمنتاین (Clementine) از فوریه تا ماه می 1994 به دور ماه چرخید. این کاوشگر تصاویر بسیاری را از ماه تهیه نمود. به علاوه "کلمنتاین" ارتفاعات و عمق دره ها و دهانه آتشفشان ها  را اندازه گیری و اطلاعات مربوط به "مسکونز" را جمع آوری نمود. از ژانویه 1998 تا جولای 1999، کاوشگر دیگر آمریکا با نام لونار پروسپکتور (Lunar Prospector) حول قطب های ماه به گردش در آمد. این کاوشگر مدارک محکمی مبنی بر وجود مقادیر زیادی آب یخ زده همراه با خاک در هر دو قطب ماه به دست آورد.

کاوشگر اسمارت 1 (SMART-1) د رنوامبر 2004 به مدار حول ماه فرستاده شد. این کاوشگر توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) وابسته به  اتحادیه اروپا ساخته و ارسال شد. تجهیزات این کاوشگر به منظور انجام مطالعات مقدماتی درباره خواستگاه ماه و هدایت کردن تحقیقاتی کامل درباره عناصر شیمیایی موجود در سطح ماه، طراحی شد.

کاوشگرهای خورشیدی

اوایل سال 1965، ایالات متحده مجموعه ای از کاوشگرهای پیش قدم در گردش به دور خورشید را به منظور مطالعه درباره اشعه های خورشیدی ارسال نمود. خیلی از این کاوشگرها به مدت بیش از بیست سال به ماموریت خود ادامه دادند.

در سال 1974 و 1976، ایالات متحده دو کاوشگرهلیوس (Helios) ساخت آلمان را ارسال نمود. این کاوشگرها برای اندازه گیری پرتوهای خورشیدی وارد مدار عطارد شدند. کاوشگر یولیسس (Ulysses) در سال 1990 توسط ایالات متحده و ESA  به فضا ارسال شد. در سال 1994، "یولیسس" اولین کاوشگری بود که توانست خورشید را از مداری بر فراز قطب های آن مشاهده نماید.

کاوشگرهای مریخ

اتحاد جماهیر شوروی در سال 1960اولین کاوشگرها با هدف سیاره ای دیگر یعنی مریخ را ارسال نمود. البته هیچ کدام به مدار نرسیدند. پس از شکست های فراوان شوروی، ایالات متحده دو کاوشگر مارینر(Mariner) را در سال 1964 به سمت مریخ ارسال کرد. در 14 جولای 1965، "مارینر4"  توانست بر فراز مریخ پرواز کند و تصاویر و اندازه گیری های بسیار حائز اهمیتی را تهیه نماید. این کاوشگر نشان داد که اتمسفر سیاره نازک تر از آن است که انتظار می رفت و سطح آن با سطح ماه مشابهت دارد.

در 1971، کاوشگر شوروی به نام "مارس3" کپسولی را به سطح ماه انداخت و اولین فرود "سافت لندینگ" بر سطح مریخ را به انجام رساند. البته این کپسول نتوانست اطلاعات قابل استفاده ای تهیه و ارسال کند. در همان سال، کاوشگر امریکایی "مارینر9" به مریخ رسید و عکس هایی از سراسر سطح این سیاره تهیه نمود. "مارینر9" همچنین تصاویری از دو قمر کوچک مریخ، فوبوس (Phobos) و دیموس (Deimos) تهیه نمود.

دو کاوشگر امریکا، "وایکینگ 1" و "وایکینگ 2" در سال 1976، در سیاره مریخ فرود آمدند و سالها آب و هوای مریخ را اندازه گیری کردند و آزمایشات پیچیده ای را برای کشف آثار حیات، هدایت نمودند.

در1992، ایالات متحده کاوشگر مشاهده گر مریخ (Mars Observer) را ارسال نمود. در 1993، تماس کاوشگر با ناسا  سه روز قبل از رسیدن کاوشگر به مدار، قطع شد. ارتباط هرگز برقرار نشد و به این ترتیب این کاوشگر مفقود شد.

ایالات متحده، کاوشگر پتفایندر (Pathfinder) را در دسامبر 1996 ارسال کرد. در 4 جولای 1997، کاوشگر در سطح مریخ فرود آمد. دو روز بعد، خودروی شش چرخه ای با نام سوجورنر (Sojourner) به کمک یک سطح شیب دار از کاوشگر به مریخ فرستاده شد. طول این خودرو23/62 سانتیمتر، عرض آن 5/47 سانتیمتر و ارتفاع آن 68/27 سانتیمتر بود. وزن آن نیز معادل 5/11کیلوگرم در زمین بود.

این خودرو مجهز به دستگاهی با نام طیف سنج اشعه ایکس آلفا پروتون، به منظور جمع آوری اطلاعات درباره ساختار شیمیایی خاک و سنگ های مریخ بود. "سوجورنر" این اطلاعات را به "پتفایندر" ارسال و این کاوشگر آنها را به زمین می فرستاد.

دانشمندان در زمین "سوجورنر" را کنترل می کردند. ولی از آنجاییکه رسیدن سیگنال های رادیویی از زمین تا مریخ 10 دقیقه طول می کشد، دانشمندان نمی توانستند که به طور زنده و در زمان واقعی خودرو را کنترل کنند به همین دلیل برای جلوگیری از به مخاطره افتادن خودرو دستگاه های اتوماتیکی در آن جاسازی شده بود.

در 1996، ایالات متحده کاوشگری را به نام پیمایشگر مریخ (Mars Global Surveyor) به منظور نقشه برداری از سطح سیاره ارسال کرد. این کاوشگر از یک دستگاه لیزر برای تشخیص برآمدگی ها و ارتفاعات مریخی استفاده می کرد. با دقت این دستگاه، نقشه ای به دست آمد که ارتفاعات با حداقل بلندی یک متر در آن مشخص شده است. نوع دیگری ازتجهیزات، ترکیب مواد معدنی در سطح سیاره را مشخص می نمود. یک دوربین نیز وجود لایه هایی از رسوبات که احتمالا در آب مایع تشکیل شده بودند و آبگذرهایی که به نظر می رسید توسط جریان آب ایجاد شده اند را فاش نمود.

در سال 2001، ایالات متحده کاوشگر ادیسه مریخ (Mars Odyssey) را به این سیاره فرستاد. این کاوشگر تجهیزاتی را با خود همراه داشت که بتواند به شناسایی مواد معدنی موجود در سطح سیاره کمک کند، مدارکی برای وجود آب و یخ در لایه های زیرین سیاره پیدا کند و میزان اشعه های مضر برای حضور انسان بر روی مریخ را اندازه گیری نماید. در سال 2002، "ادیسه مریخ" مقادیر زیادی یخ در سطحی حدود یک متر در نزدیکی قطب جنوب سیاره کشف نمود.

در سال 2003، یک کاوشگر از ESA و دو کاوشگر از ایالات متحده به مریخ ارسال شدند. مارس اکسپرس (Mars Express) که ESA آنرا در دسامبر 2003 به مریخ فرستاد، تصاویر شگفت آوری از سطح این سیاره به زمین فرستاد، حضور یخ آب در نزدیکی قطب جنوب سیاره را تائید کرد و در اتمسفر مریخ متان را ، که دلیلی بر وجود حیات است، کشف نمود. "مارس اکسپرس" یک لندر به نام بیگل2 (Beagle 2) نیز با خود برای فرود در سطح مریخ به همراه داشت که نتوانست به درستی فرود آید و مفقود شد.

ایالات متحده دو روبات مریخ نورد به نام های مستعار اسپیریت (Spirit) و آپرچونیتی (Opportunity) را به مریخ فرستاد. در ژانویه 2004، "اسپیریت"  در حفره گوسیف کراتر (Gusev Crater) و "آپرچونیتی" در منطقه مریدیانی پلانوم (Meridiani Planum) فرود آمدند. مریخ نوردها از دوربین ها و تجهیزات دیگری برای آنالیز خاک و سنگ های مریخ استفاده نمودند. در مارس 2004، دانشمندان ایالات متحده به این نتیجه دست یافتند که زمانی در منطقه " مریدیانی پلانوم " مقادیر زیادی آب مایع وجود داشته است. آنالیزهای  " آپرچونیتی " نیز نشان می دهند که مواد معدنی و ترکیب بندی سنگ های مریخ شبیه به سنگ های زمینی تشکیل شده در آب می باشند.