شهد العامان الماضيان سلسلة من الإنجازات في مجال استكشاف القمر. في فبراير 2024، أ الهبوط التجاري لقد قامت شركة Intuitive Machines، التي بنتها شركة Intuitive Machines في هيوستن، بولاية تكساس، بما لم تحققه من قبل سوى القوى العظمى: الهبوط على القمر وإيصال الحمولات العلمية لوكالة ناسا. وبعد أربعة أشهر، الصين تشانغ اه -6 أعادت العينات الأولى من الجانب البعيد من القمر، وهو الموقع الذي تخطط الصين لبناء تلسكوب راديوي عليه، بالشراكة مع الدول الأفريقية.

لماذا لا ينبغي ترك استكشاف الفضاء لعدد قليل من الدول القوية؟

ويمكن أن تكون السنوات القليلة المقبلة بالغة الأهمية. في الولايات المتحدة، الرئيس دونالد ترامب اقترح 7 مليارات دولار أمريكي لاستكشاف القمر في عام 2026. وتذهب أولويات إدارته لعام 2027 إلى أبعد من ذلك، حيث تدعو إلى استثمارات “تطلق العنان لقدرات مهمة جديدة، وتمكن الاكتشافات، وتحقق أهداف الاستكشاف”، بما في ذلك الطاقة النووية، واستخدام الموارد المحلية والتكنولوجيا الحيوية في الفضاء (انظر go.nature.com/4812vla).

إنها حقبة جديدة لاستكشاف الفضاء، مدفوعًا بمزيج من الجغرافيا السياسية والتجارة المحتملة والاكتشافات. تثبيت البشر على القمر, المريخ وما بعده لم يعد مجرد طموح: فهو يقود الاستراتيجيات والأسواق والمهام اليوم.

تم التوقيع على اتفاقيات أرتميس – وهي مجموعة مشتركة من المبادئ لتعزيز إدارة الاستكشاف المدني واستخدام الفضاء الخارجي – من قبل 59 دولة حتى أكتوبر. ومع ذلك، لا يزال العلم متخلفًا عن الركب. إن ضمان أن تظل طموحات الفضاء قائمة على العلم أمر ضروري إذا كان للاستكشاف أن يؤدي إلى المعرفة والابتكار.

باعتباري عالم فيزياء فلكية عمل في الحكومة والأوساط الأكاديمية والمؤسسات الخيرية، أزعم هنا أن البحث العلمي يجب أن يوجه ويشكل هذه الموجة التالية من استكشاف الفضاء؛ لقد حددت خمس أولويات للعمل. وما سيحدث في السنوات القليلة المقبلة سيحدد مستقبلنا.

تضمين العلم في الشراكات

في الفضاء، العلم هو البوصلة التي تضمن أن الاستكشاف يحقق قيمة دائمة. كخطوة أولى، لا بد من بناء الشراكات بين الأوساط الأكاديمية والحكومية والصناعية والمؤسسات الخيرية التي تركز على استكشاف الفضاء، مع وضع العلم في مقعد القيادة. ويمكن أن تتمحور هذه الأهداف حول هدف مشترك: المهام التي تقدم المعرفة والتقدم العلمي والتقني.

الجميع يستفيد. ويُظهِر السجل أنه عندما يقود العلم، فإنه يضاعف العائدات: ويزدهر الابتكار؛ تنمو الاقتصادات. وتعمل الاستراتيجيات الوطنية والشراكات الدولية على تعزيز ودفع التقدم في مجال التكنولوجيات. على سبيل المثال، قامت سكاي لاب، أول محطة فضاء أمريكية، بتطوير الطاقة الشمسية لرحلات الفضاء البشرية. يتضمن تلسكوب هابل الفضائي مكونات معيارية يمكن استبدالها أو ترقيتها، مما يوضح كيف يمكن للأجهزة المعيارية تمكين الصيانة في الفضاء. إن محطة الفضاء الدولية هي جهد مشترك بين دول من بينها الولايات المتحدة وروسيا، مما يدل على أن الشراكات العلمية لا تقدر بثمن بالنسبة للدبلوماسية.

تخطط العديد من وكالات الفضاء الوطنية، والجهات الفاعلة الخاصة بشكل متزايد، التي تعمل بالشراكة معها، لتأسيس وجود بشري مستدام على القمر، ورسم طريق نحو المريخ (انظر: “نافذة الفرصة”). يجب أن يتبع عصر القمر إلى المريخ السوابق السابقة للدبلوماسية العلمية. ويجب عليها أيضًا التأكد من أن العائد العلمي هو مبدأ التصميم الأساسي: تشكيل المهام، والحمولات، والبنية التحتية منذ البداية، وليس كفكرة لاحقة. إذا ظهر العلماء مبكرًا بأولويات واضحة وحمولات جاهزة للمهمة، فيمكن للصناعة دمجها، ويمكن للحكومات مواءمة السياسات، ويمكن للأعمال الخيرية سد فجوات التمويل.

على سبيل المثال، تمثل مبادرة خدمات الحمولة القمرية التجارية (CLPS) التابعة لناسا هذا النموذج الجديد من خلال شراء خدمات التوصيل من الصناعة لإرسال حمولات علمية وتكنولوجية إلى القمر بسرعة أكبر. ومع ذلك، فإن الجداول الزمنية التجارية وهياكل العقود غالبًا ما تقيد المعايير الفنية قبل أن تتمكن الفرق العلمية من تشكيل العناصر الأساسية، مثل الوصول إلى الموقع، ومكافحة التلوث، ومعايير الواجهة. وإذا كان لهذه المبادرة وغيرها من جهود التسليم إلى القمر، مثل مركبة الهبوط أرجونوت التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، أو بعثات شاندرايان الهندية، أن تحقق إمكاناتها، فيتعين على القيادة العلمية أن تتحرك نحو الأعلى في عملية صنع القرار: تشكيل اختيار مواقع الهبوط، وطرق مكافحة التلوث، وسياسات البيانات قبل توقيع العقود.

يمكن أن يساعد العمل الخيري من خلال الدعم المالي للمشاريع التجريبية عالية المخاطر والمكافآت العالية، ودعم تحديات البيانات المفتوحة وإنشاء برامج الزمالة التي تربط العلماء بالحمولات التجارية. وقد حفزت مؤسسات مثل مبادرات الاختراق، ومؤسسة كارنيجي للعلوم ومقرها واشنطن العاصمة، ومؤسسة شميدت للعلوم ومؤسسة سيمونز، وكلاهما في مدينة نيويورك، مثل هذا التقدم في علم الفلك الأرضي. ويجب على الشراكات المماثلة الآن أن ترسيخ استكشاف الفضاء في البيانات المفتوحة، والأدوات المشتركة، وخطوط المواهب.

لماذا الأطعمة الفضائية ليست فقط للفضاء

والصناعة أيضاً من المنتظر أن تكسب. وعندما تحرك الاحتياجات العلمية المعايير ــ على سبيل المثال، الحد من تلوث أعمدة العادم لتجنب تلوث العينات، أو تقليل الضوضاء الإلكترونية لتمكين علم الفلك الراديوي ــ فإن الأنظمة الناتجة تصبح أكثر قوة، وقابلة للتشغيل البيني، وقابلة للتصدير. وستقوم الشركات الأولى التي ستتوافق مع هذه المعايير بتشكيل سلسلة التوريد العالمية لتطوير الفضاء.

عندما تشكل المتطلبات العلمية البنية التحتية، فإنها تعمل على تحسين الموثوقية وقابلية التشغيل. إن شبكة الهبوط أو الترحيل المبنية ضمن التفاوتات العلمية سوف تتفوق في الأداء على الشبكة المُحسّنة فقط من حيث التكلفة أو السرعة. وبالتالي فإن العلم لا يصبح عائقا، بل ميزة تنافسية.

ويمكن للسياسة أن تقيد هذه الحوافز. بالنسبة للرحلات القمرية والمريخية الممولة من القطاع العام، ينبغي لوكالات الفضاء أن تحتفظ بحصة من كتلة الحمولة (ربما 20٪ أو أكثر) للمشاريع العلمية التي تتم مراجعتها بشكل تنافسي، وأن تطلب فتح البيانات في غضون ستة أشهر من الهبوط. وينبغي لهم أن يربطوا رسوم الجائزة بمقاييس الاستعداد العلمي، مثل انخفاض ضوضاء الراديو، وليس فقط بالتسليم. على المستوى الدولي، ينبغي للوكالات إنشاء منتدى للتنسيق العلمي ضمن الأطر القائمة، مثل اتفاقيات أرتميس، لمواءمة معايير الانبعاثات، وتوجيه الأقمار الصناعية، وقواعد حماية المواقع.

التعرف على أهمية القمر

يعد القمر أكثر من مجرد نقطة انطلاق إلى المريخ وما بعده، فهو وجهة مناسبة بشكل فريد لإجراء الأبحاث. وعلى عكس الأرض، فهو لا يحتوي على غلاف جوي أو ماء سائل أو صفائح تكتونية لمحو تاريخه. سطحه عبارة عن أرشيف طبيعي لما يقرب من 4.5 مليار سنة من تطور النظام الشمسي: من تكوين الكواكب وقصف الكويكبات إلى الإشعاع الشمسي والكوني المحفوظ في التربة القمرية، أو الثرى.

قد تحتوي الفوهات القطبية على جليد مائي ومواد عضوية ترسبتها المذنبات القديمة. يمكن لمثل هذه السجلات أن تكشف عن مصدر المركبات الأرضية المتطايرة، مثل الماء؛ وما إذا كانت سلائف الحياة شائعة؛ وكيف ظهرت البيئات الصالحة للسكن. الجانب البعيد من القمر هو المكان الوحيد في النظام الشمسي الداخلي المحمي بشكل دائم من إشارات الراديو القادمة من الأرض، مما يجعله موقعًا فريدًا لـ استكشاف الكون البعيد والبحث عن علامات الحياة خارج كوكب الأرض.

كيفية رسم مستقبل أخلاقي لاستكشاف الفضاء

يمكن أن يستضيف سطح القمر مراصد من المستحيل وجودها في أي مكان آخر. على سبيل المثال، يمكن لأجهزة قياس التداخل ذات خط الأساس الطويل (الأجهزة التي تجمع بين المدخلات من تلسكوبات متعددة) التي تعمل عند الأطوال الموجية المرئية والأشعة فوق البنفسجية – تلك التي يمتصها الغلاف الجوي على الأرض – تصوير أسطح النجوم¹. من خلال الكشف عن الاهتزازات الأرضية الناجمة عن الزلازل والتأثيرات القمرية، قد تقوم المصفوفات الزلزالية برسم خريطة للجزء الداخلي من القمر. يمكن لشبكات العاكسات أن ترتد أشعة الليزر من الأرض لاختبار الفيزياء الأساسية ونظريات نظام الأرض والقمر².

ومع ذلك فإن هذه الفرص هشة. يمكن لعوادم الصواريخ والغبار والحفر أن تلوث الرواسب البكر في القطبين القمريين. يمكن لأقمار الاتصالات التي تدور حول القمر أن تفعل ذلك انسكاب الإشارات التي تمحو صمت الراديو في الجانب البعيد. وإذا انتظر العلماء دورهم ببساطة، فسوف تتعرض هذه المواقع المهمة للاضطراب بشكل دائم من قبل مواقع أخرى.

علاوة على ذلك، فإن ما يتم بناؤه على القمر الآن سيحدد ما يتم بناؤه في أي مكان آخر في الفضاء. إن الاختيارات المتعلقة بالبنية التحتية للاتصالات والطاقة والتنقل ستشكل ما هو ممكن من العلوم على سطح القمر وما بعده، إلى المريخ والكويكبات والمنصات المدارية في الفضاء السحيق.

أصبحت نافذة العمل الآن: الأجهزة تطير، ويتم اختيار المواقع، ويتم تضمين المعايير في العقود والعمليات. ويجب على العلماء تكثيف دراسة القمر بشكل مكثف خلال السنوات القليلة المقبلة، قبل فوات الأوان.

قم بنقل الحمولات الجاهزة الآن

على الرغم من الاستثمار المتزايد في استكشاف الفضاء، لا تزال العديد من الفرص البحثية غير مستغلة لأن الأدوات عالقة في دورات بيروقراطية عفا عليها الزمن. من المتوقع أن تواجه ميزانية ناسا العلمية تخفيضات جذرية في عامي 2026 و2027، حيث يتم تحويل الأموال الفيدرالية نحو الاستكشاف البشري. العديد من البعثات العلمية لها أطر زمنية طويلة، حيث يتم التخطيط لعمليات الإطلاق لعقود من الآن، وهو بعيد كل البعد عن النهج السريع والغاضب لقطاع الفضاء التجاري. وتعني فجوة الإيقاع هذه أنه يمكن تطوير المواقع القمرية القيمة قريبًا دون مشاركة علمية.

الحل بسيط: قم بالطيران بحمولات أداة البحث العلمي الآن. كرر بسرعة، وتعلم بسرعة، وقم بتوسيع نطاق ما ينجح. الإعلان عن فرص تسليم الحمولة وفقًا لجدول زمني متجدد يتماشى مع نوافذ الطيران المؤكدة، ثم يمكن للعلماء التخطيط والتطبيق وفقًا لإيقاع يمكن التنبؤ به.

تتيح الأجزاء التجارية الجاهزة إنشاء بعثات بحثية قابلة للتطبيق والتحليق بها بسرعة وبجزء بسيط من تكلفة المهام المخصصة. يمكن لأجهزة قياس الزلازل المدمجة ومقاييس الطيف النيوتروني وهوائيات الراديو أن تركب على متن مركبات الهبوط التجارية أو على ظهر أقمار ترحيل الاتصالات. ومن شأن مثل هذه المشاريع أن تكمل المهام الرئيسية لوكالة ناسا التي تبلغ قيمتها مليار دولار، والأهم من ذلك، ضمان قيام العلماء بتخزين القياسات الأساسية قبل أن تتغير البيئات القمرية بشكل لا رجعة فيه.

المشاريع المحتملة كثيرة. يمكن للتجارب الراديوية على الجانب البعيد من القمر والنماذج الأولية لمقاييس التداخل الضوئية أو فوق البنفسجية أن تفتح الطريق أمام التجارب المستقبلية. يمكن لأجهزة استشعار الزلازل والتدفق الحراري خفيفة الوزن أن تعمل على تحديث نماذج عصر أبولو للجزء الداخلي من القمر، وتوجيه تصميم الموائل البشرية على السطح وتقييد مخاطر الزلازل القمرية للبنية التحتية المستقبلية. يمكن للمثاقب المصغرة ومقاييس الطيف أخذ عينات من المركبات المتطايرة المتجمدة عند قطبي القمر، مما يكشف عن كيفية توصيل الماء والجزيئات العضوية.

التحدي هو التنسيق. يجب على الحكومات إعطاء الأولوية للحمولات الجاهزة للطيران من خلال تبسيط قنوات التمويل وتسريع المراجعة. ومن شأن ميزانية سنوية لا تقل عن مليار دولار في الولايات المتحدة أن تتناسب مع الوتيرة الحالية لعمليات الإطلاق التجارية الدولية. تشمل نماذج التعاون الواعدة مبادرة ناسا لأدوات السطح القمري والحمولات التكنولوجية، والتي اختارت اثنتي عشرة أداة في عام 2024 للتسليم على المدى القصير، بالإضافة إلى منصة الابتكار في الفضاء المفتوح التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ومكالمات المهام الصغيرة التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA).

يمكن لبرنامج خيري بقيمة 50 مليون دولار نشر عشرات المركبات الفضائية الصغيرة للفيزياء الشمسية وأخذ عينات الكواكب أو تمويل خريطة قمرية دقيقة الدقة. تعكس مثل هذه الاستثمارات كيف قامت المؤسسات الخاصة ذات يوم بتمويل التلسكوبات الراديوية المبكرة وتسلسل الجينوم: مشاريع قصيرة الدورة وعالية المخاطر والتحفيزية.

مع نمو أحجام البيانات من أجهزة الاستشعار القمرية، أصبحت شراكات جديدة رائدة في معالجة البيانات وتخزينها بشكل مبتكر – بدءًا من الحوسبة القائمة على الترحيل على الشبكات القمرية والمريخية إلى مراكز البيانات المدارية الأولى التي تطورها شركات مثل Starcloud في ريدموند بواشنطن وغيرها.

بناء لتناسب الاحتياجات العلمية

في الفضاء، البنية التحتية هي السياسة. إن الاختيارات المتعلقة بكيفية ومكان البناء لن تحدد ما هو العلم الممكن فحسب، بل ستحدد أيضًا من يمكنه القيام بذلك.