منزلهای یخی؛ راهکار نوین محققان برای زنده ماندن فضانوردان در سیاره مریخ
حرکت به سوی مریخ ممکن است در آغاز کار آسان باشد، اما چالش اصلی به طور واقعی وقتی رخ میدهد که فضانوردان پا به سیارهی سرخ بگذارند. برای زندهماندن در چنین محیطی، احتیاج به چیزی فراتر از کپسولهای فلزی دارند؛ آنها به یک زیستگاه نیاز دارند که بتواند در برابر دماهای یخزده و تابشهای خطرناک کیهانی از آنها محافظت کند.
در حال حاضر، گروهی از محققان به یک راهحل شگفتانگیز برای این معضل رسیدهاند: یخ میتواند عامل بقای انسانها در جهانهای دیگر باشد. دانشمندان با استفاده از مدلسازیهای پیچیده نشان دادهاند که میتوان با بهرهگیری از یخهای فراوان مریخ، سازههای بزرگ و مقاومی برای حفاظت از فضانوردان ایجاد کرد. این سازهها میتوانند به عنوان عایق حرارتی و نیز سپری علیه اثرات مضر تابش خورشید عمل کنند.
چالش اصلی در راستای مستعمرهسازی فضا، هزینههای کلان ارسال تجهیزات و مصالح از کره زمین است؛ هر kilogram بار اضافی میتواند به میلیونها دلار هزینهی غیرضروری منجر شود. لذا، استفاده از منابع موجود در مریخ به عنوان یک راهبرد حیاتی به شمار میرود. این سیاره دارای دو منبع اساسی است: غبار و ذرات ریز سطحی معروف به رگولیت (سنگپوشه) و یخ.
یخ به مراتب گزینه بهتری نسبت به رگولیت محسوب میشود
رگولیت در ابتدا بهنظر گزینهای جذاب میآید، اما فرآوری آن به شدت دشوار است. رابین وردزورث، دانشمند علوم سیارهای در دانشگاه هاروارد، توضیح میدهد که برای استخراج عناصر مفیدی مانند سیلیسیم، باید مقدار زیادی خاک را در دماهای بسیار بالا حرارت داد. این کار به انرژی و تجهیزات پیچیدهای نیازمند است. اما در contrast، یخ به طرز قابل توجهی گزینهای کاراتر است.
پیشنهاد تیم تحقیقاتی شامل ایجاد گنبدهای یخی به وسعت یک هکتار است که فضای لازم برای زندگی، کار و حتی کشاورزی را در خود جا دهد. طبق مدلسازیهای انجام شده، تنها یک لایه یخ با ضخامت چند متر کافی است تا دمای داخلی را از منفی ۱۲۰ درجه سانتیگراد (دمای رایج در شبهای مریخ) به حدود منفی ۲۰ درجه سانتیگراد کاهش دهد. این درجه حرارت اگرچه هنوز بسیار سرد است، اما برای حفظ استحکام ساختار یخی کاملاً مناسب خواهد بود.
البته این یخ، به معنای واقعی یخ متعارف نیست. پژوهشگران دریافتهاند که با افزودن موادی مانند هیدروژلها (شبکههای پلیمری پرآب) میتوان بهطرز چشمگیری به مقاومت و انعطافپذیری یخ افزوده شود. تنها چالشی که باقی میماند، پدیدهی تصعید است؛ یعنی تبدیل مستقیم یخ به بخار در اتمسفر نازک مریخ. برای غلبه بر این مشکل، یک لایه نازک و مقاوم که ممکن است از زمین بهدست آمده باشد، بر روی سازه قرار خواهد گرفت.
شاید حیرتانگیزترین ویژگی ساختارهای یخی، تعامل آنها با نور خورشید باشد. یخ بهطرز هوشمندانهای عمل میکند: آن از نفوذ اشعههای فرابنفش (UV) و یونیزان مرگآور جلوگیری میکند، در عینحال اجازهی عبور نور مرئی و فروسرخ را میدهد.
این ویژگیها مزیتی بینظیر را فراهم میآورند. زیستگاههای یخی نهتنها فضانوردان را از خطر ابتلا به سرطان و بیماریهای ناشی از تابشهای کیهانی محافظت میکنند، بلکه ورود نور طبیعی ایجاد فضای روشن و دنجی برای رشد گیاهان بهواسطهی فتوسنتز و حفظ سلامتی روانی ساکنان را فراهم میآورد. دیگر جای نگرانی برای زندگی در پناهگاههای تاریک زیرزمینی وجود ندارد.
اما ساخت یک شهر یخی مملو از چالشهاست. تامین و فرآوری این حجم وسیع از یخ به انرژی بالایی احتیاج دارد. محاسبات اولیه نشان میدهد با منابع انرژی مشابه ایستگاه فضایی بینالمللی، روزانه تنها میتوان حدود ۱۵ متر مربع یخ (معادل یک جای پارک خودرو) تولید کرد. طوفانهای گرد و غبار مریخی نیز میتوانند با پوشاندن سطح گنبدها، شفافیت و خاصیت عایقسازی آنها را تحت تأثیر قرار دهند.
با این وجود، تیم وردزورث با نگاهی بلندپروازانه به این پروژه مینگرند. پژوهشگران جهانی را تصور میکنند که انرژی لازم برای این فعالیتها از گرمای هدررفتن نیروگاههای خورشیدی یا هستهای تأمین میشود که پیشتر برای بهرهبرداریهای انسانی ایجاد شدهاند. به اعتقاد والنتینا سومینی، محقق معماری فضایی در دانشگاه امآیتی، این زیستگاهها فقط نقطهی شروع این ماجرا هستند. یخ موجود در مریخ میتواند پایگاه مناسبی برای کشاورزی، تولید اکسیژن و توسعه حیات ما در سیارهای دیگر باشد.
