زندگی در مریخ: چیزهایی که هیچ‌وقت بهشان فکر نکرده بودید

حتماً در فیلم مریخی دیده‌اید که برای زندگی در مریخ ، به چه چیزهایی نیاز می‌شود {قبلاً در سفید یادداشتی درباره‌ی کتاب مریخی نوشته بودیم}. حالا اگر قصدتان این باشد که برای همیشه آنجا زندگی کنید چه؟

زندگی در مریخ یعنی خانه‌ای بی‌شباهت به خانه‌ی عادی‌تان

تشعشعات در مریخ از ذرات رخدادی خورشیدی[2] (SPE) و تابش کهکشانی کیهانی[3] (GCR) ناشی می‌شود. مارس وان، مؤسسه‌ای که در کار برنامه‌ریزی سفرهای یک طرفه به مریخ است، از پوشاندن سکونت‌گاه‌هایش با چندین متر رگولیت (کلمه‌ای با کلاس برای ماده‌ی سنگلاخی ناهمگونی که سنگ بستر را می‌پوشاند) سخن می‌گوید. پنج متر رگولیت، لایه‌ای حفاظتی همسان با اتمسفر زمین تولید می‌کند –یعنی حدود 1000 g/cm² پوشش. یک مقاله‌ی منتشر شده توسط مرکز تحقیقات تشعشعات خورشیدی ناسا می‌گوید که بیشترین مقدار کاهش تشعشعات در 15 تا 20 سانتیمتر اول سطح رگولیت روی می‌دهد. بنابراین خانه‌های مریخی ما دارای یک ساختار بنیادین خواهند بود اما حفاظت در برابر تشعشعات، توسط چیزی بین 20 سانتیمتر تا چند متر رگولیت انجام خواهد شد. مردم عملاً زیر زمین زندگی خواهند کرد.

در کره‌ی زمین، تأمین آب و هوا برای خانه‌تان چیزی نیست که اصلاً به انجام دادنش فکر کنید، چه رسد به دفع کربن دی اکسید بازدمیده. اما خانه‌های مریخی به سیستم‌هایی برای انجام این امور و سایر چیزها نیاز خواهند داشت.

زندگی در مریخ یعنی تلاش برای یافتن آب

آب ترکیبی از هیدروژن و اکسیژن بوده و در مریخ به فراوانی به شکل یخ مخلوط با سایر مواد در لایه‌ی یک متری بالایی رگولیت وجود دارد. تراکم آب از حوالی خط استوا به بالا و تا مدار 60 درجه از 2 تا 18 درصد متغیر است اما هرچه به طرف شمال و جنوب برویم، تراکم آن بیشتر گردیده و در قطب شمال به 100 درصد هم می‌رسد.

همانند شهرهای کره‌ی زمین، آب لوله‌کشی‌ خواهد شد یا از جای دیگری به سکونت‌گاه حمل می‌شود. همچنین می‌توان با استفاده از سیستم محیطی خانه و از طریق انتقال رگولیت از نزدیک‌ترین معدن به استخراج آب پرداخت. در هر صورت آب از طریق حرارت دادن رگولیت به منظور تبدیل یخ به بخار و بعد میعان بخار به آب مایع تولید می‌شود. مارس وان جهت طراحی نقشه‌ای برای سکونت‌گاه‌هایش شرکت توسعه‌ی فضایی پاراگون را به خدمت گرفت که دارای متخصصانی در حوزه‌ی سیستم‌های محیطی فضا می‌باشد. به عنوان نخستین گام برای تولید آب، نقشه‌ی پیشنهادی این شرکت شامل بکارگیری نوعی محفظه‌ی قیف‌مانند برای قرار دادن رگولیت درون آن است.

زندگی در مریخ یعنی درگیری با چیزهای پیش‌پا افتاده‌ای مثل هوا، مواد سمی و غذا

هوای مریخ شامل 95 درصد کربن دی اکسید (CO2)، 1.93 درصد آرگون، 1.89 درصد نیتروژن و تنها 0.16 درصد اکسیژن است، در حالی که اتمسفر زمین ما شامل 78.09 درصد نیتروژن، 20.95 درصد اکسیژن، 0.93 درصد آرگون، 0.04 درصد کربن دی اکسید و مقادیر اندکی از سایر گازهاست. در فیلم مریخی، اکسیژن تازه برای تنفس از کربن دی اکسید موجود در هوای مریخ استخراج می‌شد. در سیستم محیطی پاراگون نیز اکسیژن از کربن دی اکسید موجود در هوای مریخ استخراج می‌گردد اما همچنین نیتروژن، آرگون و مقادیر اندکی از کربن دی اکسید هم به منظور تهیه‌ی یک ترکیب کامل‌تر استخراج می‌شود. به علاوه، سیستم پاراگون با استفاده از الکترولیز مقداری اکسیژن را هم از سیستم تولید آب بدست می‌آورد.

به شکل جالب توجهی یکی از مسائلی که راه حلش چندان واضح نیست، چگونگی جلوگیری از ورود عناصر سمی موجود در خاک به درون خانه است. خاک مریخ دارای بار الکتریکی بوده و به همه چیز می‌چسبد، تقریباً مثل یونولیت‌هایی که در بسته‌بندی به کار می‌روند. اگر در محیط‌هایی زندگی کرده باشید که باید پیش از ورود به خانه چکمه‌هایتان را تمیز می‌کردید، حالا تصور کنید که باید هر بار کل سوئیت فضاییتان را تمیز کنید یا اینکه چکمه‌هایتان را در محفظه‌ی هوابند رها کنید.

تولید غذا در مریخ غیرممکن است – این موضوع را از آنجا می‌دانیم که گزارش‌هایی از آزمایش‌های انجام‌شده با خاک‌هایی مشابه با خاک مریخ منتشر کرده‌ایم. برخی مواد غذایی را می‌شود در خانه کاشت و از این فایده‌ی جانبی که گیاهان کربن دی اکسید را جذب می‌کنند و اکسیژن پس می دهند هم بهره‌مند شد. اما به خاطر تنوع، کمیت و صرفه‌جویی در زمان، بخش غالب غذاها در گلخانه‌هایی مجزا تولید خواهد شد.

البته همواره باید به خاطر داشته باشیم که همه‌ی پسماند، فاضلاب، و هوای بازدمیده، به منظور رسیدن به چرخه‌ای تا حد امکان بسته، بازیافت و بازمصرف خواهد شد. این بدان معنی است که ورودی خام مورد نیاز در مقایسه با زمین کمتر خواهد بود.

زندگی در مریخ یعنی چالش با میدان الکتریکی مریخ

مریخ فاقد یک میدان الکتریکی محلی است. زمین دارای چنین میدانی هست، چون میدان زمین رسانای الکتریسیته بوده و از هر شئ بارداری که در تماس با آن قرار می‌گیرد بار الکتریکی دریافت می‌کند. به علت حجم بزرگ یک میدان الکتریکی زمینی، این میدان بارهای الکتریکی را دریافت می‌کند بدون آن که خودش بیش از حد باردار شود. رطوبت موجود در کره ی زمین از طریق قادر ساختن یون‌ها به حرکت، به رسانایی آن کمک می‌کند. اما زمین مریخ خشک بوده و اگرچه حاوی یخ است، این یخ رسانایی را به مراتب کاهش می‌دهد.

مریخ مملو از شن هم هست. شن و خاکی که در هر طرف بلند می‌شود می‌تواند سوئیت‌های فضایی، ماشین‌ها و بخش‌هایی از خانه‌ها که با رگولیت پوشیده نشده‌اند را باردار کند. این امر به علت اثر مالشی رخ می‌دهد و همان اتفاقی است که طی آن وقتی روی یک فرش راه می‌روید (بدن خود را دارای بار الکتریکی می‌کنید) و بعد که دستگیره‌ی در را لمس می‌کنید، شوکی به شما وارد می‌شود. در مورد مریخ، این فعل و انفعال میان شن و سایر اشیاء است که عمل باردار کردن را انجام می‌دهد.

از آن‌جا که هیچ میدان الکتریکی محلی‌ای وجود ندارد که بار الکتریکی اشیاء را تخلیه کند، ممکن است آن‌ها درجات متفاوتی از بار الکتریکی را در خود ذخیره سازند. وقتی فردی از بیرون می‌آید و به محفظه‌ی هوابند می‌رسد و دکمه‌ای برای باز کردن آن می‌فشارد، ممکن است یک جرقه بین آن دو رخ دهد و به دستگاه‌های حساس الکترونیکی آسیب برساند.

راه حل، ساختن سیستم‌هایی برای جبران این امر است چون در مریخ هیچ میدان محلی طبیعی‌ای وجود ندارد. به منظور ساختن یک میدان محلی می‌توان خانه‌ها و سایر ساختمان‌ها را به شکل الکتریکی توسط کابل‌هایی به یکدیگر متصل ساخت و خازن بزرگی پدید آورد که بارهای الکتریکی را ذخیره کند. سپس اشیاء نوک تیز آهنی و ناهمواری‌های معمول ساختمان‌ها همچون یک میله‌ی برق‌گیر معکوس، این بارِ ذخیره شده را به درون اتمسفر تخلیه می‌کنند.

آقای گورباچُف! این فضا که می‌بینید همه‌اش مال ماست
در باب مشکلات تشکیل ارتش فضایی

زندگی در مریخ یعنی سر و کله زدن با مسائل مربوط به ارتباط بی‌سیم

همان‌گونه که پیشتر اشاره شد، اسکان در مریخ اصولاً به شکل زیرزمینی است. این امر زمانی که بخواهیم سیگنال‌هایی با فرکانس بالا را به صورت بی‌سیم منتقل کنیم، ایجاد مشکل می‌کند. البته یک راه حل این است که از کابل‌های مسی یا فیبر نوری استفاده شود. اما اگر بخواهیم همه چیز را حتی‌الامکان ساده و انعطاف‌پذیر نگه داریم، آنگاه می‌توانیم برای خانه‌ها آنتن‌هایی در نظر بگیریم که از سقف‌های پوشیده از رگولیت خارج شوند.

اگر خانه‌ها واقعاً زیرزمینی باشند، می‌شود از سیستم‌های ارتباطی معدنیِ درون‌زمینی که در صنعت معدنکاری استفاده می شود بهره گرفت. این سیستم‌ها سیگنال‌ها را در فرکانس‌های فوق‌العاده پایینِ 300 تا 3000 هرتزی انتقال می‌دهند و قادرند فرکانس را از درون صدها متر تخته‌سنگ منتقل کنند. فرستنده از یک آنتن حلقوی بزرگ استفاده می‌کند که رو – و یا دقیقاً زیر- سطحی قرار می‌گیرد که از طریق آن فرکانس‌ها را به خانه‌های زیرین انتقال می‌دهد.

غارنوردان نیز با استفاده از واحدهایی حمل‌پذیرتر که دارای انحناهای متعدد هستند به جای حلقه، همین‌کار را برای مسافت‌هایی چندصدمتری انجام داده‌اند. این انتشارِ معمولِ امواج الکترومغناطیس نیست، بلکه القای مغناطیسی از درون تخته سنگ است؛ به این صورت که حلقه‌ی فرستنده، میدانی مغناطیسی ایجاد می‌کند که در حلقه‌ی گیرنده، یک میدان همسان را القا می‌نماید.

اما با توجه به پهنای باند در دسترس برای چنین فرکان‌سهای پایینی، ما برای اغلب ارتباط‌های خود یا از آنتن‌های خارجی و یا از سیم استفاده خواهیم کرد.

زندگی در مریخ و قضیه‌ی لوازم خانگی

مهم‌ترین عاملی که بر کاربرد لوازم خانگی در سکونت‌گاهی مشابه زمین تأثیر می‌گذارد، جاذبه‌ی مریخ است که سه هشتم جاذبه‌ی زمین می‌باشد. البته ما در ایستگاه فضایی بین‌المللی نمونه‌های فراوانی از نحوه‌ی تأثیر ریز-گرانش را مشاهده کرده‌ایم. این ریز-گرانش بیش از هر چیز بر لوازمی که با مایعات سر و کار دارند تأثیرگذار است. بطور مثال تیغه‌های یک دستگاه مخلوط‌کن در کف آن قرار دارد، اما آیا اگر کشش به سمت پایین نصف مقدار معمول باشد هم دستگاه مخلوط کن کار خواهد کرد؟

قبلاً در مقاله‌ای در مورد اتصال به زمین برای خانه‌ها در شبکه‌ی توزیع برق، به انواع مختلفِ نقش زمین در سیستم الکتریکی‌مان اشاره کرده‌ بودیم.

آن دسته از لوازم‌خانگی که بدنه‌ی فلزی دارند، معمولا دارای یک سیم اتصال به زمین هستند که آن بدنه را به زمین وصل می‌کند. دلیل این امر، تخلیه‌ی هرگونه باری‌ست که به علت مسائلی همچون وقوع رعد و برق در آن حوالی در بدنه ی لوازم خانگی جمع شده. اما با وجود این که رعد‌وبرق در مریخ در جریان طوفان‌های شن رخ می‌دهد، اما این رعد و برق به شکلی نیست که بار الکتریکی را به درون زمین و لوازم خانگی بفرستد. بلکه بیشتر به صورت یک درخشش در ابرهای شنی بوده و ربطی به زمین ندارد.

این به آن معنی نیست که لوازم خانگی در مریخ به سیم اتصال به زمین احتیاجی ندارند. آن بخش از مدار که در صورت اتصالی کردن سیم برقدار با بدنه‌ی فلزی از قطع‌کننده عبور می‌کند، هیچ ارتباطی به زمین نداشته و هنوز مورد نیاز است.

به خاطر دارید که قبلاً مردم به عوض خرید لوازم جدید، آنها را تعمیر می‌کردند؟ این در مریخ یک قاعده خواهد بود، و همچنین ساختن لوازم مورد نیاز خودتان. آدم‌های همه‌فن‌حریف در مریخ به خوبی از پس مشکلات بر خواهند آمد.

زندگی در مریخ و مسأله‌ی تولید برق

اغلب مریخ‌نوردان ناسا از پنل‌های خورشیدی استفاده کرده‌اند و این پنل‌ها برق آن‌ها را برای مدت‌هایی طولانی تأمین نموده‌اند. بنابراین می‌توان پنل‌های خورشیدی را برای تأمین برق خانه‌ها هم به کار برد. ممکن است شن این پنل ها را بپوشاند، اما بر خلاف مریخ‌نوردها که قادر به انجام این کار نیستند، ساکنین خانه‌ها قادر خواهند بود پنل‌ها را پاک کنند. البته طوفان‌های شن هم ممکن است مشکل‌آفرین باشند. مریخ‌نوردهای اسپیریت و آپورتونیتی در سال 2004 روی مریخ فرود آمدند و این فقط در سال 2007 بود که با یک طوفان شن بزرگ مواجه شدند. این طوفان شن باعث شد برای چند هفته وارد وضعیت بقا شوند. بنابراین همچون سیستم‌های خارج از مدار در زمین، یک سیستم تأمین انرژی پشتیبان لازم خواهد بود.

انرژی زمین‌گرمایی منبعی محتمل برای تأمین انرژی است اما معلوم نیست تا چه عمقی باید حفر کنیم – 1 کیلومتر یا 10 کیلومتر – تا به دمایی برسیم که به اندازه‌ی کافی گرم باشد. هرچه بیشتر حفر کنید، انرژی بیشتری برای این کار لازم خواهید داشت. این کار همچنین مستلزم مقدار زیادی لوله‌کشی فولادی خواهد بود که می‌توان آن را از اکسید آهنی که حجم غالب رگولیت مریخ را تشکیل می‌دهد بدست آورد. می‌شود از کربن دی اکسید فشرده و مایع هم به عنوان سیال انتقال حرارت استفاده نمود.

انرژی هسته‌ای نیز یک گزینه است و مثلاً می‌توان از مولدهای گرما-الکتریکی ایزوتوپی[4] (RTG) بهره برد. البته در درازمدت به مواد رادیواکتیو یدکی نیاز خواهیم داشت. در صورت لزوم می‌توان این محصول را از تولیدکنندگان زمین تهیه نمود.

زندگی در مریخ و مشکلات بیرون رفتن

گشت‌و‌گذار در مریخ‌ کاری دشوار است. فشار هوای سطحی تنها ۰.۰۰۶۲۸ atm است. در حالی که این عدد در زمین و در سطح دریا برابر ۱ atm یا ۱ استاندارد اتمسفر است.

افراد باید لباس فضانوردی بپوشند، و پیشتر در این مورد گفتیم که این لباس‌ها چطور شن را به خود می‌گیرند و به داخل می‌آورند. همچنین برای پوشیدن و در آوردن آن‌ها هم زمان زیادی لازم است. در فیلم جاذبه، ساندرا بولاک در زمانی زیر یک دقیقه لباسش را در آورد اما آن سرعت بالا فقط بخاطر جلو بردن داستان فیلم بود. در واقعیت یک فضانورد در ایستگاه فضایی بین‌المللی زمان خیلی بیشتری لازم دارد تا اول یک زیرپوش چسبان بپوشد که به آن لوله هایی برای کنترل دما متصل است، و بعد خود را درون قسمت‌های نیمه‌خشکی جای دهد که بخش اعظم لباس را تشکیل می‌دهند. و هم‌زمان هم همه چیز باید تحت نظارت باشد. البته می‌شود این روند را تسریع کرد اما به هر حال این کار هنوز هم وقت بیشتری از بستن بند کفش و پوشیدن یک کت خواهد گرفت.

پس آیا بهتر نیست که در عوض این کارها سوار ماشینی شویم که در یک هوابند در ابعاد یک گاراژ پارک شده که گاراژ را فشارزدایی می‌کند و سپس با ماشین از آنجا خارج شویم؟ چند مشکل در این‌جا وجود دارد. یک مشکل زمان مورد نیاز برای هوارسانی به چنین حجم بزرگی است. مشکل دیگر، اتلاف هوا در هوارسانی به چنین هوابند بزرگی است. یک مشکل دیگر هم درِ ورودی بزرگی است که برای این کار لازم است و چنین در بزرگی باعث ورود حجم عظیمی از شن می‌شود. احتمالاً لباس پوشیدن و سوار شدن به ماشینی که بیرون پارک شده هم به همین اندازه زمان خواهد برد. و چون ماشین همیشه بیرون است، دیگر نیازی به تکاندن شن پس از هربار گردش نخواهید داشت.

گزینه‌ی دیگر، ساختن تونل‌هایی بین خانه‌هاست. این کار به معنای انباشتن فضایی وسیع با هوای قابل تنفس و همینطور گرم نگه داشتن این فضاست. پس احتمالاً ترجیح آن است که این کار را در مقیاس کوچکتری انجام دهیم.

به منظور اجتناب از مسائل مذکور، می‌توانید برای بسیاری از کارها یک ربات را به جای خودتان بفرستید، رباتی که بیرون بماند و تنها به تعمیرات دوره‌ای احتیاج داشته باشد. ربات‌ها می‌توانند پنل‌های خورشیدی را تمیز نگه دارند، محموله‌ها را از مکانی به مکان دیگر ببرند و تعمیرات معمول را هم انجام دهند. آن‌ها می‌توانند سطحی از خودمختاری داشته باشند اما در صورت لزوم از راه دور کنترل شوند.

زندگی در مریخ یا شاید «هیچ‌جا خانه‌ی خود آدم نمی‌شود»

این بود آزمایش فکری ما در مورد زندگی در مریخ. آیا باعث شد بخواهید پاشنه ها را ور بکشید و به راه بیفتید؟ در مریخ چه کارهایی را به شیوه ی متفاوتی انجام خواهید داد؟ کدام مشکلات را ذکر نکردیم؟ {در این رابطه به این یادداشت هم نگاهی بیندازید: زمینی‌سازی شاید روی مریخ جوابگو نباشد} در قسمت نظرات این نکات را به ما بگویید.

[2] Solar Particle Events

[3] Galactic Cosmic Radiation

[4] Radioisotope Thermoelectric Generators

سفید کاغذی

جدیدترین شماره کاغذی سفید را بخرید

شماره ۳: پری‌زدگی

خرید این شماره