اسکان بشر در مریخ

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از اسکان انسان در مریخ)
پرش به: ناوبری، جستجو
پنداشته یک نقاش از سکونت گزیدن انسان در مریخ. بخشی از داخل سکونتگاه به منظور نمایش، برش فرضی خورده‌است.

اسکان دادن انسان در کره مریخ (بهرام) دست‌مایه گمانه‌زنی‌ها و مطالعات جدی بوده‌است زیرا شرایط سطحی این سیاره و وجود آب در آن باعث شده تا بتوان آن را قابل زیست‌ترین مکان خارج از کره زمین در منظومه خورشیدی دانست.

کره ماه به عنوان نخستین مکان برای شهرک‌سازی برون‌زمینی انسان‌ها پیشنهاد شده اما ماه دارای جو نیست در حالی که مریخ با جو رقیقی که دارد امکان بیشتری برای میزبانی از انسان و دیگر گونه‌های زیست آلی را فراهم می‌کند.

هم کره ماه و هم کره بهرام به عنوان سکونتگاه‌های بالقوه برای انسان‌ها پرهزینه هستند و مخاطراتی چون فرود در مناطق با جاذبه سنگین، معروف به چاه‌های گرانشی، را هم در خود دارند. به این خاطر معدن‌کاری در سیارک‌ها نیز به عنوان گزینه دیگری برای گسترش انسان در محدوده فرازمینی مطرح شده‌اند.

همانندی‌ها با زمین[ویرایش]

یخ‌های قطبی مریخ در این تصویر دیده می‌شود.

کره زمین از نظر ترکیب بدنه، اندازه و گرانش (جاذبه) سطح با سیاره ناهید (زهره) همانندی‌های زیادی دارد اما مشابهت‌ها با مریخ برای سکونت گزیدن انسان‌ها مناسب‌تر به نظر می‌آیند. این مشابهت‌ها عبارتند از:

  • روز مریخی (معروف به هور[۱]) بسیار با روز زمینی نزدیک است. یک روز که بر مبنای خورشید محاسبه شده‌باشد در کره مریخ ۲۴ ساعت و ۳۹ دقیقه و ۳۵٫۳۲۴۴ ثانیه است.
  • پهناوری رویه کره مریخ فقط ۲۸٫۴ درصد از مساحت رویه کره زمین کمتر است و مقدار خشکی‌ها زمین فقط کمی بیش از سطح مریخ است. شعاع مریخ نصف زمین و جرم آن یک‌دهم زمین است.
  • انحراف محوری مریخ ۲۵٫۱۹ درجه و انحراف محوری زمین ۲۳٫۴۴ درجه است. در نتیجه بهرام هم مانند زمین فصل دارد، البته فصل‌های مریخ دوبرابر فصول زمین به‌درازا می‌کشند زیرا هر سال مریخ ۱٫۸۸ برابر سال زمین است. قطب شمال مریخ هم‌اینک به سوی صورت فلکی ماکیان (دجاجه) اشاره می‌کند و نه به خرس کوچک.
  • مریخ جو دارد. با وجود رقیق بودن (۰٫۷ جو زمین) این جو در برابر پرتوافکندن‌های خورشیدی و کیهانی مقداری حفاظت فراهم می‌کند. از وجود این جو هم‌چنین می‌توان برای ترمز هوایی[۲] فضاپیماهای واردشونده به مریخ استفاده کرد که این کار پیش از این بارها انجام شده‌است.
  • مشاهدات اخیر فضاگردهای ناسا وجود آب در کره بهرام را تائید کرده‌است. از قرار معلوم، مریخ مقادیر قابل توجهی از تمامی عناصر لازم برای نگهداری از زیست، از نوع زمینی‌اش، را داراست.[۳]

ناهمانندی‌ها با زمین[ویرایش]

  • گرانش سطحی بهرام ۳۸ درصد زمین است. اینکه آیا این میزان کم‌وزنی برای انسان‌ها مشکل تندرستی ایجاد می‌کند هنوز کاملاً مشخص نیست.
  • مریخ بسیار سردتر از زمین است و میانگین دمای سطح آن منفی ۶۳ درجه است و حداقل دمای سطح این کره به ۱۴۰ درجه زیر صفر هم می‌رسد. پایین‌ترین دمایی که تاکنون بر سطح کره زمین ثبت شده ۸۹.۲ درجه زیر صفر است که مربوط به جنوبگان می‌باشد.
  • آب‌های موجود در مریخ در حالت مایع و آماده مصرف نیستند.
  • از آنجا که بهرام نسبت به خورشید دورتر از زمین است میزان انرژی خورشیدی که به جو بالایی آن می‌رسد کمتر از نصف آن مقدار است که به زمین یا ماه می‌رسد. البته انرژی خورشیدی دریافتی از سوی مریخ با یک جو غلیظ هم‌چون جو کره زمین روبه‌رو نمی‌شود.
  • برون‌مرکزیت مدار ماه بیشتر از زمین است که این باعث نوسانات بیشتر در وضعیت دما و تغییرات ثابت خورشیدی می‌شود.
  • فشار جو مریخ ۶ میلی‌بار است که بسیار کمتر از حد آرمسترانگ می‌باشد. حد آرمسترانگ حد فشاری است که انسان در آن می‌تواند بدون پوشیدن لباس‌های ضدفشار دوام بیاورد. از آنجا که زمینی‌سازی مریخ به این زودی‌ها انجام‌پذیر نیست زیستگاه‌هایی که در مریخ ساخته می‌شوند بایستی مانند فضاپیماها مخزن‌های تحت فشار داشته باشند تا از درهم فروشکستن انسان‌ها و تجهیزات جلوگیری کنند.
  • بخش اعظم جو کره بهرام از دی‌اکسید کربن تشکیل شده‌است. از این رو حتی با با کم کردن فشار جوی، فشار نسبی دی‌اکسید کربن در سطح مریخ هم‌چنان ۱۵ برابر بیشتر از این مقدار بر سطح زمین می‌ماند. مریخ همین‌طور مقادیر زیادی منواکسید کربن دارد. مغناط‌کره آن هم بسیار ضعیف است و در زمینه پس‌راندن بادهای خورشیدی چندان کارآمد نیست.

سکونت‌پذیری[ویرایش]

شرایط سکونت‌پذیری انسان بر سطح بهرام از تمامی دیگر سیاره‌ها و هم‌چنین از ماه مناسب‌تر است. برای نمونه بر سطح سیاره تیر (عطارد) نوسانات گرما و سرمای بسیار سختی وجود دارد، سطح ناهید (زهره) به مانند تنوری داغ است، و سیاره‌های مرزهای بیرونی سامانه خورشیدی و ماه‌های آن‌ها نیز در شرایط یخبندان شدید به‌سر می‌برند.

خارج از کره زمین، تنها بر فراز ابرهای پیرامون کره ناهید است که دانشمندان تاکنون مکانی سکونت‌پذیرتر از مریخ برای انسان یافته‌اند.[۴] از سوی دیگر برخی شرایط طبیعی آب‌وهوایی در برخی نقاط زمین با شرایط مریخ همسان است. در ماه مه ۱۹۶۱ افرادی با بالن هوایی به بالاترین مکانی که انسان با بالن صعود کرده یعنی ۳۴.۶۶۸ متر صعود کردند[۵] و فشار هوایی که در آن ارتفاع ثبت شد در حدود همان فشار هوایی موجود بر سطح مریخ است.[۶] سرمای شدید حاکم بر مناطق قطبی زمین نیز در همان محدوده دماهای شدید در مریخ قرار دارند.

زمینی‌سازی[ویرایش]

نوشتار اصلی: زمینی‌سازی مریخ

به آماده کردن یک جرم آسمانی به سبک کرهٔ زمین برای زندگی انسان، زمینی‌سازی می‌گویند. طرح‌هایی وجود دارد که روند و فرایند تغییر درازمدت محیط سیارات، ماه‌ها و دیگر اجرام فضایی را پیشنهاد می‌کند بصورتی که جو و خاک آن اجرام به صورتی درآیند تا سازگار با سکونت گاه‌های بشری گردند.

پژوهشگران مختلف، زمینی‌سازی مریخ را امکان‌پذیر می‌دانند و آن را شامل سه فرایند اصلی در نظر می‌گیرند: ایجاد جو، گرم نگه داشتن جو، و جلوگیری از از دست رفتن جو و نشت آن به فضای بیرونی.

تابش‌ها[ویرایش]

مریخ میدان مغناطیسی قابل مقایسه با میدان مغناطیسی زمین ندارد. این امر به اضافه رقیق بودن جو، باعث می‌شود که مقادیر بزرگی از پرتوهای یونساز به سطح مریخ برسند.

فضاپیمای اودیسه مریخ دستگاهی به نام «آزمون محیط تابشی مریخ» (MARIE) را با خود همراه برد تا میزان خطرات تابشی برای انسان در بهرام را اندازه‌گیری کند. یافته‌های این دستگاه نشان داد که سطح تشعشعات در مدار مریخ ۲.۵ برابر بیشتر از تشعشعات موجود در ایستگاه فضایی بین‌المللی است. میانگین دزهای تابش درحدود ۲۲ میلی‌راد در روز (۲۲۰ میکروگری در روز یا ۰.۰۸ گری در سال) اندازه‌گیری شد.[۷] سه سال قرار گرفتن در معرض چنین تابشی کافی است تا آثار آن در بدن انسان از مرز امن که هم‌اینک توسط ناسا تعیین شده رد شود. البته این اندازه‌ها مربوط به مدار مریخ است و میزان تابش‌ها در سطح این کره احتمالاً بسیار کمتر از این میزان است و بسته به ارتفاع و شدت میدان مغناطیسی از نقطه به نقطه متفاوت است. توفان‌های پروتونی خورشیدی[۸] که گهگاه زبانه می‌کشند دزهای بسیار بیشتری از این میزان تولید می‌کنند.

ناسا در سال ۲۰۰۳ در مرکز فضایی جانسون واقع در آزمایشگاه ملی بروکهیون آزمایش‌هایی را با استفاده از شبیه‌سازی تابش‌های فضایی به‌وسیله شتاب‌دهنده ذره‌ای انجام داد.[۹] این آزمایش‌ها نشان داد که قرار گرفتن مزمن انسان در معرض مقدار پرتوهای یادشده شاید چندان هم که فکر می‌شد زیانمند نباشد و بدن در این شرایط به نوعی تعادل و هم‌ترازمانی تابشی[۱۰] دست یابد.[۱۱]

نقل و انتقال[ویرایش]

سفرهای میان‌سیاره‌ای[ویرایش]

انرژی بر واحد جرم (دلتا وی) که برای رفتن از زمین به مریخ لازم است از همه سیارات دیگر، به‌جز ناهید (زهره)، کمتر است. با استفاده از مدار ترابرد هوهمان سفر به مریخ حدود ۹ ماه به‌درازا می‌کشد. مسیرهای دیگر سفر نیز که کوتاهتر هستند و سفر به بهرام را طی شش یا هفت ماه امکان‌پذیر می‌کنند نیز وجود دارند اما میزان سوخت و انرژی مورد نیاز پیمودن این مسیرها به مراتب بیشتر از مدار هوهمان است. این مسیرهای میان‌بر هم‌اینک مسیر استاندارد سفر مأموریت‌های رباتی از زمین به بهرام است.

بهرام، (وایکینگ ۱، ۱۹۸۰).

سفرهای کوتاه‌تر از شش ماه به مریخ نیازمند تغییر سرعت‌های بیشتر و در نتیجه سوخت بسیار بیشتر هستند که میزان سوخت مورد نیاز به تناسب کاهش مدت سفر به صورت تصاعدی افزایش می‌یابد. پیمودن چنین مسیرهای میانبری با راکت‌های شیمیایی توجیه اقتصادی ندارد اما با فناوری‌های نوین پیشرانش فضایی که به تازگی آزمایش شده، کاملاً توجیه‌پذیر و قابل اجرا است. پیشرانه مغناط‌پلاسمایی[۱۲] (واسمیر VASIMR) و راکت هسته‌ای نمونه‌هایی از این فناوری‌ها جدید هستند؛ با فناوری اول سفر به مریخ در مدت چهل روز و با فناوری دوم حتی در دو هفته امکان‌پذیر خواهد شد.[۱۳]

فناوری‌های شتابگیری ثابت همچون بادبان‌های خورشیدی و رانه‌های یونی که مدت سفر را به چند هفته کاهش می‌دهند نیز برای سفر به بهرام قابل استفاده هستند.

فضانوردانی که به مریخ سفر کنند با خطر تابش‌های کیهانی و بادهای خورشیدی روبه‌رو هستند که اگر از این فضانوردان محافظت کافی نشود مسئله بیماری سرطان برای آن‌ها پیش خواهد آمد. اثرات سفرهای درازمدت انسان در فضا هنوز به طور کافی بررسی نشده‌است اما دانشمندان ریسک گرفتن سرطان در سفرهای میان‌سیاره‌ای را میان ۱ تا ۱۹ درصد برآورد می‌کنند. پژوهشگران نزدیک‌ترین برآورد را برای مردان ۳.۴ درصد عنوان می‌کنند و برای زنان به خاطر اینکه بافت غده‌ای بزرگ‌تری دارند درصدهای بالاتری را تخمین می‌زنند.[۱۴]

فرود بر مریخ[ویرایش]

گرانش بهرام ۰.۳۸ درصد جاذبه کره زمین است و چگالی جو آن نیز یک درصد زمین.[۱۵] گرانش نسبتاً قوی مریخ و حضور اثرات آیرودینامیکی باعث می‌شود که فرود آوردن فضاپیماهای سرنشین‌دار و سنگین تنها با استفاده از ترمز پیشرانه‌ای کاری دشوار باشد. (روشی که ماه‌نشین‌های آپولو با آن بر ماه فرود آمدند.) از سوی دیگر جو مریخ هم رقیق‌تر از آن است که بتوان برای ترمز و فرود بهرام‌نشین‌های سنگین از اثرات آیرودینامیکی و اصطکاکی هوای آن کمک گرفت. بنا بر این فرود آوردن فضاپیماهای سرنشین‌دار بر مریخ نیازمند سامانه‌های ترمز و فرودی کاملاً متفاوت از سامانه‌های به‌کاررفته در ماه یا مأموریت‌های رباتیک مریخ است.[۱۶]

اگر فرض بر این باشد که انسان به مصالح ساختمانی نانولوله با قدرت ۱۳۰ گیگاپاسکال دست خواهد یافت در چنین حالتی می‌توان آسانسورهایی فضایی ساخت و از آن برای فرود آوردن خدمه و مواد از فضاپیما به سطح مریخ استفاده کرد.[۱۷] ساخت چنین آسانسورهای فضایی برای فرود بر فوبوس هم پیشنهاد شده‌است.[۱۸]

تماس با زمین[ویرایش]

ارتباطات از مریخ با زمین در خلال نیم‌هور (ظهر مریخی) که زمین در بالای افق مریخ قرار دارد تقریباً به طور مستقیم امکان‌پذیر است. در چندین مدارگرد بهرام توسط ناسا و سازمان فضایی اروپا تجهیزات رلهارتباطی قرار داده شده بنابر این مریخ هم‌اینک هم از ماهواره‌های مخابراتی برخوردار است. گرچه این تجهیزات با گذر زمان فرسوده خواهند شد اما به احتمال زیاد پیش از آغاز هرگونه اقدام جدی برای اسکان انسان در مریخ، مدارگردهای دیگری که مجهز به دستگاه‌های رله باشند در مدار بهرام قرار داده خواهند شد.

دیرکردی که به خاطر سرعت نور در ارسال پیام میان بهرام و زمین روی می‌دهد در نزدیک‌ترین حالت قرارگیری دو سیاره در حدود ۳ دقیقه و در دورترین حالت ۲۲ دقیقه است. یافته‌های ناسا نشان می‌دهد که ارتباطات میان زمین و مریخ ممکن است در هر تناوب مداری در زمان مقارنه که خورشید مستقیماً در میان مریخ و زمین قرار می‌گیرد به مدت دو هفته قطع شود.[۱۹] البته قطع تماس از ماموریت تا ماموریت متفاوت است و به عوامل گوناگونی بستگی دارد؛ عواملی چون مقدار حاشیه تماس که در سامانه ارتباطی طراحی شده، و آهنگ مورد نیاز ارسال داده‌ها در هر ماموریت. در عمل بیشتر ماموریت‌های مریخ دچار دوره‌های قطع تماس به مدت حدود یک ماه شده‌اند.[۲۰]

جنبه اقتصادی[ویرایش]

شهاب‌سنگ آهن-نیکل بر سطح مریخ.

اقتصادی بودن کوچ‌نشین‌ها و دستیابی به سود همان‌طور که در ایجاد مستعمرات اولیه در قاره آمریکا اهمیت داشت، برای موفقیت‌آمیز شدن اسکان در مریخ نیز اهمیتی کلیدی دارد. چاه گرانشی کم مریخ و جایگاه آن در منظومه خورشیدی می‌تواند به تسهیل بازرگانی میان زمین و مریخ و توجیه اقتصادی اسکان در این سیاره کمک کند.

گرانش کم در مریخ و سرعت چرخش این سیاره باعث می‌شود که امکان ساخت یک آسانسور فضایی با مواد امروزی در آن فراهم باشد، اگرچه مدار کوتاه فوبوس می‌تواند در این زمینه چالش‌های مهندسی ایجاد کند. در صورت ساخته شدن، چنین آسانسوری می‌تواند مواد معدنی و دیگر منابع طبیعی استخراج شده را از این سیاره به نقاط دیگر جابه‌جا کند.

یک مشکل عمده اقتصادی این است که برای ایجاد مستعمره و شاید هم زمینی‌سازی سیاره مریخ سرمایه‌گذاری‌هایی بسیار زودهنگام و دیربازده نیاز است.

برخی از کوچ‌نشنین‌های مریخ در اوایل ممکن است تخصص خود را در زمینه توسعه منابع محلی مانند آب و یخ برای مصرف خود مریخ‌نشینان قرار دهند. منابع محلی همچنین می‌تواند برای ایجاد زیرساخت‌های لازم استفاده شود.[۲۱] یکی از منابع شناخته شده مریخ که در حال حاضر قابل دسترس است آهن احیاءشده است که در شکل شهاب‌سنگ‌های آهن-نیکل موجود می‌باشد. استخراج آهن در این شکل آسان‌تر از استخراج اکسید آهنی است که سطح این سیاره را پوشانده است.

یکی دیگر از تجارت‌های اصلی بین کوچ‌نشین‌های مریخ در دوران اولیه ممکن است دادوستد کود باشد.[۲۲] با فرض فقدان وجود زیست در مریخ، خاک آن برای رشد گیاهان بسیار ضعیف است و بنابر این کود و دیگر تقویت‌کننده‌های خاک در تمدن‌های آغازین مریخ از ارزش زیادی برخوردار خواهند بود تا زمانی که ترکیب خاک این سیاره به مرور عوض شده و بتواند مواد لازم برای رویش گیاهان را فراهم کند.

انرژی خورشیدی از گزینه‌های مهم تامین نیرو در کره بهرام است. از آنجایی که مریخ در مقایسه با زمین در حدود ۵۲٪ دورتر از خورشید قرار دارد مقدار تابش خورشیدی که به مریخ می‌رسد در حدود ۴۲٪ مقدار نوری است که از خورشید به زمین می‌رسد. اما جو نازک بهرام این امکان را می‌دهد که تقریباً همه آن انرژی به سطح برسد در صورتی‌که جو زمین حدود یک چهارم از تابش خورشیدی را در خود جذب می‌کند.

انرژی هسته‌ای نیز نامزد خوبی است، زیرا تراکم این سوخت ترابری آن از زمین را ارزان می‌کند. انرژی هسته‌ای هم‌چنین گرما تولید می‌کند، که برای سکونتگاه‌های مریخ بسیار ارزشمند خواهد بود.

اگر سکونتگران بتوانند از گنبدهایی برای به دام انداختن حرارت خورشیدی، به ویژه برای گلخانه‌ها، استفاده کنند این امر نیازمندی به گرما را کاهش خواهد داد.

پانویس[ویرایش]

  1. sol
  2. aerobraking
  3. nasa.gov
  4. http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/2002/TM-2002-211467.pdf
  5. centennialofflight.gov
  6. sablesys.com
  7. http://hacd.jsc.nasa.gov/projects/space_radiation_marie_references.cfm MARIE reports and data
  8. SPE
  9. bnl.gov
  10. radiation homeostasis
  11. Zubrin, Robert (1996). The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must. Touchstone. pp. 114–116. ISBN 0-684-83550-9. 
  12. NASA Tech Briefs - Variable-Specific-Impulse Magnetoplasma Rocket
  13. Zubrin, Robert (1996). The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must. Touchstone. ISBN 0-684-83550-9. 
  14. NASA: Space radiation between Earth and Mars poses a hazard to astronauts.
  15. Dr. David R. Williams (2004-09-01 (last updated)). "Mars Fact Sheet". NASA Goddard Space Flight Center. Retrieved 2007-09-18.  Check date values in: |date= (help)
  16. Nancy Atkinson (2007-07-17). "The Mars Landing Approach: Getting Large Payloads to the Surface of the Red Planet". Retrieved 2007-09-18. 
  17. This is from an archived version of the web: The Space Elevator - Chapters 2 & 7 http://web.archive.org/web/20050603001216/www.isr.us/Downloads/niac_pdf/chapter2.html
  18. Space Colonization Using Space-Elevators from Phobos Leonard M. Weinstein
  19. marsrovers.jpl.nasa.gov
  20. MarsSat: Assured Communication with Mars - GANGALE - 2006 - Annals of the New York Academy of Sciences - Wiley Online Library
  21. Landis, Geoffrey A. (2008-04-24 (last updated)). "Meteoritic steel as a construction resource on Mars". NASA Goddard Space Flight Center. Retrieved 2011-05-26.  Check date values in: |date= (help)
  22. Lovelock, James and Allaby, Michael, "The Greening of Mars" 1984

منابع[ویرایش]

Wikipedia contributors, "Colonization of Mars," Wikipedia, The Free Encyclopedia, (accessed January 25, 2012).