وبهذه الطريقة يمكننا بناء مستعمرة على كوكب آخر

إذا أراد الجنس البشري البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل، فمن المحتمل أن نضطر إلى استعمار كواكب أخرى. سواء حدث هذا نتيجة لجعلنا الأرض أقل صالحة للسكن أو وصول الأرض إلى نهايتها الطبيعية في قدرتها على دعم الحياة، فسوف يتعين علينا في يوم من الأيام أن نبحث عن موطن جديد

إذا أراد الجنس البشري البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل، فمن المحتمل أن نضطر إلى استعمار كواكب أخرى. سواء حدث هذا نتيجة لجعلنا الأرض أقل صلاحية للسكن أو وصول الأرض إلى نهايتها الطبيعية في قدرتها على دعم الحياة، فسوف يتعين علينا في يوم من الأيام أن نبحث عن منزل جديد.

وتقدم لنا أفلام هوليوود مثل The Redeemer (باستثناء مارك واتني) أو Interstellar، لمحة عما قد ينتظرنا. لا شك أن المريخ هو الوجهة المفضلة للسكن في نظامنا الشمسي، ولكن هناك آلاف الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى يمكن أن تكون بمثابة بديل لأرضنا. إذن ما هي التقنيات اللازمة لجعل هذه المهمة ممكنة؟
لدينا بالفعل مستعمرة واحدة في الفضاء – محطة الفضاء الدولية، ولكنها تبعد 350 كيلومتراً عن الأرض وتعتمد على إمدادات ثابتة من الموارد لطاقم مكون من ستة أفراد. من المؤكد أن معظم التكنولوجيا التي تم تطويرها لمحطة الفضاء الدولية، مثل الحماية من الإشعاع، ودوران الماء والهواء، وامتصاص الطاقة الشمسية، وغيرها، يمكن نقلها إلى مستعمرات فضائية أخرى في المستقبل، إلا أن مستعمرة على سطح كوكب ما أو سيضيف القمر مجموعة جديدة من التحديات.

موطن طبيعي

الشرط الأول لسكن الإنسان على كوكب آخر هو إنشاء موطن في بيئة معزولة قادرة على الحفاظ على ضغط الهواء، وتركيبة الهواء (كمية الأكسجين)، ودرجة الحرارة، وحماية السكان من الإشعاع. ولذلك، فمن الضروري بناء هيكل كبير وثقيل نسبيا.

إن رفع الأجسام الكبيرة والثقيلة إلى الفضاء هو عمل مكلف وصعب. منذ مهمة أبولو، والتي كانت في حد ذاتها مكونة من عدة وحدات كان لا بد من فصلها في الفضاء، تم إرسال أجزاء من المحطات الفضائية التي قام رواد الفضاء بتجميعها.

ونظرًا للتقدم المثير للإعجاب الذي نشهده في حوسبة الأنظمة التي يتم التحكم فيها ذاتيًا، فمن الممكن أن يتمكن الموطن من تجميع نفسه من الأجزاء دون تدخل الإنسان. واليوم، حتى مناورات الإرساء في المحطة يتم إجراؤها تلقائيًا بالكامل.

سيكون البديل هو جلب الحد الأدنى من "صندوق الأدوات" من الأرض وإنشاء الموائل باستخدام الموارد المحلية. وعلى وجه التحديد، يمكن استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لتحويل المعادن من التربة المحلية إلى هياكل مادية. في الواقع، لقد بدأنا بالفعل في دراسة هذه القضية. تمكنت شركة خاصة تدعى Planetary Resources من الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة خام من جزء كويكب غني بالمعادن تم العثور عليه في موقع انفجار نيزك على الأرض. قامت وكالة ناسا بتثبيت طابعة ثلاثية الأبعاد على محطة الفضاء الدولية لإثبات إمكانية استخدام هذه الطابعات في حالة انعدام الجاذبية. والهدف هو إنتاج قطع غيار للمحطة الفضائية في المستقبل في المحطة نفسها.

شريان الحياة السائل

بمجرد إنشاء الموطن المبني، ستحتاج المستعمرة إلى إمدادات مستمرة من الماء والأكسجين والطاقة والغذاء لدعم سكانها، على افتراض أن المستعمرة لم يتم بناؤها على كوكب شبيه بالأرض به مثل هذه الموارد الوفيرة. يعد الماء عنصرًا أساسيًا في الحياة كما نعرفها، ولكن يمكن استخدامه أيضًا كوقود ودرع ضد الإشعاع.

يجب أن تحمل التسوية الأولية كمية معينة من المياه وإعادة تدوير أي نفايات سائلة. وقد تم ذلك بالفعل في محطة الفضاء الدولية حيث لا تهدر قطرة واحدة من السائل (الغسيل أو العرق أو الدموع أو حتى البول). لكن مستعمرة على أرض جسم صلب ستحاول أيضًا استخراج المياه من خزانات المياه الجوفية أو الجليد كما هو الحال في بعض الكويكبات.

الماء هو أيضا مصدر للأكسجين. وفي المحطة الفضائية، يتم إنتاج الأكسجين من خلال عملية التحليل الكهربائي التي يتم فيها فصل الهيدروجين والأكسجين عن الماء. وتعمل ناسا أيضًا على تطوير تقنيات لتجديد الأكسجين من المنتجات الثانوية في الغلاف الجوي، مثل ثاني أكسيد الكربون الذي نزفره أثناء التنفس.

الزراعة والطاقة

من المحتمل أن يكون إنتاج الطاقة هو الجانب التكنولوجي لإنشاء مستعمرة والذي نحن على استعداد له بشكل أفضل بفضل الألواح الشمسية الكهروضوئية. لكن اعتمادًا على موقع الكوكب الذي تقع فيه المستعمرة، قد نحتاج إلى تحسين هذه التكنولوجيا بشكل كبير. ومن بعد الأرض عن الشمس، يمكننا الحصول على ما يصل إلى 470 واط من الكهرباء من كل متر مربع من الخلايا الشمسية. وتكون هذه القيمة أقل على سطح المريخ الذي يبعد عن الشمس بنسبة 50% مقارنة بالأرض، وله غلاف جوي يخفي الشمس جزئيًا.

في الواقع، يتسبب الغلاف الجوي المريخي في حدوث عواصف رملية دورية سيئة السمعة، لأن الرمال تحد من كمية الضوء التي تستقبلها الصفائح وتغطيها. لكننا بدأنا بالفعل في مواجهة هذه المشكلات عند التخطيط للبعثات الفضائية إلى المريخ. على سبيل المثال، كان من المفترض أن تستمر مهمة Spirit and Opportunity لمدة تسعين يومًا، لكن Spirit ظلت على قيد الحياة لمدة ست سنوات وما زالت Opportunity تعمل على الأرض لأكثر من 12 عامًا. اتضح أن الرياح التي تهب على المريخ تقوم بشكل دوري بتنظيف الغبار من الصفائح.

من الواضح أن المستعمرة تحتاج إلى الغذاء. وبدون وجود نسخة متماثلة على طراز ستار تريك، ستكون الزراعة حيوية لإنتاج الغذاء. ويمكن أيضًا استخدام المحاصيل لتحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء إلى أكسجين للتنفس. تعد زراعة النباتات على الأرض أمرًا سهلاً نسبيًا، لأنها تكيفت مع البيئة منذ آلاف السنين، لكن زراعة الفواكه والخضروات في الفضاء أو كوكب آخر ليست بهذه البساطة.

درجة الحرارة، الضغط، الرطوبة، مستويات ثاني أكسيد الكربون، تكوين التربة والجاذبية - كل ذلك يؤثر على بقاء النباتات ونموها، وبالطبع تختلف درجة التأثير باختلاف الأنواع. وفي الوقت نفسه، تجرى الدراسات والتجارب لزراعة النباتات في بيئة خاضعة للرقابة تحاكي بيئة مستعمرة فضائية. أحد الحلول المحتملة التي تم إثباتها بالفعل على الأرض، أظهر أنه من الممكن زراعة الفجل والخس والبصل الأخضر في الفضاء باستخدام الزراعة المائية، حيث تتم زراعة النباتات في سائل غني بالمغذيات بدون تربة.

تغير المناخ

الشرط النهائي في مستعمرة فضائية هو الحفاظ على مناخ صالح للسكن. يختلف تكوين الغلاف الجوي ومناخ الأجرام السماوية الأخرى كثيرًا عن تكوين الأرض: لا يوجد غلاف جوي على القمر أو الكويكبات، ويتكون الغلاف الجوي للمريخ بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون. وتتراوح درجة حرارة السطح من عشرين درجة مئوية في الصيف إلى 153 درجة تحت الصفر خلال الشتاء عند قطبي المريخ. إلا أن الضغط الجوي يصل إلى حوالي 0.6% من ضغط الأرض. في هذه الظروف القاسية، سيقتصر المستعمرون على العيش داخل الموائل المعزولة ولن يكون أي سفر إلى الخارج ممكنًا إلا باستخدام بدلات الفضاء.

وعلى المدى الطويل، تتلخص الفكرة السائدة في تغيير مناخ الكوكب على نطاق واسع ــ في عملية تعرف باسم التأريض، على غرار حلول الهندسة الجيولوجية لمكافحة تغير المناخ على الأرض. سيتطلب هذا جهدًا كبيرًا، ولكن باستخدام تقنيات مماثلة سيكون من الممكن تطبيق التقنيات على كواكب أخرى مثل المريخ.

هناك طريقة أخرى ممكنة وهي الهندسة الحيوية، حيث يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي إلى أكسجين باستخدام البكتيريا أو تغميق الغطاء القطبي للمريخ لتقليل كمية ضوء الشمس التي تشعها مرة أخرى إلى الفضاء وبالتالي رفع درجة حرارة السطح. وبدلاً من ذلك، سيكون من الممكن وضع مجموعة كبيرة من المرايا التي ستعكس الشمس على مناطق محددة مثل القطبين لتسبب ارتفاعًا محليًا في درجة الحرارة. وتشير التقديرات إلى أن الزيادة في درجة الحرارة باستخدام التقنيات المقترحة في الفقرة، حتى لو كانت صغيرة، يمكن أن تؤدي إلى زيادة في ضغط الهواء وتسمح بثبات المريخ.

للحصول على معلومات على موقع المحادثة