من سيبني منزلاً على المريخ؟

منذ الأزل، طمح الإنسان إلى الوصول إلى أبعد من ذلك، وكان القمر هدفه الأول. مشى أرمسترونج وألدرين على سطح القمر منذ أكثر من عام־47 عاماً والهدف القادم هو حسمها. وليس هو فقط: يبدو أن المريخ هو الوجهة المطلوبة. حول التحدي الكبير الذي تواجهه الإنسانية - أن تجد لها وطنًا آخر

بقلم: تسفي أتزمون، الشباب جاليليو

العالمان الأقرب إلينا، حيث يمكن هبوط المركبات الفضائية المأهولة ويمكن للبشر أن يعيشوا عليهما في ظل ظروف معينة، هما القمر والمريخ. تمكن البشر من الهبوط على سطح القمر منذ أكثر من 47 عاما، والسباق نحو المريخ يجري على قدم وساق.

إن الرغبة الإنسانية في الوصول إلى هذه المناطق البعيدة تأتي من عدة دوافع. بادئ ذي بدء، من المعروف أن البشر فضوليون وطموحون: وكل من ينجح في ذلك سوف يحظى بتقدير كبير واحترام ومكانة مرموقة - تمامًا كما كان رواد الفضاء الأوائل. وبصرف النظر عن ذلك، فإن الاستعمار على القمر والمريخ سيمكن من إجراء دراسة شاملة لهما. وبحسب إحدى النظريات، فإن القمر ينشأ من شظية تناثرت من الأرض القديمة، إثر اصطدامها بجرم سماوي آخر، ليحتفظ القمر بتفاصيل مهمة عن بنية الأرض القديمة؛ وسيساعدك مستكشف المريخ في معرفة ما إذا كانت هناك أي حياة عليه أو ما إذا كانت هناك حياة في الماضي.

يمكن وضع التلسكوبات على القمر في نطاقات مختلفة من الأطوال الموجية: الأشعة السينية، الأشعة البنفسجية، الأشعة تحت الحمراء وغيرها - لأنه لا يحتوي على غلاف جوي يحجب هذه الأنواع من الإشعاع. وبصرف النظر عن ذلك، نظرًا لأن القمر والمريخ أصغر حجمًا ولهما كتلة أصغر من الأرض، فسيكون من الأسهل إطلاق مركبة فضائية منهما إلى الفضاء الخارجي. ومن هنا تأتي أهمية القواعد الدائمة على القمر والمريخ. والدافع الآخر هو أنه من الممكن استخراج المواد اللازمة على الأرض من القمر والمريخ وكذلك المواد الخام التي سيتم استخدامها لبناء مواقع استيطانية دائمة عليها، بما في ذلك المباني السكنية.

تتعلق إحدى الادعاءات الأخرى بالمستقبل البعيد، والذي بموجبه يجب على البشرية أن تجد عوالم جديدة لتعيش فيها. ووفقا لهذا الادعاء، فإن وجود البشرية جمعاء في غرام سماوي واحد - الأرض - يعد وضعا خطيرا. إذا حدثت، لا سمح الله، كارثة هائلة على الأرض، فمن الممكن أن تنقرض البشرية جمعاء، كما حدث على ما يبدو للديناصورات بعد اصطدام كويكب بها قبل حوالي 66 مليون سنة. ومن ناحية أخرى، إذا كانت البشرية موجودة في جرمين سماويين أو أكثر، فلن تنقرض تمامًا نتيجة الاصطدام المميت بأحدها.

الظروف اللازمة لاستمرار الحياة

لكي نتمكن من الوجود على القمر أو على المريخ، يجب علينا الاهتمام بعدة احتياجات أساسية: ضغط الهواء، الأكسجين، منع الزيادة الخطيرة في تركيز ثاني أكسيد الكربون، الماء، الغذاء، الطاقة، الحماية من الإشعاعات الضارة والضارة. النيازك، والخدمات الطبية والطوارئ، وأيضا حل لمشاعر الانفصال والوحدة

ضغط الهواء ضروري لمنع الماء من الغليان، وهو ما يشكل نسبة كبيرة من أجسامنا. ومع انخفاض الضغط الخارجي، تنخفض درجة حرارة الغليان، وعند ضغط يبلغ حوالي 6 بالمائة من الضغط الجوي الطبيعي، يغلي الماء عند درجة حرارة الجسم، 37 درجة. من المستحيل بالطبع أن نعيش في مثل هذه الحالة؛ الأكسجين مطلوب للتنفس. ينشأ ثاني أكسيد الكربون كفضلات في عملية تنفس خلايا الجسم، وارتفاع تركيزه بشكل ملحوظ يعد أمراً خطيراً جداً؛ هناك حاجة إلى الطاقة لتنظيم درجة حرارة البيئة، وكذلك للإضاءة والاتصالات وزراعة وإعداد الطعام وإنتاج المواد والمنتجات والاتصالات والمزيد.

الهبوط والحياة على القمر

إن إنشاء مستوطنة على القمر له العديد من المزايا: أولاً وقبل كل شيء، من الممكن أن يكون البشر قد وصلوا بالفعل إلى القمر وعادوا بأمان. مدة الرحلة بضعة أيام، وهذا يسمح بعمليات الطوارئ إذا لزم الأمر. الاتصال اللاسلكي بسيط أيضًا: تستغرق موجات الراديو ما يزيد قليلاً عن ثانية للوصول إلى القمر من الأرض والعكس صحيح.

ومع ذلك، فإن التحديات التي يفرضها القمر للحفاظ على تسوية دائمة ليست بسيطة: فالقمر يفتقر إلى الغلاف الجوي، وبالتالي لا يوفر ضغط الهواء والأكسجين للتنفس؛ هناك اختلافات شديدة في درجات الحرارة على سطحه؛ يشكل نقص الغلاف الجوي خطر التعرض للنيازك. والقمر قاحل لا يوجد عليه ماء سائل.

إن دوران القمر حول محوره بطيء جداً؛ وهذا - بالإضافة إلى مداره حول الشمس - هو السبب وراء استمرار الليل فيه أكثر من أسبوعين (354 ساعة)! ويتم التعبير عن ذلك من خلال الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة: على سبيل المثال، في المنطقة الاستوائية للقمر تنخفض درجة الحرارة ليلاً إلى 150 درجة تحت الصفر أو حتى أقل، وفي النهار ترتفع إلى 110 درجة! تحت الأرض، تكون الاختلافات في درجات الحرارة أصغر بكثير (ودرجة الحرارة منخفضة، حوالي 20 درجة تحت الصفر)، لذلك قد يكون الحل هو تشييد المباني تحت الأرض. وستكون هذه قادرة على المساعدة جزئيًا في التعامل مع الاختلافات في درجات الحرارة، وكذلك مع مشاكل الإشعاع الضار وتأثير النيازك.

كما يخلق الليل الطويل مشكلة استخدام الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة. والحل المحتمل لذلك هو الاستيطان بالقرب من أحد قطبي القمر. أي نقطة في المناطق القطبية يغشاها الليل لا تكون بعيدة عن منطقة يكون فيها النهار في ذلك الوقت، وبالتالي يمكن نقل الكهرباء المنتجة من الطاقة الشمسية إليها. وإلى جانب ذلك هناك مناطق عند القطبين مرتفعة عن السطح حيث تكون الشمس مرئية بشكل مستمر حتى في الليل. وميزة أخرى: يبدو أنه يوجد داخل الفوهات العميقة في المناطق القطبية جليد مائي - والماء مورد أساسي.

والمشكلة الأخرى هي أن سطح القمر فقير جدًا بالنيتروجين والكربون، وهما عنصران ضروريان لزراعة الغذاء والصناعة؛ ومشكلة أخرى: أن الرياح الشمسية - وهي عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة كهربائيا التي تنبعث من الشمس بسرعات هائلة - يمكن أن تسبب تطور جهد كهربائي قد يؤدي إلى الإضرار بعمل الأجهزة الإلكترونية.

الهبوط والحياة على المريخ

والمريخ هو الجرم السماوي المعروف الذي تتشابه ظروفه مع الظروف السائدة على الأرض، كما أنه قريب نسبيا منا. لم تطأ قدم الإنسان بعد سطح المريخ، على الرغم من أن المركبات الفضائية الآلية تعمل وتعمل عليه بنجاح كبير.

يشبه المريخ الأرض في عدة خصائص: فهو يتمتع بأرضية صلبة؛ مساحتها تساوي تقريبًا مساحة اليابسة من الأرض؛ يومه يشبه يومنا في الطول (24 ساعة و 39 دقيقة)؛ إن ميل محور الدوران الذاتي للمريخ بالنسبة لمستوى مدار الشمس يشبه ميل الأرض، مما يعني أن المريخ لديه أيضًا فصول. ومع ذلك، فإن سنة المريخ أطول (687 يومًا) بسبب مداره البعيد عن الشمس. أقطابها مغطاة أيضًا بالجليد، ولكن إلى جانب جليد الماء المتجمد، يوجد أيضًا "ثلج جاف" - ثاني أكسيد الكربون المتجمد.

ولكن بالطبع هناك أيضًا عدد لا بأس به من التحديات في الحياة على المريخ: غلافه الجوي رقيق للغاية وضغطه ليس كافيًا لمنع غليان الماء في الجسم. لذلك، ستكون هناك حاجة إلى بيئة يسود فيها الضغط المناسب لحياة الإنسان؛ كما أن الغلاف الجوي لا يوفر الأكسجين اللازم للتنفس، إذ سيتعين عليهم إنتاج الأكسجين عن طريق تحليل الماء باستخدام تيار كهربائي (التحليل الكهربائي) أو بمساعدة الكائنات الحية التي تقوم بالتمثيل الضوئي، مثل النباتات أو الطحالب أو البكتيريا التي تقوم بالتمثيل الضوئي. وبغض النظر عن ذلك، فإن تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للمريخ يعد سامًا للإنسان، وحتى للنباتات؛ المريخ يبعد عن الشمس حوالي 1.5 مرة عن الأرض، لذلك في بعض الأحيان فقط (في الصيف، في المنطقة الاستوائية) ترتفع درجات الحرارة فوق الصفر. لا يوجد ماء سائل على المريخ. يتم تخزين معظم الماء على شكل جليد عند القطبين وتحت السطح.

المزيد من الصعوبات: تبلغ نسبة الجاذبية (الجاذبية) على سطح المريخ 38 بالمائة من جاذبية الأرض، لكن كثافة الغلاف الجوي تبلغ حوالي 0.6 بالمائة فقط من كثافة الأرض. ومن ثم فإن المظلات العادية لن تكون كافية لإبطاء السرعة والهبوط على المريخ، وسيتطلب الأمر تطوير وسائل خاصة للهبوط؛ وبسبب رقة الغلاف الجوي يتعرض سطح المريخ للإشعاعات المؤينة والأشعة فوق البنفسجية الضارة، وسيكون من الضروري الحماية منها. أحد الحلول هو المباني تحت الأرض.

بصرف النظر عن ذلك، وبسبب المسافة الكبيرة بين الأرض والمريخ، هناك أيضًا مشاكل في الاتصال: أقصر مسافة بينهما تبلغ حوالي 55 مليون كيلومتر، والحد الأقصى حوالي 400 مليون كيلومتر، وهي مسافة تقطعها موجات الراديو ما بين ثلاثة إلى 22 كيلومترًا. دقائق للسفر. لنفس السبب، لن يتمكن مركز التحكم على الأرض من تقديم إجابة فورية، على سبيل المثال، لمشكلة عند الهبوط على المريخ. علاوة على ذلك، خلال الفترة التي تكون فيها الشمس بين الأرض والمريخ، تمنع إمكانية الاتصال المباشر. يمكن التغلب على ذلك جزئيًا باستخدام قمر صناعي للترحيل عن بعد من المريخ.

واحدة من أصعب المشاكل هي طول الرحلة. ومع التقنيات الموجودة، ستستغرق الرحلة إلى المريخ من ثمانية إلى تسعة أشهر، في مركبة فضائية صغيرة، مع الشعور بالعزلة والازدحام والتعرض لإشعاعات خطيرة. ربما ينبغي حل هذه المشكلة بفضل طرق الدفع الحديثة، بما في ذلك محركات Vasimair التي تستخدم موجات الراديو لتأين الغاز، وتسريع الأيونات إلى فوهة القذف باستخدام مجالات مغناطيسية قوية. مع مثل هذه الطريقة، ستستمر الرحلة إلى المريخ لمدة شهر تقريبا، وفي المستقبل البعيد ربما أقل من ذلك.

واحدة من الخطط طويلة المدى، والطنانة، والتي يرى البعض أنها غير واقعية، هي خطة "أرض" المريخ (من لغة الأرض، الأرض): تحويل المريخ البارد، مع القليل من الغلاف الجوي والأكسجين، إلى أرض ثانية . الهدف هو إيجاد طريقة لزيادة الضغط الجوي ومستوى الأكسجين على المريخ. وحتى لو كانت مثل هذه الخطة ممكنة، فإنها تحتاج إلى مئات أو ربما آلاف السنين، إن وجدت. ومع ذلك، نأمل جميعًا أن نرى أول البشر يسيرون على سطح المريخ - وهو الحلم الذي يبدو ممكنًا تحقيقه في العقود القادمة، ويمكن أن يكون لكم، قراء يونغ غاليليو، مساهمة حقيقية كعلماء ومهندسين وطيارين ورواد فضاء في المستقبل.

تم نشر المقال في يونغ غاليليو - المجلة الشهرية للأطفال الفضوليين. للحصول على ورقة رقمية هدية انقر