ما الذي يحتاجه البشر لاستعمار القمر والمريخ

سيمثل برنامج Artemis التابع لناسا علامة بارزة في تاريخ رحلات الفضاء الأمريكية عندما ينطلق في أواخر عام 2024. لن تكون هذه هي المرة الأولى فقط التي يسافر فيها رواد الفضاء الأمريكيون أبعد من المدار الأرضي المنخفض منذ السبعينيات ، ولن تكون فقط الفرصة الأولى لرائدة فضاء تطأ قدمها على سطح القمر.
ستؤدي مهمة Artemis العمل الأساسي الحاسم الذي تحتاجه البشرية لمزيد من الاستكشاف وربما استعمار أقرب جار سماوي لنا ، بالإضافة إلى العمل في النهاية كنقطة انطلاق في سعينا للوصول إلى المريخ. بالنظر إلى مدى قسوة الفضاء بالنسبة لعلم وظائف الأعضاء وعلم النفس البشري ، فإن وكالة ناسا وشركائها ستواجه تحديًا كبيرًا في الحفاظ على مستعمري القمر على قيد الحياة وبصحة جيدة.
بالعودة إلى عصر مهمة أبولو ، كانت فكرة إنشاء وجود شبه دائم على سطح القمر أمرًا مثيرًا للضحك - إلى حد كبير لأن عينات الثرى القمرية العديدة التي تم جمعها وإعادتها إلى الأرض خلال تلك الفترة "وُجد أنها جافة كعظام قال روب مولر ، كبير التقنيين في تطوير المشاريع المتقدمة في وكالة ناسا خلال جلسة SXSW 2021. "كانت هذه هي الحكمة الشائعة ، أنه لا يوجد ماء على القمر ، ولهذا كان هذا الافتراض لسنوات عديدة هو الافتراض السائد في مجتمع [الطيران]."
لم يكن حتى أواخر التسعينيات من القرن الماضي عندما وجد مقياس الطيف النيوتروني على متن مهمة Lunar Prospector التابعة لناسا دليلًا واضحًا على وجود ذرات الهيدروجين الموجودة في أقطاب القمر ، مما يشير إلى احتمال وجود جليد مائي. ولم تكتشف بعثة SOPHIA المياه على سطح القمر المضاء بنور الشمس حتى أكتوبر الماضي ، وليس فقط في الحفر العميقة والمظلمة على سطح القمر.
قال بول هيرتز ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في مديرية المهام العلمية في مقر ناسا ، في ذلك الوقت: "كانت لدينا مؤشرات على أن الماء المألوف الذي نعرفه - قد يكون موجودًا على الجانب المضاء بنور الشمس من القمر". "الآن نحن نعلم أنه هناك. يتحدى هذا الاكتشاف فهمنا لسطح القمر ويثير أسئلة مثيرة للاهتمام حول الموارد ذات الصلة باستكشاف الفضاء السحيق ".
بناءً على هذا الدليل الجديد ، يقدر مولر أنه يجب أن يكون هناك ما يكفي من الجليد المائي "لإطلاق مركبة مثل مكوك الفضاء كل يوم لمدة 2000 عام. لذلك هناك الكثير من الماء على القمر. الحيلة هي أننا يجب أن نجدها ، ونصل إليها ، ثم تعدينها ، ثم نستخدمها اقتصاديًا ".
إن الكشف عن أن القمر يحتوي على مخبأ من الماء - والذي يمكن استخدامه لإرواء عطش رائد الفضاء وتشغيل صاروخه - يمكن أن يؤدي إلى انتزاع موارد لم نشهد مثلها منذ أيام التاسع والأربعين ، أشار بيت كاراتو ، كبير المهندسين الاستشاريين في شركة Bechtel ، خلال نفس حلقة النقاش. "لذا ، فإن اندفاع الذهب التالي بالنسبة لي هو القطب
الجنوبي للقمر ، وهي بيئة قاسية."
وذلك لأن التراكمات الأكبر من المياه تقع في مناطق مظللة بشكل دائم حيث لا تستطيع أشعة الشمس الدافئة الوصول إلى الجليد وتبخره من على سطح القمر. المشكلة هي أن درجة الحرارة في هذه المناطق تحوم حول 40 درجة كلفن ، وهي أبرد من النيتروجين السائل. الجو بارد جدًا لدرجة أنه حتى منصات التعدين الحديثة المصممة لبيئات الأرض الأكثر قسوة ستواجه صعوبة في العمل هناك. أعلن كاراتو: "تحصل على الأجزاء المعدنية في هذا الجو البارد ، فإنها تصبح تقريبًا مثل الزجاج".
وأضاف مولر: "إنه أيضًا فراغ صعب على القمر ، لذلك ستواجه بعض المشكلات الغريبة حقًا مثل اللحام البارد للمعادن". "إذا تعرض سطحان معدنيان لبعضهما البعض ، فيمكنهما في الواقع الارتباط في فراغ صلب وقد رأينا ذلك من قبل في الفضاء. إنها مشكلة معروفة ".
يشكل الغبار الكهروستاتيكي المنتشر في كل مكان ، والذي يحتمل أن يكون مدمرًا للحمض النووي ، خطرًا على المستعمرين - وهو خطر تتصارع معه وكالة ناسا منذ أن أصيب رائد فضاء أبولو 17 هاريسون شميت بأول حالة "حمى قمر قمرية". " لا يلتصق هذا الغبار بالعربات الجوالة وبدلات الفضاء فحسب ، بل تشق الجزيئات الصغيرة طريقها إلى الإلكترونيات الحساسة ومرشحات السدادة وسحابات المربى ومفاصل التجميد.
طورت وكالة ناسا طلاءًا مزعجًا لمواجهة الجاذبية الكهربائية للغبار ولكن فعاليته على نطاق واسع لا تزال غير واضحة. يجب أيضًا أن تؤخذ النيازك الدقيقة نفسها ، التي تخلق آثارها على السطح هذا الغبار الخطير ، في الاعتبار عند تصميم الموائل القمرية.
ولكن على عكس حقبة أبولو ، التي ساعدت في دخول الحرب الباردة ، فإن الحكومة الأمريكية هذه المرة لا تسير بمفردها. يقوم برنامج Artemis بتنسيق جهوده بعمق جنبًا إلى جنب مع مجموعة من الشركاء الدوليين والتجاريين مثل SpaceX ، المكلف بتسليم قطع من بوابة Lunar إلى مدار حول القمر (مقابل 331.8 مليون دولار بارد) في عام 2024.
"سيتيح لنا ذلك القيام بذلك بتكلفة معقولة مع عائد على الاستثمار يمكن القول إنه لا يمكننا القيام بذلك مثل وكالة ناسا. وأوضح مولر أن وكالة ناسا هي وكالة حكومية ، ودور الحكومة هو تسهيل الصناعة. "وهكذا نحن
وضع الإطار والبنية التحتية وكافة العمليات والإطار القانوني والاتصالات ومواقع الإطلاق. كل هذا ضروري ، ومن ثم يمكن للقطاع الخاص أن يأتي ويفعل ما يعرف كيف يفعله ، وهو كسب بعض المال وإنشاء نظام فعال اقتصاديًا ".
في حين أن الشراكة مع الدول الأخرى
في هذا المسعى هي طريقة رائعة لنشر التكاليف الأولية حولها ، إلا أنها قد تؤدي إلى صراعات حول أي دولة عضو ستحصل على حق الوصول والحقوق المتعلقة بالموارد. حاليًا ، تخضع مثل هذه الأمور لمعاهدة الفضاء الخارجي للأمم المتحدة لعام 1967 ، ولكن لغتها ليست واضحة تمامًا ، مما يترك القواعد مفتوحة لقراءات مختلفة.
وقال مولر: "التفسير الأمريكي هو أننا لن نطالب بالأرض و / أو نطالب بالسيادة ، لكن لدينا الحق في استخدام الموارد ولصناعة التجارة الحق في استخدام الموارد". علاوة على ذلك ، تفتقر معاهدة الفضاء الخارجي إلى آليات إنفاذ محددة ولم يتم التصديق عليها بعد من قبل أي دولة موقعة ، مما يجعل قواعدها أشبه بالاقتراحات. وبالمثل ، فإن اتفاقيات أرتميس هي مبادئ توجيهية وليست توجيهات ، على الرغم من أنه إذا وقع عدد كافٍ من الدول عليها وعملت في إطارها ، فقد تابع ، "بمرور الوقت يصبح قانونًا واقعيًا".
يطرح المريخ العديد من نفس التحديات في الاستكشاف والاستعمار النهائي التي يواجهها القمر ، مثل الإشعاع المميت ، وتأثيرات النيازك الصغيرة وجزيئات الغبار المتشبثة - ناهيك عن رحلة الستة أشهر اللازمة فقط للوصول إلى السابق ، مقارنةً برحلة تافهة لمدة ثلاثة أيام لهذا الأخير. تؤدي هذه المسافة الشاسعة أيضًا إلى إجهاد قدرتنا على التحكم عن بُعد في المركبات الجوالة والأنظمة الروبوتية الأخرى التي يتم إرسالها عن بُعد والتي نرسلها إلى الكوكب الأحمر بسبب تأخر الاتصال لمدة دقائق.
سيتعين على المستكشفين والمستعمرين المحتملين أيضًا التعامل مع نطاقات درجات الحرارة الواسعة الموجودة في كل وجهة. على سطح القمر على سبيل المثال ، يمكن أن يكون جانب الجناح الشمسي ساخنًا مثل 125 درجة مئوية بينما يمكن أن ينخفض الجانب المظلل إلى -175 درجة مئوية ، مما يسبب ضغطًا حراريًا شديدًا على الأجسام المتحركة بينها. يجب أيضًا أن تأخذ الحماية من الإشعاع المجري والشمسي عاملًا كبيرًا في أي قرارات تتعلق بمكان الاستقرار على السطح.
توفر الوديان والجرف المظللة درجة أعلى من الحماية الطبيعية ، لذا سيتعين علينا النظر بعناية في التضاريس المحلية عند اختيار مواقع المستوطنات. أحد الحلول المحتملة لمشكلة الإشعاع هو أن نحفظ موائلنا الاصطناعية بقشرة مطبوعة ثلاثية الأبعاد مصنوعة من تربة المريخ نفسها ، كما أشار Xavier De Kestelier ، رئيس تكنولوجيا التصميم والابتكار في Hassell ، خلال الجلسة.
سيكون الحفاظ على الصحة البدنية والعقلية للطاقم في هذه المهام طويلة الأمد بشكل متزايد ذا أهمية قصوى وسيتعين إنجازها دون مساعدة من المنزل.
وقالت بيث هيلي ، رئيسة قسم الطوارئ في مستشفى Hôpital Du Valais ، إنه كلما ابتعدنا عن الأرض ، "ستكون النماذج الطبية التي قد نحتاجها والضغوط النفسية على الطاقم مختلفة". سيتم استدعاء كل فرد من أفراد الطاقم للعمل في أدوار متعددة تتجاوز تخصصاتهم الفردية أثناء المهمة.
إذا تمكنا من التغلب على هذه التحديات ، فإن المكافآت ستكون كبيرة. قال مولر في حلقة نقاش منفصلة في SXSW 2021: "من الصعب جدًا العيش في الفضاء. والخبر السار هو أن هناك الكثير من الموارد في نظامنا الشمسي وما وراءه ، هناك تقريبًا كمية لا حصر لها من الموارد مقارنة بما لدينا على الأرض. " وتشمل هذه كل شيء من الماء والغازات الجوية والمواد المتطايرة والمعادن النادرة إلى نفايات أطقم العمل إلى الطاقة.
وتابع: "إذا كان لديك ضوء الشمس ، فعندئذٍ يمكنك الحصول على الطاقة". لقد أثبتت البشرية بالفعل أنها قادرة على السكن في بعض أكثر المناطق غير المضيافة على وجه الأرض ، مثل محطة كونكورديا في أنتاركتيكا. مع استمرار الاجتهاد والبحث والتعاون الدولي ، يمكن للنجوم أنفسهم قريبًا الوصول إلينا.