ما هي تحديات إقامة مستعمرات بشرية على سطح القمر؟

كيف سيتسنى لرواد الفضاء تشييد مستعمرة بشرية على سطح القمر إذا كانت مواد البناء التقليدية أثقل من أن تُحمل على صاروخٍ متجه للفضاء؟
في عام 1975 - أي بعد ثلاث سنوات من آخر رحلة هبطت فيها إحدى مركبات الفضاء التابعة لبرنامج "أبوللو" على سطح القمر - بُثَ على شاشة إحدى المحطات التليفزيونية البريطانية للمرة الأولى مسلسلٌ بعنوان "سبيس: 1999"، والذي بدأت أحداثه بانفجارٍ نوويٍ مزق القمر، وما نجم عن ذلك من خروج مستوطنة بشرية دولية كانت على سطحه عن المدار، وهي تحمل أكثر من 300 شخص، في رحلة مجهولة النهاية في أجواء الفضاء.
وقد أحدث هذا المسلسل تأثيراً واضحاً في رجل الأعمال الكندي إيلون مَسك، مؤسس شركة "سبيس إكس"، خلال طفولته، لأنه حين كشف النقاب في أغسطس عام 2017 عن خططه لإقامة مستوطنة بشرية على القمر، أطلق عليها اسم "مون بَيز ألفا"، وهو الاسم نفسه الذي حملته المستعمرة القمرية التي ظهرت ضمن أحداث مسلسل "سبيس : 1999".
وفي ذلك الوقت نشر مَسك تغريدة وصف فيها المسلسل بأنه "شديد الرداءة من الوجهة الفنية" ولكنه أضاف: "غير أنني أحبه".
لكن إعادة البشر إلى سطح القمر ليست رغبة لدى شركة "سبيس إكس" وحدها، إذ تشاطرها في ذلك وكالة الفضاء الصينية، التي أعلنت عن المراحل المقبلة من مهمتها الفضائية الحالية الناجحة لاستكشاف القمر، وذلك بُعيد أن أصبحت "تشانغ آه 4" أول مركبة تتمكن من "الهبوط السلس" على سطح الجانب المظلم والأبعد من القمر.
ومن المقرر أن تتمثل مهمة كل من "تشانغ آه 5" و"تشانغ آه 6" في جمع عينات والعودة بها إلى الأرض، بينما ستقوم "تشانغ آه 7" بعملية مسحٍ لمنطقة القطب الجنوبي للقمر، وهي منطقة تكتسي بأهمية خاصة على صعيد إمكانيات الاستيطان البشري لهذا التابع الفضائي للأرض، نظراً لأنها تحتوي على جليد مائيٍ.
وفي الشهر الماضي، قال يان خوا، نائب رئيس وكالة الفضاء الصينية المعروفة باسم الإدارة الوطنية الصينية للفضاء: "نأمل أن تساعد `تشانغ آه 8` على اختبار بعض التقنيات، وأداء بعض عمليات الاستكشاف، من أجل تشييد قاعدة مشتركة على القمر تتقاسمها عدة دول".
الصين أيضاً ليست وحدها التي تسعى لهذا الطموح. ففي مختلف أنحاء العالم، وبعد 50 عاماً على الهبوط على سطح القمر، تتشكل الملامح العملية لفكرة إقامة قاعدة بشرية هناك. المفارقة تكمن في أنه على الرغم من أن الولايات المتحدة هي الدولة الوحيدة التي هبط مواطنوها على سطح القمر، فإن الأمريكيين صاروا مضطرين الآن لأن يكونوا متخلفين عن الركب.
فحتى أغسطس 2018، لم يكشفوا عن أي خطط لإقامة قاعدة دائمة على القمر. وحتى ذلك الوقت، كان المريخ يمثل الأولوية الرئيسية للإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء في الولايات المتحدة "ناسا"، وكانت وكالة الفضاء الأوروبية تسبقها بخطوة.
قريةٌ قمريةٌ
فقد أعلنت هذه الوكالة في عام 2016 عن خططها لإقامة قاعدة دائمة على سطح القمر، استندت فيها إلى رؤية تبناها مديرها العام الجديد يوهان ديتريش فورنر بشأن إقامة "قرية قمرية" تضم سكاناً متنوعي المشارب والتخصصات من العلماء وحتى الفنانين، وممثلين عن مؤسسات عامة وأخرى خاصة.
ويمكن أن يرمي المشروع لتحقيق أهداف مثل؛ إجراء أبحاث فلكية، أو اجتذاب السائحين، أو التنقيب عن المعادن غير المتوفرة بشكل كاف على سطح الأرض.
ويسعى آرييل إيكبلو، مؤسس مبادرة استكشاف الفضاء التابعة لمختبر "إم آي تي ميديا" في الولايات المتحدة، إلى "إسباغ طابعٍ ديمقراطيٍ على الفضاء". ولتحقيق هذه الغاية، يعكف الرجل على تجميع مجموعات بحثية متعددة التخصصات، تضم متخصصين في علم الروبوتات، وخبراء في علم الأعصاب الاصطناعية أو البديلة، وصولاً إلى باحثين ومتخصصين في مجالات الهندسة والتصميم والفنون والفضاء.
ومع أن هذه الطريقة في التفكير لم تكن سائدة لدى الجميع، فقد راقت للمستشار العلمي لوكالة الفضاء الأوروبية آيدِن كاولي، الذي كان من بين الباحثين الأوائل الذين عَمِلوا على التقنيات الخاصة باستكشاف القمر في مركز رواد الفضاء التابع للوكالة في مدينة كولونيا الألمانية.
ويتذكر الرجل ما واجهه من دهشة في هذا الشأن بالقول ضاحكاً: "في البداية نظر إلي الجميع بتعجب وكأن لي رأساً ثانيةً. لذا فمن المُرضي للغاية بالنسبة لي أن أرى هذا التركيز والتزايد الطفيف في الاهتمام بالقمر".
وعلى عكس "ناسا" - التي تتبنى سياسة رافضة للتعاون مع الصين في مجال رحلات الفضاء - تتعاون وكالة الفضاء الأوروبية مع نظيرتها الصينية في هذا الشأن، وتجسد ذلك العام الماضي في مشاركة رواد أوروبيين أقرانهم الصينيين في بعض التدريبات، كما يقول كاولي.
وتخطط "ناسا" لإرسال رواد فضاء إلى القمر بحلول عام 2030، وإطلاق محطة فضائية تدور في مدار القمر تحمل اسم "غيت واي".
ولا تتخلف الشركات الخاصة عن المشاركة في السباق نحو القمر، مثل شركة "بلو أوريجين" التي تتعاون مع شركتين أخريين لتنفيذ مشروعها "بلو مون"، الذي يستهدف إرسال سفينة شحنٍ تهبط على سطح القمر.
لكن بغض النظر عن هوية الجهة التي سيتسنى لها الوصول إلى القمر أولاً، فستكون أولويتها الرئيسية هي ضمان بقاء أفراد فريقها على قيد الحياة. فأطول فترة أقام خلالها البشر على سطح القمر لم تتجاوز حتى الآن ثلاثة أيام. أما إذا كنت تسعى للإقامة لفترة أطول، فدعني أصارحك بأن هذا المكان لن يكون المقصد الأكثر ترحيباً.
وجهتنا إلى القمر
تتراوح درجة الحرارة على سطح القمر ما بين 127 درجةً مئوية تحت الصفر إلى 173 تحت الصفر (أي ما بين 196 درجة فهرنهايت تحت الصفر إلى 343 درجةً تحت الصفر أيضا). علاوةً على ذلك، هناك إشعاعاتٌ على سطحه وقدرٌ أقل من الجاذبية، تبلغ نحو سدس نظيرتها على الأرض.
ويمتد طول اليوم القمري ليصل إلى نحو 29 يوماً أرضياً، وهو ما يعني أن المرء سيقضي أسبوعين يغمره فيهما ضوء النهار، يعقبهما أسبوعان مظلمان، وهو ما يمثل مشكلةً بالنسبة لمسألة توليد الطاقة الشمسية. ولهذا، يتعين أن تكون أي تقنيات جديدة تتعلق بالقمر والتخطيط للحياة عليه قابلة للعمل في مثل هذه الظروف.
وفي الآونة الأخيرة، أنشأت العديد من الجهات من بينها شركتا "بلو أوريجين" و"سبيس إكس" بجانب وكالة الفضاء الأوروبية وغيرها، مؤسسةً غير هادفة للربح تحمل اسم "ذا مون رايس" (السباق نحو القمر). وتُنظم في هذا الإطار منافسةٌ بين تلك الجهات الدولية لتشجيعها على تطوير تقنيات في مجالات التصنيع والموارد (مثل ملء قارورة بمياه قمرية) وتوليد الطاقة، والحفاظ على الأحياء (مثل إنشاء أول بيت زجاجيٍ أو دفيئة تُقام على سطح القمر).
وسيتم تدشين هذا المشروع رسمياً في أكتوبر/تشرين الأول عام 2019 خلال المؤتمر الدولي للملاحة الفضائية الذي يُعقد سنوياً.
ويقول بيير أليكسيس-جيومِل، أحد مؤسسي "ذا مون رايس": "سنصدر قواعد ومبادئ إرشادية خلال الشهر المقبل. المنافسة ستستمر لمدة خمس سنوات، لأن طموح `ذا مون رايس` هو المساعدة على إيصال الفريق صاحب الفكرة الأفضل إلى سطح القمر".
وسيتم نقل النماذج الأولية للتقنيات التي سيجري اختبارها في ظل الظروف التي تسود القمر، على متن مركبة فضائية ذاهبة إليه. ويقول أليكسيس-جومِل إن الرحلة المُستهدفة في هذا الإطار ستكون تابعةً على الأغلب لإحدى وكالات الفضاء، ومقررة خلال عاميْ 2024 أو 2025.
تشييد منزل
وعلى الرغم من أن المفهوم الذي ساد في البداية عندما جرى التفكير في مسألة إقامة قواعد على سطح القمر اتسم بخيال واسعٍ للغاية، فإن هذه القواعد في حقيقة الأمر ستكون ذات طبيعة أولية ومؤلفة من مكونات أساسية أكثر مما يتصور أحد، بل ورمادية اللون أيضاً. وفي ضوء أن السفر إلى القمر أمرٌ مكلفٌ للغاية، فإن نقل حمولات أثقل يعني استخدام وقود أكثر وزيادة في التكلفة. ومن المنطقي هنا السعي لإقامة مستوطنة تعتمد على الموارد المتاحة على سطح القمر نفسه.
ومن هذا المنطلق، ثمة إمكانية للانتفاع بما يُعرف ب "أنابيب الحمم"، وهي أنفاقٌ تشكلت خلال الماضي البركاني للقمر، كملاذاتٍ يمكن لمن يسلكها أن يصل إلى الجليد المائي المتجمد تحت سطح القمر. لكن الخطة التي ستُنفذ أولاً وبشكلٍ عاجل ستتمثل في تشييد مكان للإقامة باستخدام الثرى القمري، وهو عبارة عن رمال بازلتية ناعمة رمادية اللون، تشبه الرمال البركانية الموجودة على سطح الأرض.
ويعمل ماتياس شبريل، الأستاذ بجامعة كولونيا بالتعاون مع وكالة الفضاء الألمانية على استخدام ما يُعرف ب "التراب البركاني" لتشكيل قوالب طوب، بهدف محاكاة الرمال البازلتية الناعمة الموجودة على سطح القمر، إذ يتماسك هذا "التراب" مع بعضه بعضاً من خلال عملية تُستخدم فيها أشعة شمس مركزة أو أشعة الليزر. وقد استخدم الرجل طابعاتٍ ثلاثية الأبعاد لتشكيل قوالب متباينة الأشكال من الطوب، لتحديد أيها سيكون أكثر ملائمةً وفائدةً من الناحية العملية لتشييد القاعدة.
ومن شأن هذه القوالب "تشييد بناء أشبه بكوخ الإسكيمو ذي القبة، ما يُكسبه قوةً لمقاومة الضغوط الإضافية التي يتعرض لها من أعلى". وسينبع هذا الضغط من طبقة يبلغ ارتفاعها متراً أو نحو ذلك من الرمال البازلتية الناعمة، التي ستوضع سائبة لتوفير حماية طبيعية للبناء من الإشعاع. وستبقى هذه الرمال في مكانها نظراً لعدم وجود رياحٍ على سطح القمر يمكن أن تبعثرها.
ويقول شبريل إن المرء سيكون بحاجة لجلب عدسات كبيرة بمساحة مترٍ مربعٍ أو أكثر، لتجميع أشعة الشمس لكي يتسنى حدوث عملية تحول للتراب البركاني القمري الناعم إلى مادة صلبة، أو لطباعته في أشكال مختلفة من جانب الطابعات ثلاثية الأبعاد. بعد ذلك، ستحتاج إلى رائد فضاء أو على الأرجح إلى روبوت من أجل تجميع هذه الأجزاء معاً، لتشييد المستوطنة البشرية.
لكن تشييد ولو بناء واحد من هذه الأبنية، سيتم بوتيرة بطيئة. فبحسب شبريل يتطلب الأمر نحو خمس ساعات لصنع قالب واحد من الطوب. وإذا علمت أنك "ستحتاج إلى 10 آلاف قالب لبناء كوخٍ واحد من تلك الأكواخ ذات القباب، فستدرك أن مسألة إتمام البناء ستستغرق عدة شهور".
وقد يتم تقليص فترة هذه العملية، إذا ما جرى استخدام عدد أكبر من العدسات، وشُيدت المستوطنة على يد الروبوتات لا رواد الفضاء.
ويقول شبريل إنه من الممكن استخدام الثرى القمري "لتكوين شيء في قوة الخرسانة. التقنيات الحالية لا توفر لك سوى خُمس هذه القوة، وهو مقدارٌ يعادل صلابة الجبس. لذا هناك حاجةٌ لمزيد من الاستثمارات، لكي نصل إلى الحد الأقصى من الصلابة والقوة".
المرحلة المقبلة على هذا الصعيد هي تلك المتعلقة بتقييم مدى التقدم المُحرز على ذلك المضمار. ولحسن الحظ، ستبدأ أعمال التشييد في وقت لاحق من العام الجاري في منشأة قمرية كبيرة تابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، يمكن أن تساعد على التحضير لاستخدام تقنيات تتعلق بإقامة مستوطنة بشرية على سطح القمر، وتفيد أيضاً في التجهيز لخوض هذه التجربة فعلياً كذلك.
البقاء
من المرجح أن تُقام قواعد على سطح القمر في أيٍ من قطبيه الشمالي والجنوبي، نظراً لرصد أدلة تفيد بوجود جليد مائيٍ في هاتين المنطقتين، وهو ما أكدته "ناسا" أخيراً في أغسطس من العام الماضي.
وليس من قبيل المصادفة أن تكون مركبة التجول "يوي تو" المندرجة في إطار مهمة مركبة الفضاء الصينية "تشانغ آه 4" منخرطة في الوقت الراهن في جمع معلومات في منطقة "حوض أيتكين" بالقطب الجنوبي. ومن الممكن العثور على الجليد المائي على سطح البقاع التي يسودها الظل بشكل دائم، سواء كانت مناطق داخل فوهات براكين أو تحت تربة القمر.
من ناحية أخرى، يمكن استخراج الأكسجين الموجود بين ثنايا الثرى القمري نفسه، للتنفس. المصدر الأكثر احتمالاً في هذا الصدد هو معدن الإلمينيت الذي ينتج بخار ماء عند امتزاجه بالهيدروجين عند درجة حرارة تصل إلى نحو ألف درجة مئوية (1832 درجة فهرنهايت). ثم يكون هذا البخار بحاجة إلى فصل مكوناته، لكي ينتج عن ذلك هيدروجين وأكسجين.
في بادئ الأمر على أي حال، سيحتاج رواد الفضاء لجلب إمدادات الغذاء والماء معهم. وقد أثارت مهمة "تشانغ آه 4" حالةً من الحماسة بعدما عَمِلَت على استنبات وإنماء بذرة. لكن إنتاج ما يمكن أن يُعرف بالغذاء المستدام في الفضاء ليس بالفكرة الجديدة. فالأمر بدأ عام 1982 عندما زرع رواد فضاء روس نبتةً تحمل اسم "رشاد أذن الفأر" على متن محطة الفضاء المدارية "ساليوت 7".
وفي عام 2010، طوّرت جامعة أريزونا نموذجاً تجريبياً ل "بيت زجاجيٍ قمريٍ" أو "دفيئة". وهو عبارة عن منظومة للزراعة في الماء أو دون تربة، تستخدم أنبوباً بطول خمسة أمتارٍ ونصف المتر مُغطى بغشاء، ومزوداً بمصابيح بخار الصوديوم المُبردة بالماء، بجانب "مظاريف" لحفظ البذور. وتستخدم هذه المنظومة ثاني أكسيد الكربون المنبعث من أنفاس رواد الفضاء، والبول لتوفير المياه للحبوب. أما أشعة الشمس فيتم توفيرها عبر كابلات ألياف ضوئية.
الطاقة
سيشكل استخدام تقنيات جديدة لتوليد الطاقة أمراً محورياً وأساسياً للحياة على سطح القمر. وبينما تتطلب خلايا وقود الهيدروجين الموجودة على الأرض حدوث تفاعل كيمياويٍ بين الهيدروجين والأكسجين (يأتي من الهواء غالباً) من أجل توليد الكهرباء، مع تكوّن الماء كمنتجٍ ثانويٍ، فإن كل هذه المكونات موجودةٌ على سطح القمر، ولكن دون هواء أو غلاف جوي.
وهنا يتحدث كاولي عن تقنيات جديدة طوّرها في هذا المجال بالقول إن بوسعنا تحليل الماء الموجود لدينا على القمر إلى مكوناته، قبل إعادة تجميع هذه المكونات خلال الليل لتوليد الكهرباء. ويوضح الرجل هذه العملية بالقول: "خلال النهار، نحصل على قدرٍ كبيرٍ من الطاقة الشمسية، ربما يزيد على ما نحتاجه من هذه الطاقة لتحليل الماء إلى مكوناته والحصول على الهيدروجين والأكسجين، لذا فإن ذلك يمثل أداة فريدة من نوعها يمكننا الانتفاع بها على القمر، لتوفير إمكانيات البقاء على قيد الحياة للفرق المشاركة في مهام فضائية طويلة الأمد".
بالإضافة إلى ذلك، هناك إمكانيةٌ لتخزين الطاقة الحرارية باستخدام عملية مشابهة لتلك التي تعمل على أساسها المضخات الحرارية، وهي عبارة عن أجهزة لنقل الطاقة الحرارية من مصادر ساخنة إلى خزانات حرارية. ويقول كاولي في هذا الشأن إن عدم وجود رياح على سطح القمر يُبقي الحرارة المنبعثة من أشعة الشمس بين ثنايا الثرى القمري. ويضيف أن هناك إمكانية لاستخدام عدسات أو مرايا لتركيز أشعة الشمس على سطح تربة القمر، واستخدام هذا المصدر لإبقاء القاعدة دافئة أو لتوليد الكهرباء.
وبمجرد صقل هذه التقنيات ومعالجة ما يشوبها من عيوب وتجريبها كذلك لضمان أنها ستعمل في ظل الظروف السائدة على القمر، سيكون بمقدور رواد الفضاء تشييد مستعمرة بشرية قمرية. وسيكون ذلك أقرب مما نتصور.