تحدثت معكم في مقال سابق عنطرق مختلفة لاستعمار الكواكب الأخرى. لكننا اليوم لا نزال بعيدين جدًا عن الهدف وسأحاول رسم صورة أكثر واقعية لهذه الحلول.
لا تزال رحلة طويلة للغاية
الحل الأول الذي قدمته يتعلق بالرحلة إلى كوكب صالح للسكن بالفعل وتبقى مشكلة هذا الحل قبل كل شيء الرحلة. في المثال الخاص بي، أخذت Gliese 581-D باعتباره الكوكب الذي يجب الوصول إليه. المشكلة الأولى التي تطرح هذا الحل هي مشكلة المسافة: فالوصول إلى جليسي اليوم بأسرع المسبار سيستغرق 100 ألف سنة. لذاهدف الباحثين هو إيجاد محركات يمكنها أن تدفعنا إلى هذا الكوكب في وقت أقصر
محرك الصاروخ التقليدي هو محرك نفاث، أي آلة تقذف سائلًا (غازًا أو سائلًا) إلى الخلف، والذي ينقل عن طريق رد الفعل قوة دفع إلى السيارة المرتبطة بالمحرك، بقوة متساوية واتجاه معاكس للأمام. ويتميز المحرك الصاروخي بخاصية طرد المواد المخزنة بالكامل في جسم المركبة. ويستخدم هذا النوع من المحركات في الصواريخ لأنه مكتفي ذاتيا. ويمكن أن يعمل في بيئة خالية من الغلاف الجوي، ويمكن أن يصل إلى سرعات عالية جداً (كما هو الحال في الصواريخ على وجه الخصوص).لكن هذا المحرك له عيب كبير، يجب أن يكون كل الوقود على متن الطائرة.
يجب أن تؤخذ المعادلة التالية في الاعتبار: يجب أن تكون كتلة الطعام والماء والأكسجين المضغوط والمراحيض والأشخاص والحد الأدنى من العناصر التي سيتم أخذها مساوية كحد أقصى لضعف وزن البنزين المستخدم في السيارة. رحلة (الأولي م = 2 * م من البنزين).ونظراً لحجم المهمة فإن كميات الوقود اللازمة للرحلة قد تصل إلى آلاف الأطنان أو أكثر.ولهذا السبب يجب استخدام محركات أخرى غير المحركات النفاثة في هذه الرحلة: محركات تستهلك طاقة أقل ولكنها قبل كل شيء تشغل مساحة وكتلة أقل.
ما المحركات للاستخدام؟
يبدو أن القليل من المحركات اليوم تلبي هذه التوقعات، لكن بعض المحركات تقترب منها. محرك الدفع الأيوني (المستخدم للمسابير والأقمار الصناعية) هو محرك ينتج سرعته عن طريق إطلاق الأيونات بسرعة عالية جدًا. في المحرك الأيوني، لا يتم حرق الوقود، بل يتأين. ثم تمر الأيونات المنطلقة عبر شبكتين مشحونتين كهربائيًا للغاية وبالتالي تخضع للتسارع.تسبب قوة تسارع الأيونات قوة رد فعل في الاتجاه المعاكس: هذه هي قوة دفع المحرك الأيوني.. يحل هذا النوع من المحركات مشكلة الوقود الرئيسية، لكنه ينتج اليوم قوة دفع منخفضة.
يبدو أن هناك محركًا ثوريًا آخر في طور الظهور: وهو محرك EM. إنه نظام دفع يعمل بالموجات الدقيقة ولا يحتاج إلى وقود.لا يحتاج إلى وقود، لأنه لتوليد الموجات الدقيقة التي يستخدمها هذا المحرك، يمكن أيضًا استخدام الطاقة الشمسية. من ناحية أخرى، حتى الآن، فإنه لا يخلق سوى قوة دفع ضعيفة للغاية.
ومن ناحية أخرى، فإن تطوير محرك جديد أمر مكلف للغاية ويتطلب دراسة علمية طويلة، وإذا أردنا إرسال عدد كبير من البشر إلى الكوكب، فسيكون من الضروري بناء مكوك كبير لا يمكن تجميعه إلا في الفضاء ( لأنه مع وجود كتلة كبيرة سيكون من المستحيل الإقلاع بسبب جاذبية الأرض)، وهي تقنية لا نتقنها اليوم على الإطلاق.
وهكذا، فإننا اليوم بعيدون جدًا عن استعمار كوكب خارج المجموعة الشمسية نظرًا لبعد المسافة الذي يعني وجود محركات أكثر تقدمًا وصاروخًا يصعب تجميعه وتمويله..
لا التضاريس
ومن المؤسف أن هذا ممكن في المستقبل البعيد لأننا لم نتمكن بعد من الذهاب إلى المريخ. ومن الواضح إذن أنه قبل التعامل مع جدوى هذا الاستعمار يجب أن نهتم بجدوى الرحلة إلى المريخ.
وقد تم بالفعل تنفيذ رحلات جوية بدون طيار إلى المريخ بنجاح، ولا سيما مهمة كيوريوسيتي التي أطلقتها وكالة ناسا منذ ما يزيد قليلاً عن ثلاث سنوات. كيوريوسيتي هي مهمة استكشاف المريخ باستخدام مركبة متنقلة (مركبة تسافر على كواكب أخرى).هبط هذا الروبوت على المريخ ويقوم بالبحث فيما إذا كانت هناك بيئة مناسبة لظهور الحياة، ويحلل التركيب المعدني ويدرس جيولوجية المنطقة المستكشفة ويجمع بيانات عن الأرصاد الجوية والإشعاع الذي يصل إلى أرض الكوكب. تم تحديد مدة المهمة مبدئيًا بسنة مريخية واحدة، أو ما يقرب من 669 يومًا مريخيًا (أيامًا شمسية مريخية) أو 687 يومًا أرضيًا (شمسيًا). بعد أن أثبتت هذه المركبة وجود الماء في الماضي على سطح المريخ، فإنها تسعى الآن إلى الاستعداد لاستكشاف الإنسان لكوكب المريخ.
لكن على مدار 50 عامًا، وعلى الرغم من التفكير في العديد من المشاريع، لم تكن أي رحلة مأهولة ناجحة، ولا يزال المريخ ينتظر رواد الفضاء.
على الورق، تبدو مهمة إرسال رواد فضاء إلى المريخ بسيطة بما فيه الكفاية.وسيبدأ رواد الفضاء رحلتهم عندما يكون الكوكبان في أقرب نقطة منهما على متن سفينة ستأخذهم، خلال رحلة تزيد قليلا عن 6 أشهر، إلى مشارف الكوكب الأحمر. سوف يقومون بإيقاف السفينة في مدار حول المريخ (مثل محطة الفضاء الدولية حول الأرض)، ثم يصعدون على متن كبسولة صغيرة للوصول إلى سفينة موطنهم والتي ستأخذ المسار نحو سطح المريخ. سيبقى رواد الفضاء هناك لمدة عام ونصف قبل مغادرتهم مرة أخرى بفضل وحدة صغيرة خفيفة للغاية من شأنها أن تنفصل بسهولة عن جاذبية المريخ للانضمام إلى سفينتهم الأصلية والعودة أخيرًا إلى الأرض. ناسا، التي لديها بالفعل خطط للذهاب إلى سطح المريخ بحلول عام 2040، ستواجه للأسف العديد من المشاكل.
مهمة مقيدة للغاية إلى المريخ
ويبدو أن التحدي الأكبر بلا شك هو الوصول إلى المريخ. في الواقع، كما رأينا سابقا،الجو ضعيف للغاية ولا يمكن للمكوك الاستفادة من تأثير الكبح للغلاف الجوي.بالنسبة لوصول المكوك بأقصى سرعة، يعتبر هذا الجزء من الرحلة دقيقًا وخطيرًا بشكل خاص. "مع وزنها البالغ 900 كجم، كانت المركبة الفضائية كيوريوسيتي في حدود ما يمكن أن نتصوره. أما هنا فنحن نتحدث عن 20 إلى 40 طناً، أو حتى 100"بحسب ريتشارد هايدمان، مؤسس الجمعيةكوكب المريخ. تقنيات اليوم ليست مناسبة على الإطلاق لكبح مثل هذه الكتلة وبدون حل هذه المشكلة لن نتمكن من الهبوط بمركبة فضائية مأهولة على المريخ.
علاوة على ذلك، لا يزال الدفع الصاروخي يثير العديد من المناقشات. فمن ناحية، إذا استخدمنا محركات الدفع الكيميائية، ستكون كتلة الصاروخ عالية جدًا: ستكون هناك حاجة إلى الوقود لمدة 12 شهرًا من السفر (رحلة واحدة ذهابًا وإيابًا) وسيكون تحقيق الهبوط أكثر صعوبة بمثل هذه الكتلة . لكن،إن استخدام محركات الدفع النووي أمر مستحيل اليوم لأننا لا نعرف كيفية إنتاجها. وكما لخص ريتشارد هايدمان الأمر قائلاً: "إن اختيار الدفع الكيميائي من شأنه أن يوفر تكلفة تطوير نظام الدفع النووي. ومن ناحية أخرى، فإن الطاقة النووية ستجعل من الممكن السفر بشكل أسرع وتوفير الكتلة التي سيتم نقلها، مما يؤدي إلى انخفاض التكلفة التشغيلية.".
ويبدو أن هناك مشكلة أخرى تنشأ: تعرض أفراد الطاقم للرياح الشمسية.وبعد تحليل القياسات على النشاط الإشعاعي الذي قام به المسبارفضولوقد أظهر العلماء، التي تم جمعها أثناء رحلتها بين الأرض والمريخ، أن رحلة من هذا النوع ستكون معرضة بشدة لمخاطر الرياح الشمسية. في الواقع، خلال رحلة ذهابًا وإيابًا لمدة عام تقريبًا،سيتلقى رواد الفضاء جرعة أكبر من 660 مللي سيفرت (mSv).. وبالمقارنة، نادراً ما يتلقى العامل النووي أكثر من 20 ملي سيفرت سنوياً. سيتعرض رواد الفضاء في مثل هذه الرحلة لمخاطر أعلى للإصابة بالسرطان (تزداد مخاطر الإصابة بالسرطان بشكل كبير بمجرد تجاوز علامة 100 ملي سيفرت). ولذلك ينبغي اتخاذ التدابير، كما يقول فرانسيس روكارت، رئيس برامج استكشاف النظام الشمسي في المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية: "من المحتمل أن تحتوي الكبسولة على نوع من الجذع المدرع حيث يمكن للطاقم أن يلجأوا إليه في حالة حدوث توهج شمسي". وبالتالي سيتم زيادة وزن الكبسولة المرتفعة بالفعل.
وبما أن الرحلة والوقوف تستغرق ما بين عامين وثلاثة أعوام، فسيتعين على رواد الفضاء أن يكونوا قادرين على إمداد أنفسهم بالطعام والماء والهواء. هناك خياران متاحان: إما إعادة التدوير قدر الإمكان (ما يصل إلى 100% بشكل مثالي)، أو إنتاج كل شيء في الموقع للتخلص من أقل قدر ممكن. يجب إنتاج الطعام في الموقع باستخدام المحاصيل المزروعة على متن السفينة (سيتم إنتاج الضوء في الداخل باستخدام المصابيح).يجب إعادة تدوير كل من الماء والهواء قدر الإمكان لأنه لا يمكن إنتاج أي منهما.. سيتم إعادة تدوير المياه باستخدام الآلات التي ستعالج المياه المستخدمة في الطهي والنظافة الشخصية وكذلك المياه من البول والمراحيض. سيتم إعادة تدوير الهواء بواسطة النباتات أو البكتيريا التي ستحل محل ثاني أكسيد الكربون الذي نصدره أثناء التنفس بالأكسجين، والأفضل هو استخدام نفس النباتات مثل تلك التي ستنتج الغذاء.نظرًا لأن العودة إلى كوكب الأرض مستحيلة، فيجب فحص كل آلة أو منتج بعناية لأنه عند أدنى عيب لن يكون من الممكن إصلاحه.(ما لم يتم استخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تسمح بإعادة إنشاء الأدوات المعيبة باستخدام النماذج).
واليوم، ما زلنا بعيدين جدًا عن كل هذا وتجارب الاكتفاء الذاتي التي تم إجراؤها، مثل تجربة Biosphere 2، انتهت بفشل كبير. Biosphere 2 هو موقع تجريبي تم تصميمه لمحاكاة نظام بيئي اصطناعي مغلق يقع في Oracle في صحراء أريزونا. تم إنشاء المشروع لمعرفة ما إذا كان من الممكن العيش بالاكتفاء الذاتي على المريخ، وقد حقق المشروع نتائج مخيبة للآمال، مع زيادة حادة في الكربون وانخفاض في الأكسجين بأكثر من 0.5٪ شهريًا مع عدم إمكانية إيجاد توازن يضمن بقاءه على قيد الحياة. استقرار. ويشتبه في أن هذا الانخفاض ناجم عن ميكروبات استقرت في التربة وأطلقت ثاني أكسيد الكربون بكميات كبيرة.
أظهرت هذه الاختبارات أن تقنياتنا الحالية ليست محدثة على الإطلاق من حيث استقلالية الموارد وكان لها الفضل في تسليط الضوء على صعوبة التحكم في النظام البيئي.
ولكن وراء هذه الحدود التكنولوجية البحتة، لا تزال هناك بعض المشاكل النفسية. في الواقع، على الرغم من أن رواد الفضاء محترفون ومستعدون للتدريب البدني القاسي، إلا أنهم يظلون فوق كل البشر. نظرًا لكون الإنسان حيوانًا اجتماعيًا، فليس من غير المألوف أن نرى أشخاصًا يغرقون في الاكتئاب أو حتى الجنون في عزلة طويلة.إن الإغلاق هو أمر لا يرغب سوى عدد قليل من الناس في تحمله لمدة أسبوع، لذا فإن البقاء في الحجر لمدة عام كامل سيكون تجربة صعبة للغاية.
على الرغم من إجراء بعض التجارب على الأرض دون وقوع حوادث، مثل مارس 500، وهو برنامج يضم 6 أشخاص من جنسيات مختلفة يقضون 500 يوم في موائل تشبه الصواريخ لمحاكاة رحلة ذهابًا وإيابًا إلى الكوكب الأحمر، إلا أن الشعور بالعزلة هو السائد. خلال الرحلة 55 مليون كيلومتر من الأرض ستكون قوية جدًا. وكما قال رائد الفضاء الأمريكي نورمان ثاجارت عند عودته من مهمته الرابعة التي استغرقت 115 يومًا: "كان الحبس والعزلة والتوتر أكبر تحديات الرحلة".بينما كانت الأرض تحت قدميه. خلال الرحلة إلى المريخ، سيواجه رواد الفضاء صعوبة في رؤية الكوكب الأزرق، وهذا سيذكرهم دائمًا أنه إذا كانت هناك أدنى مشكلة كبيرة، فلن تكون العودة ممكنة. بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا الخوف من المجهول الذي ربما سيخلق توترات كبيرة جدًا لدى مجموعة من رواد الفضاء من دول مختلفة والذين سيتعين عليهم دعم بعضهم البعض لمدة عامين تقريبًا.
وأخيرا، النقطة الأخيرة، والتي لا تزال من أهم النقاط، هي مسألة التمويل والتحالف الدولي. ومن المفترض أن تكلف الرحلة إلى الكوكب الأحمر حوالي 100 مليار يورو لتطوير واختبار التقنيات اللازمة، بما في ذلك تطوير منصة إطلاق جديدة. سيتكلف إطلاق صاروخ واحد ما بين 10 إلى 20 مليار يورو بسبب الوزن الهائل للصاروخ (تخطط وكالة ناسا لإطلاق 25 ألف طن من الأرض لوضع 1024 طنًا في مدار أرضي منخفض وتؤدي إلى 80 طنًا على المريخ). من الواضح اليوم أن الميزانية المخصصة لغزو الفضاء غير كافية للذهاب إلى المريخ.
لإنهاء...
واليوم، تعادل تكلفة تطوير وإطلاق صاروخ واحد 3 سنوات من ميزانية جميع الاتحادات الفضائية في العالم مجتمعة.. ولذلك فإن هذه المهمة تتطلب رابطة من جميع دول العالم. لكن اليوم، لم يُسمع حتى صوت الدول بشأن هذا المشروع. ولكن كما يذكرنا جاك فيلان، وهو مهندس متخصص في غزو الفضاء: "وستكون محطة الفضاء الدولية، الوجهة الوحيدة الممكنة لرواد الفضاء حاليا، في نهاية عمرها الافتراضي. ولن يكون هناك حل آخر بعد ذلك سوى اتخاذ قرار بشأن برنامج ملموس جديد لرحلات الفضاء البشرية..ومن الصعب رؤية رواد الفضاء يبنون محطة فضائية ثالثة أو حتى يبنون قاعدة قمرية بينما لا يزال المريخ يمتد بكرًا على مسافة 55 مليون كيلومتر فقط بموارد وأراضي استغلال غير محدودة تقريبًا.
لذلك تبدو الرحلة إلى المريخ معقدة للغاية اليوم لأنها تتضمن تقنيات معينة لا نملكها ولسنا مستعدين بعد ماليًا ونفسيًا. لذلك، اليوم، على الرغم من أن حلول استعمار الكواكب الأخرى تبدو جذابة، إلا أن تنفيذها أكثر تعقيدًا بكثير ونحن بعيدون جدًا عن تحقيقها. لذلك يمكننا أن نتساءل عما إذا كانت العناية بحجرنا الصغير ليست حلاً أكثر قابلية للتطبيق والاستدامة.
