سفر به مریخ ؛ چالش‌های بشریت در مسکونی‌سازی سیاره سرخ

رفتن به فضا و زندگی روی سیاره‌های دیگر آرزوی دیرینه‌ی بشریت بوده است اما در چند سال اخیر این رؤیا در حال تبدیل شدن به واقعیت است. سازمان‌های دولتی مانند ناسا و دیگر شرکت‌های خصوصی هوافضایی مثل اسپیس‌ایکس در تلاش هستند در دهه‌ی ۲۰۳۰ انسان را به مریخ بفرستند. هدف نهایی آن‌ها علاوه بر کاوش در فضا این است که تا ماه‌ها آنجا بمانند؛ اما انسان چگونه می‌خواهد در مریخ زندگی کند؟ چه هوایی را تنفس کند و در نهایت چگونه از چالش‌ها و خطراتی که بر سر راهش قرار دارند جان سالم به در ببرد. در این مقاله تلاش می‌کنیم به این پرسش‌ها پاسخ دهیم.

مدت زمان سفر به مریخ به معیارهای متعددی مثل موقعیت زمین و مریخ نسبت به یکدیگر تا فناوری فضاپیما وابسته است. به نقل از ناسا سفری یک طرفه به سیاره‌ی سرخ تقریبا نه ماه به طول می‌انجامد؛ اما برای سفر رفت و برگشت به ۲۱ ماه زمان نیاز است زیرا تقریبا باید ۳ ماه صبر کنید تا مطمئن شوید زمین و مریخ در موقعیت مناسبی قرار دارند.

برای محاسبه‌ی مدت زمان سفر به مریخ در ابتدا باید فاصله‌ی بین دو سیاره را بدانیم. مریخ چهارمین سیاره از خورشید و دومین سیاره‌ی نزدیک به زمین پس از زهره است؛ اما فاصله‌ی بین مریخ و زمین به صورت پیوسته با حرکت آن‌ها به دور خورشید تغییر می‌کند.

نزدیک‌ترین فاصله‌ی زمین و مریخ، ۵۴٫۶ میلیون کیلومتر، دورترین فاصله‌ی آن‌ها ۴۰۱ میلیون کیلومتر و فاصله‌ی میانگین آن‌ها ۲۲۱ میلیون کیلومتر است.

اما دومین عامل مهم، فناوری است. کاوشگر پارکر سریع‌ترین کاوشگر ناسا، رکوردهای سرعت خود را در حین نزدیک شدن به خورشید شکست. این کاوشگر در ۲۱ نوامبر ۲۰۲۱ به سرعت بالای ۱۶۳ کیلومتر بر ثانیه رسید که برابر است با ۵۸۶ هزار کیلومتر بر ساعت. بر اساس تخمین‌ها با نزدیک شدن کاوشگر پارکر به فاصله‌ی ۶٫۲ میلیون کیلومتری از سطح خورشید در دسامبر ۲۰۲۴، سرعت آن به ۶۹۲ هزار کیلومتر بر ساعت خواهد رسید. حالا فرض کنید چنین کاوشگری را از زمین به مریخ بفرستیم در این حالت به طور میانگین ۱۶ روز طول می‌کشد تا به مریخ برسیم.

موشک‌ها و فضاپیماها از قدرت کافی برای فرستادن فضانوردان به اعماق فضا برخوردارند؛ اما وقتی فضانوردان به مریخ برسند، زندگی روی سیاره سرخ می‌تواند بسیار دشوارتر از سفر باشد؛ اما فضانوردها برای زندگی در مریخ باید چه نکاتی را رعایت کنند و به دنبال چه پیش‌نیازهایی باشند.

اکسیژن اساسی‌ترین نیاز انسان‌ها برای زندگی در مریخ است اما دسترسی به آن در سیاره سرخ به آسانی زمین نیست. برخلاف هوای زمین که ۲۱ درصد آن را اکسیژن تشکیل می‌دهد، جو مریخ کمتر از یک درصد اکسیژن دارد. این خبر بدی است. بدون اکسیژن نمی‌توانید بیشتر از یک دقیقه روی مریخ دوام بیاورید.

خوشبختانه لباس‌هایی عایق با فشار مشخص که می‌توانند گردش اکسیژن را انجام دهند برای فضانوردان مناسب هستند؛ اما این اکسیژن از چه راهی تأمین می‌شود؟ انتقال آن از زمین می‌تواند بسیار پرهزینه و غیرکاربردی باشد اما چگونه اکسیژن را از سیاره‌‌ی مریخ تأمین کنیم که مقدار کمی از آن را دارد؟ ناسا در پروژه‌ای به نام MOXIE با مریخ‌نورد پرسویرنس در حال کار روی این مشکل است. این پروژه می‌تواند راهی برای استخراج اکسیژن در مریخ فراهم کند. در این صورت یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های اکتشافات فضایی حل خواهد شد.

از آنجا که مریخ نسبت به زمین در فاصله‌ی دورتری از خورشید قرار دارد، بسیار سرد است. مقدار بسیار کمتری نور خورشید و گرما به مریخ می‌رسد. همچنین ضخامت جو مریخ از جو زمین کمتر است و نمی‌تواند گرمای سیاره را حفظ کند. فرض کنید بخواهید به استوای مریخ بروید که نور خورشید به صورت مستقیم به ارتفاعات آن می‌تابد. هنگام ظهر احساس یک روز زمستانی با دمای صفر درجه‌ی سانتی‌گراد را خواهید داشت و هنگام شب این دما می‌تواند به منفی ۱۴۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد که چهار برابر سردتر از جنوبگان زمین است. زندگی در مریخ نیاز به زیستگاه‌های ویژه‌ای دارد که بتوانند دمای مناسب را فراهم کنند.

آب در مریخ وجود دارد اما نه به شکل مایع. بلکه به شکل یخ و تنها در نقاط خاصی از این سیاره پیدا می‌شود؛ اما با فرض دسترسی به این نقاط و داشتن تجهیزات کافی، فرآیند استخراج آب را می‌توان ساده فرض کرد: حفاری، تصعید با استفاده از انرژی خورشیدی و دیگر منابع گرمایی و سپس تقطیر آن. چنین آبی نه تنها به عنوان آب آشامیدنی بلکه برای آبیاری و از همه مهم‌تر برای تولید سوخت لازم برای بازگشت فضاپیماها از مریخ به زمین کاربرد دارد.

فضانوردها می‌توانند از منابع طبیعی مریخ برای پرورش محصولات غذایی مورد نیاز خود استفاده کنند. بخش زیادی از جو مریخ از کربن‌دی‌اکسید تشکیل شده است که گازی ضروری برای بقای گیاهان است و خاک مریخ از مواد مغذی کافی برای رشد گیاهان برخوردار است؛ اما از آنجا که دسترسی به این مواد به شدت به محل فرود فضانوردان وابسته است، احتمالا کوددهی خاک ضروری است. همچنین گیاهان باید در محیط‌هایی با دمای مناسب رشد کنند.

فضا محیطی خشن با پرتوهای کیهانی خطرناک به ویژه پرتوهای خورشیدی است. جو و میدان مغناطیسی زمین از ما در برابر این پرتوهای خطرناک محافظت می‌کنند؛ اما مریخ فاقد مغناطیس‌کره است و جو آن هم صد برابر نازک‌تر از جو زمین است. سفر به مریخ و اقامت در آن محیط به معنی قرار گرفتن در معرض پرتوها است. فضانوردها به زیستگاه‌ها، لباس‌ها و دستگاه‌های خاصی نیاز دارند که از آن‌ها در برابر پرتوهای سرطان‌زا محافظت کند.

در دهه‌ی پیش رو ناسا و چین برای اولین بار در تاریخ بشر، به دنبال فرستادن فضانورد به مریخ هستند. این هدف چالش‌های متعددی مثل مشکلات فنی و لجستیکی و همچنین تأمین غذا و آب فضانوردها برای ماه‌ها اقامت و سفر به مریخ را به دنبال دارد.

یکی از مشکلات اصلی، امنیت و سلامت فضانوردانی است که ماه‌های زیادی را در فضا گذراندند و در معرض ریزگرانش و پرتوهای کیهانی بوده‌اند. از طرفی پس از ماه‌ها سفر و قرار گرفتن در معرض ریزگرانش، فضانوردها به سختی می‌توانند خود را با گرانش مریخی تطبیق دهند.

به عقیده‌ی پژوهشگرها خطرهای زیادی در سفر به مریخ فضانوردان را تهدید می‌کنند اما بزرگ‌ترین تهدید، اقامت طولانی‌مدت در شرایط ریزگرانش است. در کنار پرتوهای مخرب خورشید و منابع کیهانی، این تجربه می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر بدن آن‌ها بگذارد. برای مثال ریزگرانش می‌تواند به از بین رفتن تراکم استخوان بینجامد و بر کارکرد اعضای حیاتی بدن، بینایی و سیستم قلبی ریوی یا به عبارتی قلب و توانایی پمپاژ خون در میان رگ‌ها و عروق بدن تأثیر بگذارد.

وقتی روی زمین هستید، گرانش باعث می‌شود مایعات به قسمت پائین بدن جریان پیدا کنند و به همین دلیل پاهای افراد در پایان روز کمی متورم می‌شوند؛ اما وقتی به فضا می‌روید این کشش گرانشی ناپدید می‌شود و مایعات به قسمت بالایی بدن منتقل شده و باعث برانگیختن واکنشی می‌شوند که بدن را فریب می‌دهد و فکر می‌کند مایعات زیادی در بدن وجود دارد.

در چنین شرایطی زیاد به دستشویی خواهید رفت تا از شر مایعات اضافی خلاص شوید از طرفی احساس تشنگی نمی‌کنید و زیاد آب نمی‌نوشید و همین مسئله می‌تواند به کم‌آبی بدن در فضا منجر شود. به همین دلیل فضانوردهایی که از ایستگاه‌ فضایی بین‌المللی بازمی‌گردند به سختی می‌توانند راه بروند و حتی گاهی ممکن است به صندلی چرخ‌دار نیاز پیدا کنند.

در رابطه با مأموریت‌های مریخ، مشکل دیگر می‌تواند تأخیر ارتباطی بین زمین و مریخ باشد. بر اساس تراز خورشید، زمین و مریخ، این تأخیرها می‌توانند به اندازه‌ی بیست دقیقه به طول بینجامند. در نتیجه فضانوردها باید بتوانند بدون نیاز به کمک فوری از بخش کنترل مأموریت یا خدمه‌ی پشتیبان کار خود را انجام دهند.

بنابراین اگر فضانوردی هنگام فرود به مریخ و خروج از فضاپیما مشکل راه رفتن پیدا کند، کمک پزشکی در کار نخواهد بود. به همین دلیل است که فضانوردها باید شرایط مناسب برای پرواز و تطبیق با میدان گرانشی مریخ را داشته باشند. آن‌ها باید با حداقل پشتیبانی در طول اولین دقایق حیاتی، به شکلی بهینه و کارآمد عمل کنند.

در کنار تمام شرایط فوق، نباید مشکلات روحی و روانی ناشی از مشکلات فیزیکی را نادیده گرفت. یک روز مریخی ۳۷ دقیقه طولانی‌تر از روز زمینی است و مریخ به طور کلی تاریک‌تر از زمین است. روز طولانی‌تر می‌تواند بر ریتم شبانه‌روزی بدن تأثیر بگذارد و هماهنگی آن را از بین ببرد. همچنین تنهایی و ایزوله‌ بودن از نظر روانی مشکلات قابل توجهی را به دنبال دارد.

همان‌طور که در بخش قبل هم گفته شد، مریخ فاقد جو مناسب، میدان مغناطیسی و لایه‌ی اوزون است. این سه شاخصه روی زمین برایمان زندگی راحتی را به ارمغان آورده‌اند؛ بنابراین فضانوردها روی مریخ در معرض پرتوهای سرطان‌زا قرار خواهند گرفت و سرمای مهلک و کشنده را هم باید به این مشکلات اضافه کرد. زندگی روی مریخ در فضاهای سربسته خواهد گذشت مگر اینکه با تجهیزات کامل از آن فضاها خارج شوید.

همچنین سطح مریخ پر از گرد و غبار سمی است که بسیار ریز و ساینده هستند و می‌توانند به شدت به ریه فضانوردها آسیب برسانند به طوری که اگر در معرض گرد و غبار مریخی قرار بگیرند ممکن است طی چند هفته جان خود را از دست بدهند.

یکی از معیارهای اصلی محدودکننده برای ارسال انسان به مریخ، سرمایه‌‌ی لازم است. هزینه‌ی تخمینی ارسال انسان به مریخ در سال ۲۰۱۰، تقریبا ۵۰۰ میلیارد دلار آمریکا برآورد شد. گرچه‌ هزینه‌های واقعی قطعا بیشتر خواهند بود. اولین فاز اکتشافات فضایی از اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی برای رصد منظومه‌ی شمسی آغاز شد. با این‌حال از دید برخی منتقدان، این اکتشافات اتلاف هزینه و سرمایه بودند.

به عقیده‌ی منتقدان مزایای حضور انسان در مریخ بسیار کمتر از هزینه‌های آن است و بهتر است چنین سرمایه‌ی عظیمی را در برنامه‌های دیگری مثل اکتشافات رباتیک به کار برد. از طرفی به عقیده‌ی برخی دیگر، سرمایه‌گذاری بلندمدت در سفرهای فضایی برای بقای بشریت ضروری است. یکی از معیارهای تأثیرگذار بر این گرایش، توریسم فضایی است. با رشد بازار توریسم فضایی و پیشرفت‌های فناوری، هزینه‌ی فرستادن انسان به سیاره‌های دیگر به شکل چشمگیری کاهش خواهد یافت. یکی از نمونه‌های بارز، کامپیوترهای شخصی هستند. زمانی کامپیوترها تنها برای پژوهش‌های علمی و تا حدی در صنایع بزرگ به کار می‌رفتند و همچنین بسیار بزرگ، سنگین و پرهزینه بودند؛ اما با پیشرفت فناوری کامپیوترهای خانگی وارد بازار شدند و امروزه در هر خانه‌ای شاهد دستگاه‌های کامپیوتری هستیم.

ناسا و دیگر شرکت‌های خصوصی و دولتی در تلاش هستند تا در دهه‌ی ۲۰۳۰ انسان به مریخ بفرستند؛ اما این سفر جنبه‌ی همگانی ندارد و صرفا برای فضانوردان و متخصصان طراحی شده است تا بتوانند شرایط سیاره‌ی سرخ را برای مسکونی‌سازی بررسی کنند و به این ترتیب شرایط را برای اقامت نسل‌های آینده در مریخ فراهم کنند. پس به زودی نباید منتظر ثبت نام برای سفر به مریخ باشید.

توریسم فضایی در آغاز راه خود است و شرکت‌ها برنامه‌هایی برای فرستادن جهانگردهای فضایی به مدار زمین دارند. با این حال این برنامه‌ها نیاز به آماده‌سازی گسترده‌ای مثل سنجیدن شرایط مسافران برای سفرهای فضایی، تخمین هزینه‌ها، فراهم کردن تجهیزات، غذا و امکانات لازم دارند و هنوز به طور فراگیر عملی نشده‌اند. قدم بعدی می‌تواند فرستادن جهانگردهای فضایی به ماه و مریخ باشد. همچنین با مسکونی‌سازی مریخ می‌توان امیدوار بود که بشر روزی بتواند روی سیاره‌ی سرخ ساکن شود.

با اینکه شرکت‌ها و سازمان‌های دولتی و خصوصی در تلاش هستند در سال‌های آینده انسان به مریخ بفرستند این سفر بدون چالش و هزینه نخواهد بود. در درجه‌ی اول انسان نیاز به تجهیزات ویژه برای تولید اکسیژن و تهیه‌ی غذا در سیاره سرخ دارد و همچنین باید به گونه‌ای در برابر پرتوهای مضر کیهانی و مریخی ایمن شود. هنوز نمی‌توان قاطعانه درباره‌ی شرایط سکونت انسان در مریخ سخن گفت و باید شرایط واقعی را سنجید اما می‌توان با انجام آزمایش‌ها و مدلسازی‌ها شرایط مریخ را تا حدی تخمین زد. به احتمال زیاد نسل‌های آینده می‌توانند به آسانی به مریخ سفر کنند و حتی در آنجا بمانند.