چالش اول شما چیست؟ ساخت یک سکونتگاه بلندمدت با استفاده از مواد محلی. این مواد میتوانند شامل آب قطبهای یخی ترکیبشده با خاک سطح مریخ باشند. حتی ممکن است به کمکهایی کاملاً شخصی، مانند خون، عرق و اشک شما هم نیاز باشد. استفاده از چنین مواد بومی چالشی است که تیمی از مهندسان ایرانی در یک پروژه تحقیقاتی به مطالعه آن پرداختهاند.
استفاده از منابع محلی همواره بخشی از سناریوهای مأموریت و استعمار مریخ بوده است. حملونقل مواد ساختمانی از زمین هزینهبر است و فضای موجود در سفینه محدود خواهد بود. پس از استقرار در مریخ، میتوان از سفینه بهعنوان سکونتگاه موقت استفاده کرد تا زمانی که کلونی جدید ساخته شود. اما خانههای جدید را با چه موادی میتوان ساخت؟
به ذهن میرسد که از سیمان یا بتن ساختهشده از مواد موجود در سطح یا زیر سطح مریخ استفاده شود. نویسندگان این مطالعه، امید کریمزاده سورشجانی، علی معصومی و غلامرضا نوری، بر سیمان مریخی تمرکز کردند. آنها مجموعهای از دادهها درباره ترکیب خاک مریخ از طریق کاوشگرها و مدارگردها جمعآوری کرده و انواع مختلف بتن را برای استفاده مهاجران آینده پیشنهاد دادند. سپس، با استفاده از اصول مهندسی سازه، گزینههایی برای ساختوساز در محل ارائه کردند که از نمودارهای شبکهای و راداری برای طراحی معماری استفاده میکنند.
ساخت شهر مریخی
نویسندگان مانند بسیاری از ما، پیشبینی میکنند که در چند دهه آینده سکونتگاههای دائمی برپا شوند. آنها مینویسند: «هدف، ایجاد شهری خودکفا (ابرپایگاه مستقل) روی سطح مریخ با ظرفیت حداقل یک میلیون نفر است. بااینحال، ساخت ساختمانهای امن، پایدار و کافی که بتوانند شرایط سخت محیط مریخ را برای چنین جمعیتی تحمل کنند چالشبرانگیز خواهد بود. به دلیل هزینههای بالای انتقال ساختمانها، مصالح و عناصر سازهای از زمین، ضروری است که تمامی ساختمانها در محل با استفاده از منابع محلی ساخته شوند.»
بیایید به قابلیت استفاده و مقرونبهصرفه بودن خاک مریخ (رگولیت) بپردازیم. از نظر شیمیایی، رگولیت غنی از عناصری است که برای ساخت انواع مختلف بتن مناسب هستند. البته، همه انواع رگولیت بهطور یکسان مفید نیستند. بنابراین، نویسندگان اسکنهای سطحی را برای یافتن بهترین ترکیبهای مواد پیشنهاد میکنند. این اسکنها به ساکنان آینده کمک خواهند کرد تا بهترین منابع را پیدا کنند. دسترسی به این مواد اولیه در سراسر سیاره احتمالاً در طول زمان مقرونبهصرفه خواهد شد.
چالشهای ساختوساز در مریخ
عوامل دیگری نیز به جز دسترسی به مواد در این پروژه ساختوساز مطرح هستند. در زمین، قرنها تجربه در ساختوساز با جاذبه، فشار جو و مصالح آشنا داریم. اما در مریخ باید ساختمانهایی ایجاد کنیم که در برابر تابشهای فرابنفش، فشار جوی پایین و کمبود آب مقاومت کنند. فشار و جاذبه کمتر مریخ میتواند بر دوام بتنهای ساختهشده از مواد مریخی تأثیر بگذارد.
همچنین، جمعآوری و فرآوری مواد برای ساختوساز به انرژی نیاز دارد. در مراحل اولیه، منبع انرژی باید ساده و مقرونبهصرفه باشد. احتمال ساخت نیروگاههای هستهای در اولویت اول نخواهد بود؛ زیرا این کار به منابع زیادی نیاز دارد. انرژی خورشیدی، احتمالاً گزینه اصلی در ابتدای کار خواهد بود. علاوه بر این، برای تولید سیمان به آب نیاز است و آب منبعی کمیاب در بیشتر نواحی مریخ است (بهجز قطبها). ممکن است بتوان از یخهای قطبی مقداری آب تأمین کرد، اما باید راهی برای تولید سیمان با حداقل میزان آب پیدا کرد.
استفاده از چسبهای آلی برای بلوکهای ساختمانی
جالب اینجاست که نویسندگان به مفهومی به نام «بتن خونی» یا نسخه مدرن آن «آستروکریت» اشاره میکنند. این مفهوم بر اساس شیوههای باستانی رومی استفاده از افزودنیهای آلی در مواد ساختمانی (مانند خون و ادرار حیوانات) است. آنها پیشنهاد نمیکنند که ساکنان آینده «برای هنرشان خون بدهند»، اما بدن انسان میتواند بهراحتی پلاسما تولید کند که ممکن است منبعی مفید باشد.
مادهای به نام «آلبومین سرم انسانی» (HAS) بهعنوان یک چسب برای ترکیب با مواد آستروکریت در حال بررسی است. این ترکیب همراه با عرق، اشک و ادرار که در سکونتگاههای مریخ بهوفور وجود خواهد داشت، میتواند مادهای محکم برای ساختوساز باشد. آستروکریت ساختهشده از خاک مریخی و «کمکهای انسانی» مادهای مقاوم است (و امیدواریم که بوی بدی نداشته باشد). اساساً، آستروکریت یک سیمان بدون آب است.
بررسی امکانات
نویسندگان ۱۱ نوع سیمان، از جمله ترکیبات ژئوپلیمری و منیزیم سیلیکات را بررسی کردند که هرکدام به مواد خاصی نیاز دارند. آنها اشاره میکنند که بتن گوگردی احتمالاً امیدوارکنندهترین گزینه برای سازههای مریخی خواهد بود. سایر گزینهها به مطالعه و اجرای بیشتری نیاز دارند تا قابلیت استفاده آنها در شرایط مریخ درک شود. در بلندمدت، بررسی و شناخت مواد موجود در مریخ به مهاجران آینده کمک میکند تا سکونتگاهها و شهرهای لازم را بسازند. در نهایت، نویسندگان تأکید میکنند که مطالعات بیشتر درباره مواد و محیط مریخ با استفاده از دادههای مأموریتهای فعلی و آینده ضروری است. مقاله آنها ارزش مطالعه دقیقتر را دارد.
