ورود
ثبت نام

آماده شدن برای سفر به مریخ 1396/12/04



در این مقاله از مشکلات و چالشهای پیش روی دانشمندان و فضانوردان برای این سفر سخن خواهیم گفت و راه حلهای ارائه شده دوستانی که به فضا و اخبار آن علاقمند هستند توصیه می کنم حتما مطالعه فرمایید این نخستین سری از دو بخش در آماده سازی برای ماموریت های آینده فضایی انسان به سیاره سرخ است.مارک واتنی در سال 2035 به مریخ سفر کرد .و در تلاش برای زنده ماندن در برابر تابش، طوفان و غذای کم بود

غذای کم آخرین مشکل به نظر می رسدچون  واتنی گیاه شناس است. و او چگونگی رشد سیب زمینی را در سیاره مریخ ابداع می کند. نهال سیب زمینی برای شام شکرگذاری از آب حاصل از سوخت موشک های باقی مانده استفاده کرد

این یک سناریو، از کتاب و فیلم مریخ، داستان علمی تخیلی است. با این حال، بر اساس واقعیت است. ناسا سیب زمینی را در دهه های 1980 و 1990 به عنوان یک محصول بالقوه برای مأموریت های فضایی انسان مورد مطالعه قرار داد. دانشمندان در حال توسعه ابزار برای رشد مواد غذایی در فضا هستند.


فضا پیمای Orion ناسا یک روز این فضا پیما فضانوردان را به مریخ خواهد بود

کاشت کاهو در فضا
این همان چیزی است کشاورزی در فضا است. در اینجا، پگجی ویتسون فضانورد کاهو را در ایستگاه فضایی بین المللی برداشت می کند.

چرا؟ احتمالا مردم در طول زندگی خود به مریخ سفر خواهند کرد. ناسا گفته است که قصد دارد مردم را در سال 2030 به مریخ منتقل کند. فضای شرکت SpaceX ممکن است اولین ماموریت خود را به مریخ در اوائل سال 2024 بفرستد.

اما انتقال انسانها به مریخ چالش بسیار بزرگتری است. برای اقدام به آن  ابتدا باید بسیاری از مشکلات را حل کنیم. رسیدن به مریخ تنها یکی از آنهاست. سپس ما باید برای تامین غذا و آب مورد نیاز چاره ای پیدا کنیم  برنامه ریزان همچنین باید بدانند که چگونه مسافران فضایی از ابزارهایی را که ممکن است به ناگهان به آنها نیاز داشته باشندپیدا می کنند زمانی که میلیون ها مایل از نزدیکترین فروشگاه سخت افزاری فاصله دارند

کشاورزان فضایی
مسافران فضایی امروز به ماه یا مریخ نمی روند. آنها به ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) می روند. این هواپیما 381 کیلومتر (237 مایل) بالاتر از سطح زمین است. در آنجا، فضانوردان هفته ها تا چند ماه زندگی می کنند. از جمله وظایف آنها انجام آزمایش تجهیزات است که برای ماموریت های آینده به ماه، سیارک، مریخ و یا فراتر از آن می تواند مفید باشد 

اگر امروز از ISS بازدید کردید، تقریبا هر نوع غذایی که خوردید از زمین گرفته شده است. به استثنا: سبزی برگدار. این اولین مواد غذایی هستند که در ISS رشد می کنند.

دلایل بسیاری وجود دارد که ناسا می خواهد یاد بگیرد که سبزیجات را در فضا تولید کند. گیاهان علاوه بر تهیه غذای تازه برای فضانوردان، می توانند از طریق بازیافت هوا و آب، پشتیبانی زندگی را تامین کنند. جیاوا ماسا می گوید: "همچنین مزایای روحی که ممکن است گیاهان رو به رشد داشته باشند وجود دارد." او یک دانشمند گیاهی و رئیس پروژه گیاهی ناسا در مرکز فضایی کندی در کیپ کاناورال، فلوریدا است.

همانطور که مارک واتنی در مریخ با کاشت  سیب زمینی به  زنده ماندنش کمک کرد  او توانست مقادیر مناسب پروتئین وبرخی از ویتامین ها و سایر مواد مغذی را دریافت کند .
جیاوا ماسا "گلدان گیاهی" را تهیه می کند که شامل دانه های کلم و کاهو برای تحویل به ایستگاه فضایی بین المللی است.

با وجود این، برخی نواقص وجود دارد. سیب زمینی باید قبل از خوردن پخته  شود بنابراین ماسا و همکارانش با چیزی ساده تر شروع به کار کردند: کاهو.

در سال 2014،  فضانوردان ISS  دانه های کاهو با "گلدان های گیاهی" با خاک رس و کود و اضافه کردن آب به آن  نور مصنوعی و voila! موفق به رشد کاهو در ایستگاه شدند

اما فضانوردان نمی توانند آن را بخورند.آنها مجبور بودند هر كاری را از ناسا بپرسند. سال بعد دانشمندان ناسا این غذا را لحاظ ایمن تایید کردند، فضانوردان محصول دوم را رشد دادند. این بار آنها مجاز به مصرف آن شدند.

جای تعجب نیست که باغبانی در فضا از آنچه در زمین است متفاوت است. بدون گرانش، اما آنها سازگار هستند. آنها شاخه های خود را به سوی نور و ریشه هایشان در جهت مخالف می فرستند. فضانوردان باید هوا را به گردش درآورند. در غیر این صورت، اکسیژن در یک مکان در اطراف گیاهان جمع شده و دی اکسید کربن کافی برای انجام فتوسنتز ندارند.

یکی از مشکلات تولید گیاهان  آب بود. بالش های پارچه ای گیاهی حاوی دانه ها، خاک رس و کود برای استفاده آب از مخزن طراحی شده اند. اما آنها به اندازه کافی خوب عمل نمی کردند. فضانوردان نیاز به آب دادن گیاهان را با دست داشتند. ماسا و تیم او اکنون سیستم آبیاری را دوباره طراحی می کنند.

فضانورد ISS همچنین کلم های چینی و گلها را رشد داده است. باغ زیبای اسکات کالی، علاوه بر زیبا بودن، به دانشمندان کمک کرد تا در مورد اینکه گیاهان در فضا پرورش می دهند، تحقیق کنند

فضاپیمای Orion ناسا یک روز می تواند فضانوردان را به مریخ بفرستد.
رسیدن به ISS از زمین کمتر از یک روز طول می کشد. سفر به مریخ ممکن است تقریبا یک سال طول بکشد - و مقدار زیادی سوخت. موتورهای شیمیایی که برای پرتاب یک موشک به فضا از یک انفجار آتش  استفاده می شوند،واین در برخورد با یک فضاپیما به یک سیاره دیگر خوب نیستند. بیل امریچ می گوید: بین اینجا و مریخ هیچ ایستگاه بنزینی وجود ندارد پس  "شما باید تمام سوخت را با خود ببرید." او یک مهندس هسته ای در ناسا در مرکز پرواز فضایی مارشال در هانتسویل، آلا است.

او می گوید، برای انجام این کار، باید به از انرژی هسته ای کمک گرفت . موتور می تواند گاز بسیار سبک مانند هیدروژن را بسوزاند و آن را به دمای بسیار بالا در یک راکتور هسته ای حرارت دهد. این گاز فوق العاده گرم از طریق یک نازل اسپری می شود تا فضاپیما را به سمت جلو حرکت دهد. امریک توضیح می دهد: "هرچه گاز را از نازل داغتر بیرون بکشید، آن کارآمدتر است." "همچنین گاز سبک تر، کارآمدتر است."

موتورهای هسته ای فقط کارآمد نیستند، سریع هم هستند. فضاپیمای بدون سرنشین به سیستم خورشیدی بیرونی با استفاده از آنچه که به عنوان نیروی یونی شناخته می شود، ارسال می شود. این کار با سرعت بخشیدن به اتمهای الکتریکی یا یونها انجام می شود تا فضاپیما را به سمت جلو حرکت دهید. چنین سیستمی میتواند یک سال طول بکشد تا مردم را به مریخ منتقل کند. اریکیچ می گوید، در مقابل، یک موتور حرارتی هسته ای ممکن است این سفر را فقط به مدت چهار یا پنج ماه کوتاه کند.

برای رسیدن به مریخ با سرعت، یک فضاپیمای بزرگ به حدود 230 گرم (نیم پوند) سوخت اورانیوم نیاز دارد . اورانیوم رادیواکتیو است، اما سوخت اورانیوم خطرناک نیست. امریچ یادآور می شود: "شما می توانید آن را در دست خود نگه دارید و به شما آسیب نمی رساند." اما هنگامی که راکتور شروع به کار می کند، اورانیوم از طریق تجزیه به عوامل دیگر تقسیم می شود. این زمانی است که شما باید مراقب باشید.واین همان جایی است که مرگ و میر را باعث می شود "او می گوید:" خطر نه از خود اورانیوم، بلکه از محصولات جانبی آن است

این سیستم فضانوردان را ازیک نگرانی بزرگ خلاص می کند : حتی اگر انفجار در بلند شدن وجود داشته باشد، انسان و محیط زیست در محیط بی خطر خواهند بود. چرا؟ این فضاپیما از سوخت موشکی معمولی برای جابجایی استفاده می کند. موتور هسته ای گرم نمی شود تا زمانی که موشک  در فضا باشد. سپس اگر هر انفجاری رخ دهد  هر ماده رادیو اکتیو به فضا خواهد رفت.

امریچ و همکارانش در آزمایش سوخت اورانیوم برای این موتور کار می کنند. و عده ای دیگر در قسمت های مختلف مانند  توسعه و آزمایش راکتور و همچنین طراحی یک راه برای ادغام راکتور به سیستم نیروی دریایی مشغول به کار هستند

ساخت این نسل بعدی از موتورهای فضایی زمان زیادی را صرف می کند. امریک می گوید: "اگر منابع مالی کافی داشته باشیم احتمالا می توان 10 تا 15 سال آن را انجام داد."

فضانوردان به سمت مریخ خواهند رفت تا تقریبا همه چیز را که نیاز دارند، جمع کنند. آنها ممکن است قادر به برداشتن برخی مواد خام از سیاره سرخ باشند. Werkheiser می گوید: "ما باید بسیار مستقل از زمین باشیم" نسبت به ماموریت هایی که به زمین نزدیک تر است.

چاپ سه بعدی چیست؟
فضانوردان در ISS مشکلات مشابهی دارند. اگر کسی به یک ابزار خاص نیاز دارد، ممکن است مجبور باشد چندین ماه یا بیشتر برای مأموریت دوباره  منتظر بماند. Werkheiser امیدوار است که آن را تغییر دهد. او در حال بررسی برنامه ای  است که چاپ سه بعدی را به فضا  ببرد. با چاپ سه بعدی، فضانوردان می توانند ابزارهایی را که نیاز دارند با فشار یک دکمه ایجاد کنند.

یک چاپگر سه بعدی مانند یک اسلحه داغ چسبناک کار میکند. بعد از طراحی  یک الگوی در یک کامپیوتر، پرینتر یک لایه پلیمر را بر روی یک سینی پر می کند. پس از  سخت شدن به پلاستیک، چاپگر یک لایه دیگر اضافه خواهد کرد. سپس دیگری و این را تا زمانی که یک شیء سه بعدی ایجاد کرده است نگه دارد. Werkheiser می گوید: "شما می توانید طرح های بسیار پیچیده ای را انجام دهید." "شما می توانید چیزهایی را با چرخ دنده های داخل و قطعات متحرک درست کنید

پلیمرها چه هستند؟
در ISS، ابزار چاپ می تواند زمان و پول را صرفه جویی کند. اما چنین چاپگرها مزایای دیگری نیز ارائه می دهند. بسیاری از ابزارهای ارسال شده به فضا با موشک از مواد قوی ساخته شده اند. برای تحمل تنش ها  آنها به شدت تقویت می شوند. اگر آنها در فضا چاپ شده باشند، می توان آنها  سبک تر و ضعیف تر ساخت تولید این ابزارها  در یک ماموریت به ماه یا مریخ، که در آن ممکن است تحویل قطعات یدکی امکان پذیر نباشد، ضروری است.

چاپ در فضا دقیقا همانطور که در زمین انجام می شود کار نمی کند. به عنوان مثال،  نیاز به گردش هوا در اطراف جسم برای سرد شدن در هنگام چاپ است  اما برخی از مزایا نیز وجود دارد. Werkheiser می گوید: "بر روی زمین، گرانش در واقع می تواند مشکلات چاپ سه بعدی را ایجاد کند. از آن جایی که پلاستیک گرم انعطاف پذیر است، چاپگرهای زمین شناور گاهی اوقات نیاز به اضافه کردن ساختارهای پشتیبانی برای نگه داشتن یک جسم  است. اما در فضا، یک چاپگر می تواند در هر جهت ساخته شود.

تیم Werkheiser نخستین چاپگر 3 بعدی خود را به ISS در سال 2014 فرستاد. این اشیاء به شکل لایه ای به عنوان یک تست چاپ شده است. سپس آنها را با آنهایی که بر روی زمین چاپ شده بودند مقایسه کردند. او می گوید: "ما واقعا تفاوت معناداری ندیدیم."

بعدا، Werkheiser امیدوار است که در آینده چاپگری عرضه کند که بتواند زباله های پلاستیکی را به مواد برای چاپ اشیاء جدید باز گرداند.

بنابراین اکنون که فضانوردان می توانند ابزار را بر اساس تقاضا چاپ کنند، اولین درخواستشان چیست؟ به نظر می رسد هوای خشک در ایستگاه فضایی پوست فضانوردان را خارش می دهد. گاهی اوقات،مشکلات اکتشاف فضا، راه حل های بسیار ساده ای دارند.

مقاله در 22 فوریه 2018 به قلم Ilima Loomis در سایت science news students  منتشر شده است

               
 

مطالب مرتبط:

ستاره شناسی چیست؟

ستاره مریخ

ساختمان خورشید