ساختمان‌های یخی؛ نوآوری پژوهشگران برای تضمین بقا در سفر به مریخ

سفر به مریخ ممکن است در آغاز ساده به نظر برسد؛ اما چالش‌های اصلی به محض رسیدن فضانوردان به سیاره سرخ نمایان می‌شود. برای ادامه زندگی، آن‌ها به چیزی بیشتر از کپسول‌های فلزی نیازمندند؛ به یک زیستگاه که بتواند در برابر سرماهای کشنده و تششعات ویرانگر کیهانی از آن‌ها محافظت کند.

اکنون یک گروه پژوهشی موفق به یافتن پاسخی شگفت‌آور برای این چالش شده‌اند: یخ می‌تواند راه‌حلی کلیدی برای بقای انسان در دنیای غیرزمینی باشد. دانشمندان از طریق مدل‌سازی‌های دقیقی به این نتیجه رسیده‌اند که می‌توان بواسطه‌ی یخ‌های موجود در مریخ، گنبدهای عریض و مقاوم ایجاد کرد که هم به عنوان عایق حرارتی عمل می‌کنند و هم محافظت طبیعی در برابر اشعه‌های خورشیدی فراهم می‌آورند.

یکی از بزرگ‌ترین موانع در راستای سکونت در فضا، هزینه‌های بسیار بالا برای ارسال تجهیزات و مصالح از زمین است؛ هر کیلوگرم بار اضافی به معنای صرف هزینه‌های میلیون دلاری بیشتر است. به همین خاطر، بهره‌برداری از منابع خود مریخ به عنوان یک استراتژی حیاتی تلقی می‌شود. این سیاره دو ماده خام بالقوه را در اختیار دارد: خاک‌های سطحی به نام رگولیت و یخ.

ایده‌ی تیم تحقیقاتی بر پایه‌ی ساخت گنبدهایی یخی به مساحت یک هکتار است که فضایی کافی را برای زندگی، فعالیت‌های شغلی و حتی کشاورزی مهیا می‌کند. مدل‌ها نشان می‌دهند که یک لایه یخی به ضخامت چند متر می‌تواند دمای داخلی را از منفی ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد (دمای معمول شب‌های مریخ) به حدود منفی ۲۰ درجه سانتی‌گراد کاهش دهد. اگرچه این دما هنوز بسیار سرد است، اما برای حفظ پایداری ساختار یخی کاملاً مناسب به نظر می‌رسد.

البته این یخ، یخ معمولی که با آن آشنا هستیم نیست. دانشمندان دریافتند با افزودن مواد خاصی مانند هیدروژل‌ها (شبکه‌های پلیمری غنی از آب) می‌توان استحکام و انعطاف‌پذیری یخ را به شکل چشمگیری افزایش داد. تنها چالشی که باقی می‌ماند، پدیده‌ی تصعید است؛ که عبارت است از تبدیل مستقیم یخ به بخار در جو رقیق مریخ. برای غلبه بر این مشکل، یک پوشش نازک و مقاوم که احتمالاً باید از زمین وارد شود، بر روی سازه قرار خواهد گرفت.

شاید جالب‌ترین ویژگی خانه‌های یخی، تعامل آن‌ها با نور خورشید باشد. یخ به طرز هوشمندانه‌ای عمل می‌کند: او نه تنها از ورود پرتوهای فرابنفش (UV) و تشعشعات یونیزان خطرناک جلوگیری می‌کند، بلکه اجازه می‌دهد تا نور مرئی و فروسرخ وارد شود.

این ویژگی‌ها مزیتی بسیار ارزشمند به شمار می‌روند. زیستگاه‌های یخی نه تنها فضانوردان را از خطر ابتلا به سرطان و بیماری‌های ناشی از تشعشعات کیهانی حفظ می‌کنند، بلکه با فراهم آوردن نور طبیعی، فضایی روشن و گرم برای رشد گیاهان از طریق فتوسنتز و حفظ سلامت روان ساکنان ایجاد می‌کنند. بنابراین دیگر نیازی به زندگی در پناهگاه‌های تاریک زیرزمینی نیست.

اما ایجاد شهر یخی بدون چالش‌های خاص خود نیست. استخراج و پردازش این مقدار زیاد یخ به انرژی فراوانی نیاز خواهد داشت. محاسبات اولیه نشان می‌دهند که با تأمین انرژی مشابه ایستگاه فضایی بین‌المللی، به‌طور روزانه تنها می‌توان حدود ۱۵ متر مربع یخ (به اندازه حدود یک پارکینگ خودرو) تولید کرد. طوفان‌های گرد و غباری در مریخ نیز می‌توانند با پوشاندن سطح گنبدها، شفافیت و خاصیت عایق‌بندی آن‌ها را تحت تأثیر قرار دهند.

با این حال، تیم وردزورث به این پروژه با نگاهی بلندمدت می‌نگرند. آن‌ها تصوری از پژوهشگرانی جهانی را دارند که انرژی لازم برای این کار از گرمای اضافی نیروگاه‌های خورشیدی یا هسته‌ای که پیش‌تر برای جوامع انسانی ساخته شده، تأمین می‌شود. والنتینا سومینی، پژوهشگر آشنا به معماری فضایی در دانشگاه ام‌آی‌تی، بیان می‌کند که این زیستگاه‌ها تنها آغاز یک سفر بزرگ هستند. یخ مریخ می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای کشاورزی، تولید اکسیژن و گسترش حیات انسان در دنیای دیگری به شمار رود.