راکت استارشیپ ایلان ماسک معرکه است، اما آیا می تواند انسان را به مریخ ببرد؟

ایلان ماسک، مدیرعامل شرکت فضایی اسپیس ایکس تا به امروز چهار ارائه مختلف درباره راکت استارشیپ کمپانی خود داشته است، اما تمام این ارائه‌ها بر اطلاعات مرتبط با وضعیت موشک تمرکز داشته‌اند. ماسک به زحمت درباره تکنولوژی‌های لازم برای زنده و سلامت نگه داشتن افراد حاضر در اشتارشیپ صحبت کرده است – تکنولوژی‌هایی که باید در آینده نسبتاً کوتاه توسعه یابند تا فضاپیمای اسپیس ایکس واقعاً امیدی برای حمل این افراد به مقاصدی در فضای دور مانند ماه و مریخ در آینده نزدیک داشته باشد.

مشخصاتی که ماسک درباره استارشیپ اعلام کرده، کاملاً تحسین‌برانگیز به حساب می‌آیند. این دستگاه ارتفاعی معادل ۵۰ متر دارد و قطرش به ۹ متر می‌رسد. در جریان تازه‌ترین ارائه‌اش در شهر بوکا چیکا ایالت تگزاس، ماسک مدعی شد که نسخه نهایی این موشک قادر به ارسال محموله‌ای با وزن ۱۵۰ تن به مدار زمین خواهد بود؛ این یعنی ظرفیت موشک Saturn V که انسان را به ماه برد حالا به چالش کشیده شده است. به این ترتیب استارشیپ وقتی شروع به کار کند، به سادگی قدرتمندترین موشک جهان خواهد بود.

اما اگر اسپیس ایکس می‌خواهد افرادی را برای برهه‌های زمانی طولانی در استارشیپ قرار دهد، شرایط بسیار پیچیده‌تر خواهد شد. سیستم‌های حیاتی به وزن و پیچیدگی ساخت موشک اضافه می‌کنند. فضانوردان نیازمند جایی برای ورزش و استراحت، هوایی برای تنفس و آبی برای نوشیدن هستند. و اگر استارشیپ قرار باشد پایگاهی قمری به راه بیندازد، که ماسک چندین و چند بار در سخنانش به آن اشاره کرده، در آن صورت محیط متشعشع‌تر ماه نیازمند نوعی حفاظ پیشرفته خواهد بود.

تمام این مشکلات هنگام ارسال خدمه به مقصد رویایی ایلان ماسک، یعنی مریخ، بزرگ‌تر هم می‌شود. به خاطر مسافت بسیار زیاد میان زمین و مریخ، فضانوردان برای چند سال قادر به دریافت محموله‌ای جدید نیستند و ارتباطات‌شان با زمین هم تاخیری قابل توجه خواهد داشت. قرارگیری در معرض تشعشات حتی از قبل هم از شدیدتر می‌شود و مشخص نیست این مقدار از تشعشع چه تاثیری بر بدن انسان خواهد گذاشت.

فرستادن انسان به مریخ طی دهه پیش رو ساده‌انگارانه است

دوریت داناویل، مدیر انستیتوی تحقیقاتی سلامت فضایی که با ناسا هم وارد همکاری شده معتقد است: «بسیار ساده‌انگارانه است که فکر کنیم می‌توانیم حتی در دهه پیش رو انسان را به مریخ بفرستیم. به صورت واقع‌گرایانه، حداقل ۱۰ سال یا بیشتر زمان نیاز است تا نسبت به انجام این کار اعتماد به نفس کافی را داشته باشیم».

ماسک در سخنان قبلی‌اش راجع به استارشیپ، به موضوع حیات و سلامت افراد حاضر در این موشک پرداخته است، اما به صورت بسیار خلاصه. در تازه‌ترین ارائه‌اش، مدیرعامل اسپیس ایکس دو بار با این پرسش مواجه شد که چه سیستم‌هایی برای پشتیبانی از حیات در استارشیپ به کار گرفته خواهد شد. ماسک در پاسخ گفت: «فکر نمی‌کنم که در قیاس با خود فضاپیما، این کار چندان دشوار باشد. سیستم پشتیبانی حیات کاملاً سرراست است».

پیچیدگی سرراست

سیستم پشتیبانی حیات، اساساً باید تمام آنچه برای بقای انسان روی زمین لازم است را در بر بگیرد. جان کاور، مدیر سیستم پشتیبانی حیات ایستگاه فضایی بین‌المللی ناسا می‌گوید: «چیزی که خدمه را زنده و فعال نگه می‌دارد و آن محیط را برای آن‌ها امن می کند، واقعاً همان سیستم پشتیبانی حیات است». ساده‌ترین مسئله‌ای که باید الزاماً مورد توجه قرار بگیرد، اتمسفر است.

سیستم‌های پشتیبانی حیات باید مقادیر مشخص و دقیقی از گازها را با یکدیگر ترکیب کنند تا افراد قادر به تنفس باشند و در عین حال کربن دی‌اکسید را پیش از آنکه به مقادیر خطرناک برسد از هوا حذف کنند. دمای درست و فشار جو باید باثبات باقی بماند. فضانوردان نیازمند آب آشامیدنی و همینطور جایی برای ذخیره پسماند آب هستند.

اسپیس ایکس همین حالا با کپسول Crew Dragon تجربیاتی با سیستم‌های پشتیبانی حیات به دست آورده؛ کپسولی که طراحی شده تا فضانوردان را به ایستگاه فضایی بین‌المللی برساند. با این همه، تامین سیستم پشتیبانی حیات برای سفری کوتاه به مدار زمین، تفاوت‌های بسیاری با سیستم‌های مورد نیاز برای زنده نگه داشتن افراد برای چندین هفته و چندین ماه در اعماق فضا دارد.

پیش از هر چیز، در سفر به مدار زمین، هم اکسیژن و هم آب را می‌توان در مخازنی محدود دخیره کرد – صرفاً آنقدر که برای رساندن افراد به مقاصد بلند مدت‌شان کافی باشد. در ایستگاه فضایی بین‌المللی اما، جایی که افراد گاه برای چند ماه در آن زندگی می‌کنند، یک سیستم «بازتولیدگر» برای چیزهایی مانند اکسیژن و آب به کار گرفته شده؛ یعنی در سیستمی با سیکل بسته، تصفیه می‌شوند. ادرار و عرق تصفیه و به آب آشامیدنی تبدیل می‌شوند. در همین حین مقادیری از آب هم در پروسه‌ای به نام الکترولیز یا برقکافت، به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌شود تا افراد هوایی برای تنفس داشته باشند.

ماسک تایید کرده که سیستم‌های پشتیبانی حیات در استارشیپ، بازتولیدگر خواهند بود. اما این سیستم‌ها معمولاً سنگین و پیچیده هستند و چگونگی کارکرد وسیله نقلیه را دستخوش تغییر می‌کنند. و یافتن راهی برای در امان نگه داشتن افراد در شرایط اضطراری هم موضوعی کلیدی است.

کاور درباره تبدیل کردن یک فضاپیمای حمل محموله به فضاپیمایی برای حمل خدمه این‌طور توضیح می‌دهد: «به محض اینکه شروع به صحبت درباره قرار دادن خدمه در آن‌جا کنید، باید صحبت درباره خطرات و و چگونگی وقوع آن‌ها را هم آغاز کنید.» او ضمناً اشاره می‌کند که که اگر مشکلی پیش بیاید، ممکن است خدمه آسیب ببیند یا حتی کشته شوند. «بنابراین تدابیر اندک بیشتری وجود دارد که باید به کار بسته شوند».

ماسک مدعی شده که بشر خیلی زود و تا سال آتی میلادی قادر به سفر به فضا با کمک استارشیپ خواهد بود، این یعنی یافتن بهترین سیستم‌های پشتیبانی حیات باید طی ماه‌های آتی در اولویت باشد. تکنولوژی مورد نیاز همین امروز وجود دارد، بنابراین امکان‌پذیر است که مهندسین در این مدت کوتاه به اهداف جاه‌طلبانه خود دست پیدا کنند. اما اسپیس ایکس هیچ تجربه مستندی از ساخت سیستم‌های پشتیبانی حیات بازتولیدگر ندارد. سیستم پشتیبانی حیات Crew Dragon بازتولیدگر نیست و حتی اگر باشد، هیچکس هنوز با آن به فضا پرواز نکرده است.

بقا روی ماه

اگر اسپیس ایکس به دنبال حضوری طولانی مدت در ماه باشد، شرایط از این هم سخت‌تر می‌شود. پیش از هر چیز، هرچه افراد برای مدت زمان بیشتری دور از زمین زندگی کنند، بیشتر در معرض تشعشعات فضایی و اشعه های کیهانی قرار دارند. این‌ها ذراتی بسیاری پرانرژی هستند که از طرف خورشید یا منابعی دوردست و بیرون از کهکشان ما ساطع می‌شوند. این ذرات می‌توانند از میان پوست و مواد دیگر عبور کنند و به بافت‌های بیولوژیکی آسیب بزنند. اتمسفر و میدان مغناطیسی کره زمین به ما کمک می‌کند که در برابر بخش اعظم این تشعشعات ایمن باشیم، اما در اعماق فضا و روی ماه، خبری از این ایمنی نیست.

تشعشعات فضایی از میان پوست و مواد دیگر عبور کرده و به بافت‌های بیولوژیکی آسیب می زنند

فضانوردان آپولو از آن جایی که برای مدت زمانی کوتاه در ماه حضور داشتند، تنها در معرض مقادیر اندکی از این تشعشعات بودند. زندگی در ماه اما سطح کاملاً متفاوتی از در معرض این تشعشعات بودن را به همراه دارد و خورشید دوز بالایی از تشعشعات را به سمت ماه می‌فرستد. ناسا و محققین گمان می‌کنند که افزایش قرارگیری در معرض تشعشعات می‌تواند به آسیب‌ رسیدن به سیستم عصبی مرکزی منجر شده و عملکرد مغز را تحت تاثیر قرار دهد. اما در غایی‌ترین حالت، دانش دقیقی در این باره نداریم چون هیچوقت هیچکس را برای مدت زمانی طولانی به اعماق فضا نفرستاده‌ایم.

داناویل در این باره توضیح می‌دهد: «هیچ ایده‌ای درباره تشعشعات نداریم. این واقعاً یکی از دغدغه‌های من است. روشی که ناسا در مواجهه با بسیاری از تشعشعات به کار می‌بندد، شامل پیش‌بینی‌های زیادی است. آنها سعی می‌کنند از مردم در برابر عبور از محدودیت‌های خاصی محافظت کنند. آنها اینجوری با این موضوع سر و کله می‌زنند. ولی نمی‌دانم که جواب می‌دهد یا نه. به عقیده من داریم تاثیر [تشعشعات] را به شکل قابل توجهی دست کم می‌گیریم.»

در واقعیت، به نوعی محافظت در برابر تشعشعات نیاز است و بدنه بیرونی استارشیپ که از جنس فلز ضد زنگ است احتمالاً برای محافظت از فضانوردان برای مدتی طولانی در سطح کره ماه کافی نباشد. متخصصین پوشانیدن اقامتگاه‌های قمری طولانی مدت را با آب یا یخ پیشنهاد کرده‌اند تا از سرعت این ذرات کاسته شود، اما در اشعات کیهانی، عناصری به نام یون سنگین وجود دارند که ممکن است حتی از این پوشش هم عبور کنند.

احتمالاً بهترین گزینه، ساخت اقامتگاهی باشد که با خاک کره ماه پوشانده شده و این گزینه هم نیازمند تجهیزات استخراج و ساخت و ساز است. ماسک در آخرین ارائه خود اشاره کرد که اسپیس ایکس ممکن است دست به چنین کاری بزند. اما اگر این موضوع حقیقت داشته باشد، تصمیمات مربوط به آن باید مدت‌ها پیش از تاسیس هرگونه شهر قمری اتخاذ شوند.

فیل متزگر، فیزیک‌دان سیاره‌ای در دانشگاه فلوریدای مرکزی توضیح می‌دهد: «شما باید تمام این سوالات بنیادین در زمینه معماری را مطرح کنید. بعد از اینکه سوالات ابتدایی مطرح شد، بعد می‌گویید که "بسیار خب، این تکولوژی‌ها همین حالا به بلوغ رسیده‌اند. می‌توانیم سخت‌افزارهای لازم برای پرواز را بسازیم و سایر تکنولوژی‌ها هنوز آنقدر بالغ نیستند"».

اگر قرار باشد که این پایگاه قمری به صورت خودپایدار عمل کند، تجهیزات معدنی هم حیاتی می‌شوند. ماموریت‌های تامین محموله به مقصد ماه بسیار دشوارتر از محموله‌هایی خواهد بود که به ایستگاه فضایی بین‌المللی در مدار زمین ارسال می‌شوند؛ چرا که ماه نیازمند چند روز مدت زمان پیمایش بیشتر است.

بدنه بیرونی استارشیپ برای محافظت طولانی مدت از فضانوردان در سطح کره ماه کافی نیست

فضانوردان حاضر در مقر ماه نیازمند اتکا بر منابع پیرامون خود خواهند بود، مانند خاک ماه برای ساخت و ساز و احتمالاً یخ آب برای تامین آب آشامیدنی و تبدیل آن به سوخت. تمام این تجهیزات معدنی می‌توانند با استارشیپ به ماه فرستاده شوند، اما مشخص نیست که چه شمایلی خواهند داشت؛ خیلی ساده به این خاطر که هیچکس تا به امروز از چنین تجهیزاتی در ماه استفاده نکرده است.

متزگر ادامه می‌دهد: «اینجا روی زمین، راه‌اندازی یک معدن می‌تواند ۲۰ سال طول بکشد – و این روی زمین است. بنابراین وقتی درباره راه‌اندازی یک معدن در ماه صحبت می‌کنیم، شرایط دشوارتر می‌شود؛ خصوصا به این خاطر که درک کمتری از منابع داریم و تجربه‌ای در زمینه عملیات‌های معدنی در آن محیط کسب نکرده‌ایم.»

مشکلات ماندگار

هنوز سوالات بسیار زیاد دیگری وجود دارد که باید به آن‌ها پرداخته شود. به عنوان مثال متخصصین نمی‌دانند که آیا انسان در محیط کم گرانش ماه قادر به زندگی و سلامت باقی ماندن خواهد بود یا خیر. استخوان‌ها و عضلات ما به گرانش زمین عادت دارند و این بافت‌ها ممکن است روی ماه با سرعت بیشتری رو به زوال بگذارند؛ ماهی که یک ششم سیاره ما گرانش دارد.

آیا مسافران استارشیپ فضای کافی برای زندگی در اختیار دارند؟

با ورزش شاید بتوان از این پیامدها کاست، اما محققان در غایی‌ترین حالت نمی‌دانند که ورزش کافی خواهد بود یا خیر و اصلاً به چه تجهیزات ورزشی‌ای نیاز است. علاوه بر این، راحتی زندگی هم مسئله‌ای است که باید به آن فکر کرد. تصمیمات مختلف در طراحی مانند نورپردازی و زوایای صندلی هنگام صرف ناهار، می‌توانند روی احساسات و رفتارهای افراد تاثیرگذار باشند. ماسک درباره قرار دادن ۱۰۰ نفر در استارشیپ صحبت کرده و هرکدام از این افراد فضایی معادل ۱۰ متر مکعب در اختیار خواهد داشت. او مدعی شده که «خصوصاً در شرایط گرانش صفر، این [مقدار] در واقع فضای بسیار زیادی به حساب می‌آید».

اما ممکن است متوجه شویم که این مقدار به صورت کلی اصلاً کافی نیست و می‌تواند روی وضعیت روانی افراد تاثیر منفی بگذارد. داناویل در این باره می‌گوید: «ابعاد رفتاری، نگرانی بسیار مهمی هستند و نمی‌توانید همیشه پیش‌بینی کنید که مردم وقتی بسیار از زمین دور شده‌اند و هیچ ارتباط مستقیمی با آن ندارند، چطور واکنش نشان خواهند داد».

و تمام این مشکلات صرفاً نوک کوهی از یخ به حساب می‌آیند. نکات بسیار بیشتری باید هنگام راه‌اندازی یک پایگاه قمری در نظر گرفته شود، بگذریم از ارسال افرادی به مریخ برای همیشه. در نهایت اسپیس ایکس می‌تواند به محض اتمام ساخت استارشیپ، شروع به کار روی این مشکلات کند. اما این مسئله ارسال فضانوردان به ماه یا اصلاً به خود استارشیپ را به تعویق خواهد انداخت.

داناویل اضافه می‌کند:

«سعی می‌کنیم کمپانی‌های سفرهای فضایی تجاری را به فکر کردن درباره انسان‌ها ترغیب کنیم و آن‌ها هنوز به این ذهنیت نرسیده‌اند. آن‌ها هنوز سعی می‌کنند بزرگ‌ترین مشکلات را در زمینه اینکه چطور فضانوردان را به آن‌جا برسانیم حل کنند».

ماسک می‌گوید در حال حاضر تنها از ۵ درصد منابع شرکت اسپیس ایکس برای ساخت استارشیپ استفاده می‌شود که شاید توضیح دهد چرا موشک تنها چیزی است که روی آن تمرکز شده. با این همه در زمانی دیگر، نوبت به حل کردن مشکلات انسانی می‌رسد. فقط موضوع اینست که چه زمانی.