مصائب زندگی در فضا
در مهر 1347/ اكتبر ۱۹۶۸، فضانوردان ماموریت آپولو۷ قدم به فضا گذاشتند و آن آغاز عصری تازه بود. اكنون با گذشت بیش از نیم‌قرن از آن دوران، بشر به فناوری‌هایی دست یافته كه او را به فكر انداخته تا مرزهای قلمروی خود را تا زندگی در فضا گسترش دهد. سیاره زمین صدها هزار سال است كه مكانی بسیار خوب برای رشد و توسعه جوامع انسانی بوده است. اما افزایش روزافزون جمعیت جهان و كم شدن منابع مورد نیاز و همچنین ایجاد آلودگی‌های مختلف در این سیاره، تنها سكونتگاه شناخته‌شده برای بشر در عالم را به خطر انداخته است. در سال 1391/ ۲۰۱۲، صندوق جهانی طبیعت واقع در سوئیس گزارش داد تا سال 1409/ ۲۰۳۰، بشر برای ادامه به این نوع زندگی‌اش به دو سیاره زمین نیاز خواهد داشت. از این رو بود كه دانشمندان شروع به جست‌وجو در فضا كردند تا ببینند آیا می‌توانند جایی ماورای زمین بیابند كه بتوان در آنجا به زندگی ادامه داد. منبع: BBC Focus
تلاش برای حفظ سلامت و تناسب اندام
بدن انسان نمی‌تواند در فضا و محیطی با جاذبه كم دوام بیاورد. زیرا ماهیچه‌ها حركت كافی ندارند. به‌علاوه استخوان‌هایمان ضعیف‌تر خواهند شد و قلب‌مان با سرعت كمتری خون را به بدن پمپاژ می‌كند. فضانوردان برای جبران این وضع، پیش از رفتن به ماموریت‌های طولانی‌مدت، روزی دو ساعت ورزش می‌كنند. اما انسان به تحرك دائمی نیاز دارد تا سالم بماند. می‌توان سفینه‌ای ساخت كه به جاذبه مصنوعی مجهز باشد تا بدن مانند زمین به عملكرد خود ادامه دهد. اما موضوعی كه دانشمندان مدت‌ها به آنها توجه نداشتند، تاثیر میكروبیوم‌ها (ریزاندامگان همزیست) در بدن بود.
این موجودات میكروسكوپی كه در روده انسان زندگی می‌كنند، نقش حیاتی در سلامت او دارند و او را از بیماری‌های سرطان، چاقی، افسردگی و دیابت محفوظ می‌دارند. وقتی فضانوردان عازم فضا شدند، حتی با تغییر رژیم غذایی و محدود شدن آن، تغییری در تنوع میكربیوم‌ها رخ نداد.
بنابراین می‌توان امیدوار بود در فضا، سلامت بدن‌مان به خطر نمی‌افتد. البته تحقیقات در این زمینه همچنان ادامه دارد.
مساله تولید مثل و پرورش کودک
این كار در فضا كمی سخت است! اگر بتوانیم با موفقیت زمین را ترك كنیم و به فضا برویم، باید روشی برای بچه‌دار شدن بیابیم. بررسی‌های روی حیوانات در ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان داده است، اسپرم به‌دلیل شرایط بی‌وزنی نمی‌تواند تحرك كافی داشته باشد تا بارداری رخ دهد. در ضمن تخمك‌های بالغ هم با تاخیر از تخمدان‌ها آزاد می‌شوند.
مانع دیگر، تشعشعات كیهانی پرانرژی و ذرات باردار متصاعد از خورشید است كه مانع بارداری می‌شود. مقدار تشعشعات در ایستگاه فضایی بین‌المللی، ده برابر زمین است. در واقع همین تشعشعات هستند كه جلوی تولید اسپرم و تخمك را می‌گیرند و حتی موجب ایجاد جهش‌های ژنتیك و صدمه به جنین می‌شوند. اگر بخواهیم جایی در فضا برای خود دست و پا كنیم، باید مسافران فضا را از قرار گرفتن در برابر این تشعشعات محفوظ نگه‌داریم یا داروهایی تولید كنیم كه صدمه به دی‌ان‌ای را جبران كنند.
موضوع دیگری هم كه مطرح می‌شود، پرورش فرزند سالم در خارج از جو زمین است. یكی از استادان انسان‌شناس دانشگاه ایالتی پورتلند در این‌باره می‌گوید: مسلما كودكی كه در فضا رشد می‌كند نمی‌تواند مانند كودكی كه روی زمین بزرگ می‌شود، زندگی عادی داشته باشد. او آزادی چندانی نخواهد داشت. برای مثال در سیاره مریخ، نمی‌تواند به‌راحتی و بدون این‌كه در خطر باشد، قدم بزند یا بازی كند. در آینده ممكن است محققان بتوانند تمام منابع غذایی، آب و هر چیزی را كه برای زنده ماندن لازم است فراهم كنند. اما این موارد برای شاد زندگی كردن كودك كافی نیست و او باید امكانات دیگری در اختیار داشته باشد.
با تمام مشكلاتی كه محققان برای زندگی در فضا دارند، معتقدند روزی خواهد رسید كه بشر بتواند در فضا زندگی كند و توانایی سازگاری با چنین محیطی را داشته باشد.
جست‌وجوی منابع در دوردست‌های فضا
پس از سال‌ها تلاش برای فضانوردی در ماه و مریخ، سال 1397/ ۲۰۱۸ دور تازه‌ای از اكتشافات فضایی شروع شد و محققان با ارسال ماهواره‌ای كوچك به نام آركید۶ به جست‌وجوی مواد و مواد سوختی در فضا پرداختند. در واقع آنها امیدوار بودند كه در دل صخره‌های فضایی به منابع مورد نظرشان دست پیدا كنند.
در این تحقیقات، شركت‌هایی همچون اسپیس‌ایكس با مدیریت ایلان ماسك نیز همكاری داشتند. در جریان این مطالعات محققان دریافتند در سیارك‌هایی كه از بقایای به جا مانده از نخستین روزهای تشكیل منظومه شمسی هستند، می‌توانند منابع باارزشی مانند پلاتین، تنگستن و آهن بیابند. اكنون آنها به دنبال روشی برای استخراج این منابع از سیارك‌ها هستند. اولین كشوری كه شركت استخراج معدن در فضا راه انداخته، لوكزامبورگ است. اسكاتلند هم با اختصاص بودجه‌ای معادل 3/2 میلیون پوند قصد دارد ماهواره‌ای تولید كند كه بتواند آن دسته از سیارك‌های نزدیك مدار زمین را كه حاوی پلاتین هستند، شناسایی و از آنها پلاتین استخراج كند.
البته منبع دیگری كه بسیار حیاتی است و محققان به دنبال آن هستند، یخ است. یخ در فضا حكم طلا را دارد، زیرا با ذوب یخ می‌توان به آب دست یافت. همچنین از آنجا كه یخ از هیدورژن و اكسیژن تشكیل شده است با وجود آب می‌توان به هوای قابل تنفس هم دست یافت. هیدروژن هم به شكل سوخت، مصرف خواهد شد.
چنانچه فضانوردان بتوانند به چنین منابعی دسترسی پیدا كنند، می‌توانند در فضا ایستگاه‌های سوخت فضایی تولید و با خیال راحت فضانوردی كنند.
ساخت خانه‌های فضایی
انسان، موجودی شكننده است كه از نظر زیستی به مراقبت‌های بسیاری نیاز دارد. بنابراین برای او دور شدن از اتمسفر و میدان مغناطیسی زمین سخت است و زندگی‌اش به خطر می‌افتد. اما محققان به‌تازگی روش‌هایی به كار برده‌اند كه می‌توان در سیاره مریخ، خانه ساخت و در آنجا كار و زندگی كرد. یكی از این روش‌ها فناوری چاپ سه‌بعدی است. محققان پیشنهاد داده‌اند كه می‌توانند با استفاده از مواد موجود در سیاره مریخ، خانه بسازند. برخی از محققان می‌گویند با استفاده از چاپگر رباتی و پرسه‌زن كه مواد مورد نیاز را از سطح مریخ جمع‌آوری كند، می‌توانند خانه بسازند. برخی دیگر قصد دارند با استفاده از خاك سطح ماه، بلوك‌های سه بعدی ساختمانی چاپ كنند.
از طرفی محققان دیگر به فكر تغییر اتمسفر و دمای برخی از سیاره‌ها مانند مریخ هستند تا بتوانند محیطی شبیه به زمین در فضا برای انسان فراهم كنند. آنها در بررسی‌هایشان گروهی از میكروب‌های قدیمی به نام سیانوباكتری‌ها (cyanobacteria) را یافتند كه می‌توانند در نور بسیار كم هم فتوسنتز كنند. محققان می‌گویند می‌توان این موجودات را به فضایی كه دی‌اكسید كربن دارد، فرستاد و آنها برای محیط، اكسیژن تولید كنند.
چنانچه بتوان این نوع ایده‌ها را در فضا عملی كرد، انسان می‌تواند امیدوار باشد كه در آینده در فضا، جایی برای سكونت دارد.
ایده تأمین غذا از موادی كه فكرش را نمی‌كنید!
مسلما احساس خوبی نخواهید داشت اگر بشنوید دانشمندان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، روشی ابداع كرده‌اند كه به‌وسیله آن مواد دفعی دیروز انسان می‌تواند به غذای روز بعد او تبدیل شود. با این حال محققان برای روزهای سخت زندگی در فضا هر احتمالی برای تأمین آب و غذا را بررسی می‌كنند. آنها در گذشته توانسته بودند، ادرار را بازیافت و قابل نوشیدن كنند. اما مدفوع فضانوردان، با باربرهای فضایی راهی زمین می‌شد تا در اتمسفر زمین بسوزند و از بین بروند. اما اخیرا محققان دانشگاه پنسیلوانیا، سامانه‌ای ابداع كرده‌اند كه می‌تواند تمام مواد دفعی بدن را بازیافت كند. این سیستم دارای دو رآكتور است كه اولی ادرار و مدفوع را گرفته و بخشی از كربن موجود در این مواد دفع‌شده را به متان تبدیل می‌كند و سپس به رآكتور دوم تغذیه می‌شود. رآكتور دوم، حاوی توده‌های زیستی باكتریایی مصرف‌كننده متان است. در پایان، نوعی مكمل غذایی پرچرب و سرشار از پروتئین تولید می‌شود. این غذا سریع‌تر از منابع پروتئینی گیاهی مانند سویا و فقط در چند روز تولید می‌شود. با این روش می‌توان به زندگی در فضا امیدوار شد و تمام منابع غذایی مصرف‌شده را می‌توان بارها مصرف كرد.
معضل تولید مواد غذایی
روی زمین، افراد بسیاری با رژیم گیاهخواری زندگی می‌كنند كه روزبه‌روز به تعداد آنها افزوده می‌شود. اما در فضا، گیاهخواری امری ضروری است. زیرا نمی‌توان منابع غذایی حیوانی تولید كرد. اما آیا می‌توان در فضا و سیارات دیگر، گیاه پرورش داد؟ این كاری است كه در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام شده است. آنها با استفاده از سیستمی به نام فارمر ( PHARMER)، كه به ۱۸۰ حسگر برای كنترل دما، رطوبت و مقدار نور مجهز است، توانستند گیاهانی مانند گندم و نوعی شب‌بو به نام رشادی (Arabidopsis) تولید كنند. سیستم دیگری به نام وجی (Veggie) برای تولید مواد مورد نیاز سالاد، ساخته شده است. در سال 1394/۲۰۱۵ فضانوردان توانستند در فضا كاهو پرورش دهند. آنها بعدها توانستند گوجه‌فرنگی هم تولید كنند.
اكنون دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا، در پی ابداع روشی برای كاشت گیاه در سیاره مریخ هستند. آنها خاك مریخ را شبیه‌سازی كرده‌اند تا در آن یك‌سری سبزی، از جمله سیر، سیب‌زمینی و كلم‌پیچ پرورش دهند. بعلاوه مراقب بودند تا محیط پرورش این سبزی‌ها هم كاملا شبیه سیاره مریخ باشد كه نسبت به زمین، از خورشید دورتر است. جالب این‌كه تنها گیاهی كه توانست در این خاك رشد كند، كلم‌پیچ بود. در واقع خاك شبیه‌سازی شده مریخ بیش از حد متراكم بود و سیب‌زمینی نمی‌توانست در چنین خاكی، رشد كند.
بدن انسان نمی‌تواند در فضا و محیطی با جاذبه كم دوام بیاورد. زیرا ماهیچه‌ها حركت كافی ندارند. به‌علاوه استخوان‌هایمان ضعیف‌تر خواهند شد و قلب‌مان با سرعت كمتری خون را به بدن پمپاژ می‌كند. فضانوردان برای جبران این وضع، پیش از رفتن به ماموریت‌های طولانی‌مدت، روزی دو ساعت ورزش می‌كنند. اما انسان به تحرك دائمی نیاز دارد تا سالم بماند. می‌توان سفینه‌ای ساخت كه به جاذبه مصنوعی مجهز باشد تا بدن مانند زمین به عملكرد خود ادامه دهد. اما موضوعی كه دانشمندان مدت‌ها به آنها توجه نداشتند، تاثیر میكروبیوم‌ها (ریزاندامگان همزیست) در بدن بود.
این موجودات میكروسكوپی كه در روده انسان زندگی می‌كنند، نقش حیاتی در سلامت او دارند و او را از بیماری‌های سرطان، چاقی، افسردگی و دیابت محفوظ می‌دارند. وقتی فضانوردان عازم فضا شدند، حتی با تغییر رژیم غذایی و محدود شدن آن، تغییری در تنوع میكربیوم‌ها رخ نداد.
بنابراین می‌توان امیدوار بود در فضا، سلامت بدن‌مان به خطر نمی‌افتد. البته تحقیقات در این زمینه همچنان ادامه دارد.
مساله تولید مثل و پرورش کودک
این كار در فضا كمی سخت است! اگر بتوانیم با موفقیت زمین را ترك كنیم و به فضا برویم، باید روشی برای بچه‌دار شدن بیابیم. بررسی‌های روی حیوانات در ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان داده است، اسپرم به‌دلیل شرایط بی‌وزنی نمی‌تواند تحرك كافی داشته باشد تا بارداری رخ دهد. در ضمن تخمك‌های بالغ هم با تاخیر از تخمدان‌ها آزاد می‌شوند.
مانع دیگر، تشعشعات كیهانی پرانرژی و ذرات باردار متصاعد از خورشید است كه مانع بارداری می‌شود. مقدار تشعشعات در ایستگاه فضایی بین‌المللی، ده برابر زمین است. در واقع همین تشعشعات هستند كه جلوی تولید اسپرم و تخمك را می‌گیرند و حتی موجب ایجاد جهش‌های ژنتیك و صدمه به جنین می‌شوند. اگر بخواهیم جایی در فضا برای خود دست و پا كنیم، باید مسافران فضا را از قرار گرفتن در برابر این تشعشعات محفوظ نگه‌داریم یا داروهایی تولید كنیم كه صدمه به دی‌ان‌ای را جبران كنند.
موضوع دیگری هم كه مطرح می‌شود، پرورش فرزند سالم در خارج از جو زمین است. یكی از استادان انسان‌شناس دانشگاه ایالتی پورتلند در این‌باره می‌گوید: مسلما كودكی كه در فضا رشد می‌كند نمی‌تواند مانند كودكی كه روی زمین بزرگ می‌شود، زندگی عادی داشته باشد. او آزادی چندانی نخواهد داشت. برای مثال در سیاره مریخ، نمی‌تواند به‌راحتی و بدون این‌كه در خطر باشد، قدم بزند یا بازی كند. در آینده ممكن است محققان بتوانند تمام منابع غذایی، آب و هر چیزی را كه برای زنده ماندن لازم است فراهم كنند. اما این موارد برای شاد زندگی كردن كودك كافی نیست و او باید امكانات دیگری در اختیار داشته باشد.
با تمام مشكلاتی كه محققان برای زندگی در فضا دارند، معتقدند روزی خواهد رسید كه بشر بتواند در فضا زندگی كند و توانایی سازگاری با چنین محیطی را داشته باشد.
جست‌وجوی منابع در دوردست‌های فضا
پس از سال‌ها تلاش برای فضانوردی در ماه و مریخ، سال 1397/ ۲۰۱۸ دور تازه‌ای از اكتشافات فضایی شروع شد و محققان با ارسال ماهواره‌ای كوچك به نام آركید۶ به جست‌وجوی مواد و مواد سوختی در فضا پرداختند. در واقع آنها امیدوار بودند كه در دل صخره‌های فضایی به منابع مورد نظرشان دست پیدا كنند.
در این تحقیقات، شركت‌هایی همچون اسپیس‌ایكس با مدیریت ایلان ماسك نیز همكاری داشتند. در جریان این مطالعات محققان دریافتند در سیارك‌هایی كه از بقایای به جا مانده از نخستین روزهای تشكیل منظومه شمسی هستند، می‌توانند منابع باارزشی مانند پلاتین، تنگستن و آهن بیابند. اكنون آنها به دنبال روشی برای استخراج این منابع از سیارك‌ها هستند. اولین كشوری كه شركت استخراج معدن در فضا راه انداخته، لوكزامبورگ است. اسكاتلند هم با اختصاص بودجه‌ای معادل 3/2 میلیون پوند قصد دارد ماهواره‌ای تولید كند كه بتواند آن دسته از سیارك‌های نزدیك مدار زمین را كه حاوی پلاتین هستند، شناسایی و از آنها پلاتین استخراج كند.
البته منبع دیگری كه بسیار حیاتی است و محققان به دنبال آن هستند، یخ است. یخ در فضا حكم طلا را دارد، زیرا با ذوب یخ می‌توان به آب دست یافت. همچنین از آنجا كه یخ از هیدورژن و اكسیژن تشكیل شده است با وجود آب می‌توان به هوای قابل تنفس هم دست یافت. هیدروژن هم به شكل سوخت، مصرف خواهد شد.
چنانچه فضانوردان بتوانند به چنین منابعی دسترسی پیدا كنند، می‌توانند در فضا ایستگاه‌های سوخت فضایی تولید و با خیال راحت فضانوردی كنند.
ساخت خانه‌های فضایی
انسان، موجودی شكننده است كه از نظر زیستی به مراقبت‌های بسیاری نیاز دارد. بنابراین برای او دور شدن از اتمسفر و میدان مغناطیسی زمین سخت است و زندگی‌اش به خطر می‌افتد. اما محققان به‌تازگی روش‌هایی به كار برده‌اند كه می‌توان در سیاره مریخ، خانه ساخت و در آنجا كار و زندگی كرد. یكی از این روش‌ها فناوری چاپ سه‌بعدی است. محققان پیشنهاد داده‌اند كه می‌توانند با استفاده از مواد موجود در سیاره مریخ، خانه بسازند. برخی از محققان می‌گویند با استفاده از چاپگر رباتی و پرسه‌زن كه مواد مورد نیاز را از سطح مریخ جمع‌آوری كند، می‌توانند خانه بسازند. برخی دیگر قصد دارند با استفاده از خاك سطح ماه، بلوك‌های سه بعدی ساختمانی چاپ كنند.
از طرفی محققان دیگر به فكر تغییر اتمسفر و دمای برخی از سیاره‌ها مانند مریخ هستند تا بتوانند محیطی شبیه به زمین در فضا برای انسان فراهم كنند. آنها در بررسی‌هایشان گروهی از میكروب‌های قدیمی به نام سیانوباكتری‌ها (cyanobacteria) را یافتند كه می‌توانند در نور بسیار كم هم فتوسنتز كنند. محققان می‌گویند می‌توان این موجودات را به فضایی كه دی‌اكسید كربن دارد، فرستاد و آنها برای محیط، اكسیژن تولید كنند.
چنانچه بتوان این نوع ایده‌ها را در فضا عملی كرد، انسان می‌تواند امیدوار باشد كه در آینده در فضا، جایی برای سكونت دارد.
ایده تأمین غذا از موادی كه فكرش را نمی‌كنید!
مسلما احساس خوبی نخواهید داشت اگر بشنوید دانشمندان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، روشی ابداع كرده‌اند كه به‌وسیله آن مواد دفعی دیروز انسان می‌تواند به غذای روز بعد او تبدیل شود. با این حال محققان برای روزهای سخت زندگی در فضا هر احتمالی برای تأمین آب و غذا را بررسی می‌كنند. آنها در گذشته توانسته بودند، ادرار را بازیافت و قابل نوشیدن كنند. اما مدفوع فضانوردان، با باربرهای فضایی راهی زمین می‌شد تا در اتمسفر زمین بسوزند و از بین بروند. اما اخیرا محققان دانشگاه پنسیلوانیا، سامانه‌ای ابداع كرده‌اند كه می‌تواند تمام مواد دفعی بدن را بازیافت كند. این سیستم دارای دو رآكتور است كه اولی ادرار و مدفوع را گرفته و بخشی از كربن موجود در این مواد دفع‌شده را به متان تبدیل می‌كند و سپس به رآكتور دوم تغذیه می‌شود. رآكتور دوم، حاوی توده‌های زیستی باكتریایی مصرف‌كننده متان است. در پایان، نوعی مكمل غذایی پرچرب و سرشار از پروتئین تولید می‌شود. این غذا سریع‌تر از منابع پروتئینی گیاهی مانند سویا و فقط در چند روز تولید می‌شود. با این روش می‌توان به زندگی در فضا امیدوار شد و تمام منابع غذایی مصرف‌شده را می‌توان بارها مصرف كرد.
معضل تولید مواد غذایی
روی زمین، افراد بسیاری با رژیم گیاهخواری زندگی می‌كنند كه روزبه‌روز به تعداد آنها افزوده می‌شود. اما در فضا، گیاهخواری امری ضروری است. زیرا نمی‌توان منابع غذایی حیوانی تولید كرد. اما آیا می‌توان در فضا و سیارات دیگر، گیاه پرورش داد؟ این كاری است كه در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام شده است. آنها با استفاده از سیستمی به نام فارمر ( PHARMER)، كه به ۱۸۰ حسگر برای كنترل دما، رطوبت و مقدار نور مجهز است، توانستند گیاهانی مانند گندم و نوعی شب‌بو به نام رشادی (Arabidopsis) تولید كنند. سیستم دیگری به نام وجی (Veggie) برای تولید مواد مورد نیاز سالاد، ساخته شده است. در سال 1394/۲۰۱۵ فضانوردان توانستند در فضا كاهو پرورش دهند. آنها بعدها توانستند گوجه‌فرنگی هم تولید كنند.
اكنون دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا، در پی ابداع روشی برای كاشت گیاه در سیاره مریخ هستند. آنها خاك مریخ را شبیه‌سازی كرده‌اند تا در آن یك‌سری سبزی، از جمله سیر، سیب‌زمینی و كلم‌پیچ پرورش دهند. بعلاوه مراقب بودند تا محیط پرورش این سبزی‌ها هم كاملا شبیه سیاره مریخ باشد كه نسبت به زمین، از خورشید دورتر است. جالب این‌كه تنها گیاهی كه توانست در این خاك رشد كند، كلم‌پیچ بود. در واقع خاك شبیه‌سازی شده مریخ بیش از حد متراكم بود و سیب‌زمینی نمی‌توانست در چنین خاكی، رشد كند.
