آیا آب کافی برای ایجاد شهر روی ماه وجود دارد؟

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از «فرانتیرز» (Frontiers)؛ دکتر «مارتین الویس» و دکتر «جاناتان مک‌داول» در مقاله جدید خود در نشریه Frontiers in Space Technologies این موضوع را محاسبه کرده‌اند. حتی با سخاوتمندانه‌ترین برآورد‌ها از میزان آب در دسترس و کارایی بازیافت آن، شهری با یک میلیون نفر جمعیت تنها ۱۰۰ سال دوام خواهد آورد و پس از آن تمام آب آن تمام می‌شود. الویس در این یادداشت مهمان، جزئیات آنچه را که با فناوری موجود می‌توانیم و نمی‌توانیم انجام دهیم، تشریح می‌کند:

کشف آب در دهانه‌های تاریک قطب‌های ماه، «هجوم به ماه» برای ایجاد پایگاه‌هایی در آنجا و سپس روستاها، شهر‌ها و صنایع سنگین را به راه انداخته است. اما این هجوم تا چه اندازه پایدار است؟

گودال‌های بسیار سرد تاریکی ابدی

اندکی پس از شکل‌گیری ماه، سیارک‌ها آن را بمباران کردند و عوارض سطحی پر از دهانه آن را به وجود آوردند. در نزدیکی قطب‌های ماه، ده‌ها دهانه برخوردی وجود دارد که کف آنها حدود چهار میلیارد سال است نور مستقیم خورشید را ندیده‌اند. دمای بسیاری از این «گودال‌های بسیار سرد تاریکی ابدی» کمتر از ۱۱۰ کلوین است و به این ترتیب تله‌های سردی را تشکیل می‌دهند که در آنها یخ آب حتی در خلأ موجود در سطح ماه، در طول یک میلیارد سال بیش از یک میلی‌متر تصعید نمی‌شود. آب نیز برای یخ‌زدن وجود دارد: برخی از این سیارک‌ها آب را همراه خود به ماه آورده‌اند. از سال ۲۰۱۳ می‌دانیم که این آب همچنان در آنجا وجود دارد و احتمالا مقدار آن به یک میلیارد تن می‌رسد؛ این اطلاعات به لطف مجموعه‌ای از مأموریت‌های اکتشافی در مدار ماه به دست آمده است که مکان‌های احتمالی این ذخایر را با جزئیات فزاینده‌ای نقشه‌برداری کرده‌اند.

وجود آب در قطب‌های ماه، همه‌چیز را درباره سفر انسان به ماه تغییر می‌دهد. ناگهان می‌توان تصور یک «روستای ماه» را عملی دانست؛ جایی که انسان‌ها بتوانند بدون وارد کردن تک‌تک نیاز‌های خود از زمین، زنده بمانند. آنها می‌توانند غذای خود را پرورش دهند و برخلاف فضانوردان مستقر در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS)، دوش بگیرند و از توالت‌های کاربردی استفاده کنند.

این امکان، جاه‌طلبی‌هایی را در میان افرادی مانند جف بزوس برای انتقال صنایع سنگین به ماه و اهداف ایلان ماسک برای ایجاد «شهر‌های خودبسنده» در آنجا برانگیخته است. این چشم‌انداز‌ها وسوسه‌انگیزند، اما آیا دست‌یافتنی هستند؟

خبر خوب: انرژی تامین می‌شود

ما دریافتیم که می‌توان نخستین برآورد امکان‌پذیری را صرفا با بررسی میزان انرژی و آبی که یک جمعیت بزرگ در ماه مصرف خواهد کرد و اینکه یک شهر با ۱۰۰ هزار یا یک میلیون نفر جمعیت چه مدت می‌تواند در آنجا دوام بیاورد، انجام داد. یک شهر روی ماه تا چه اندازه پایدار است؟

خبر خوب این است که حتی بدون راکتور‌های هسته‌ای، تأمین انرژی مشکلی ایجاد نمی‌کند. دلیلش این است که لبه دهانه‌هایی که گودال‌های تاریکی ابدی را در خود جای داده‌اند، تقریبا همیشه در معرض نور خورشید قرار دارند. به همین دلیل، گاهی ــ هرچند اندکی نادرست ــ از آنها با عنوان «قله‌های روشنایی ابدی» یاد می‌شود.

در بالای این لبه‌های به‌شدت نورگیر، می‌توان با استفاده از برج‌هایی به ارتفاع یک کیلومتر که با آرایه‌های فتوولتائیک پوشانده شده‌اند، سه گیگاوات برق تولید کرد. باید بتوان پنل‌های خورشیدی را روی ماه تولید کرد. سیلیکون قطعا به مقدار فراوان وجود دارد. این موضوع حتی می‌تواند امکان ایجاد مراکز داده هوش مصنوعی روی ماه را فراهم کند، به‌گونه‌ای که این مراکز در نزدیکی همین قله‌های آفتابی قرار گیرند. این می‌تواند آغاز یک اقتصاد واقعی قمری باشد.

یک خبر بد برای امیدواران

خبر بد این است که حتی اگر مقدار اولیه آب را با خوش‌بینانه‌ترین برآورد، یک میلیارد تن در نظر بگیریم، بدون بازیافت آب، پاسخ به پرسش درباره پایداری یک سکونتگاه قمری این است که چنین شهری تنها چند سال دوام خواهد آورد. حتی در بهترین سناریو، با بازیافت ۹۸ درصدی آب ــ همان میزان کارایی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی به دست آمده است ــ یک شهر یک‌میلیون‌نفری تنها اندکی بیش از یک قرن می‌تواند دوام بیاورد و پس از آن ذخیره آب آن تمام خواهد شد. این موضوع مانعی جدی برای اسکان پایدار در ماه است.

افزون بر این، بهترین برآورد‌های امروزی از میزان آب موجود در ماه حدود ۳۰ برابر کمتر از یک میلیارد تن است؛ بنابراین، در صورت استفاده از همین برآوردها، زمان رسیدن به پایان ذخایر آب نیز به همان نسبت کاهش می‌یابد. بر این اساس، حتی یک سکونتگاه با جمعیتی بسیار کمتر از یک میلیون نفر نیز ممکن است پس از حدود یک دهه با کمبود و پایان ذخایر آب مواجه شود. در مقابل، یک روستای ماه با هزار نفر جمعیت، یا حتی یک شهرک با ۱۰ هزار نفر جمعیت، می‌تواند برای چند قرن یا بیشتر پایدار بماند.

راه‌حل‌های بالقوه‌ای وجود دارد. می‌توانیم کارایی بازیافت آب را پنج برابر یا بیشتر افزایش دهیم؛ با استفاده از فناوری‌های جدیدی مانند کشاورزی عمودی، مصرف آب را کاهش دهیم؛ آب وارد کنیم، احتمالً از سیارک‌های قابل دسترس؛ یا به‌سادگی آب بیشتری پیدا کنیم.

از میان این گزینه‌ها، ممکن است همین امید آخر، یعنی یافتن آب بیشتر، امیدوارکننده‌ترین راه باشد. فناوری‌های کنونی برای بررسی آب، نمی‌توانند به عمق بیش از چند متر زیر سطح دسترسی پیدا کنند، در حالی که سنگ‌ها و خرده‌سنگ‌های شبیه آوارِ موجود در رگولیت سطحی معمولا تا ده‌ها متر زیر سطح امتداد دارند و ممکن است در تله‌های سرد حاوی آب باشند.

اگر قرار باشد برنامه‌های بلندپروازانه میلیاردر‌های فضایی محقق شود، پیدا کردن آب بیشتر نخستین گام خواهد بود.