اجرای طرح شبیه‌سازی خاک ماه در دانشگاه علم و صنعت

استادیار دانشگاه علم و صنعت ایران با بیان اینکه تحقیقات این دانشگاه در سال‌های اخیر بر روی موضوعاتی همچون مسکونی‌سازی، کشاورزی و معدن‌کاوی در ماه متمرکز بوده است، گفت: در حال حاضر پروژه شبیه‌سازی خاک ماه برای نخستین بار در کشور در دستور کار است، ضمن آنکه هلیوم-۳ یکی از ارزشمندترین منابع موجود در ماه است که می‌تواند پاک‌ترین نوع انرژی در آینده باشد و مطالعات در این حوزه ادامه دارد.

به گزارش ایسنا، دکتر مهدی نصیری، مجری طرح و استادیار دانشگاه علم و صنعت در مراسم افتتاح هفته جهانی فضا که صبح امروز در سالن همایش‌های وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات آغاز به کار کرد، گفت: خوشحالیم که در هفته جهانی فضا در جمع خانواده فضایی کشور هستیم. خدا را شاکریم که این مناسبت‌ها شکل می‌گیرد و به نوعی صله‌رحم خانواده فضایی برقرار می‌شود؛ همه از دانشگاه‌ها، پژوهشگاه فضایی و سازمان فضایی در کنار هم جمع می‌شوند.

وی افزود: از سازمان فضایی ایران برای هماهنگی و برگزاری این جلسه تشکر می‌کنم. امسال با توجه به شعار هفته جهانی فضا که «زندگی در فضا» انتخاب شده، رویکرد متفاوتی نسبت به سال‌های گذشته داریم. در گذشته بیشتر درباره دستاوردهای فضایی صحبت می‌کردیم، اما اکنون همه علاقه‌مند هستند بدانند شرایط زندگی در خارج از زمین چگونه خواهد بود.

نصیری گفت: ما به این نتیجه رسیدیم که بررسی‌ها را از نزدیک‌ترین کره به زمین یعنی ماه آغاز کنیم و در ادامه به موضوعات مریخ و حتی مشتری برسیم. شاید روزی فرا برسد که دانشمندان ما بتوانند حتی خارج از منظومه شمسی را نیز مورد مطالعه قرار دهند.

وی ادامه داد: ماه که به نام «قاره هشتم» نیز شناخته می‌شود، از نظر علمی بسیار اهمیت دارد. علت این نامگذاری، نظریه‌ای است که بر اساس آن، ماه در گذشته بخشی از زمین بوده که در اثر برخورد سیاره‌ای جدا شده و به مرور میلیون‌ها سال شکل گرفته است. ما امروز قصد داریم در این زمینه بررسی‌هایی در حوزه حیات، معدن‌کاوی، مسکونی‌سازی و کشاورزی در ماه داشته باشیم.

وی اظهار کرد: در گذشته، رفتن به ماه بیشتر به عنوان یک رقابت قدرت میان کشورها در دوران جنگ سرد مطرح بود، اما امروز رویکرد آژانس‌های فضایی جهان اقتصادی شده است. دلیل آن نیز وجود منابع ارزشمند در ماه است که در زمین کمتر یافت می‌شود. به همین دلیل، کشورهایی مانند ژاپن و چین نیز به طور جدی در این حوزه فعال شده‌اند.

نصیری با اشاره به فعالیت‌های دانشگاه علم و صنعت در این زمینه گفت: در چند سال اخیر تحقیقات ما در حوزه مسکونی‌سازی، پایش محیطی، معدن‌کاوی و کشاورزی در ماه متمرکز بوده است. یکی از مواد ارزشمندی که در ماه وجود دارد، هلیوم-۳ است؛ عنصری کمیاب در زمین اما بسیار ارزشمند که می‌تواند پاک‌ترین منبع انرژی باشد.

وی افزود: در حوزه شبیه‌سازی خاک ماه نیز موفق شدیم برای نخستین بار در کشور نمونه‌ای را طراحی کنیم. این شبیه‌سازی بر اساس مقالات علمی و نمونه‌های خاکی که مأموریت آپولو ۱۴ از سطح ماه به زمین آورد، انجام شد. ما معادن کشور را بررسی کردیم و ترکیبات مشابه خاک ماه را استخراج و ترکیب کردیم تا نمونه‌ای شبیه‌سازی‌شده تولید شود.

وی ادامه داد: در زمینه کشاورزی در ماه نیز بررسی‌هایی داشتیم. از آنجا که در ماه جو و دی‌اکسید کربن وجود ندارد، باید روش‌های ویژه‌ای برای کشت گیاهان به کار برد. ما دو روش را بررسی کردیم؛ یکی روش اوریگامی یا سازه‌های کاغذ تاشو که در ماه باز می‌شوند و دیگری استفاده از منابع و مواد موجود در سطح ماه.

نصیری با اشاره به اهمیت معدن‌کاوی در ماه، گفت: روش‌های استخراج اکسیژن و هیدروژن، بازیابی فلزات و همچنین بهره‌برداری از هلیوم-۳ از جمله موضوعات کلیدی در تحقیقات ما بوده است. هلیوم-۳ به عنوان یکی از پاک‌ترین سوخت‌های آینده می‌تواند تحول بزرگی در حوزه انرژی ایجاد کند.

وی یادآور شد: شبیه‌سازی خاک ماه بر مبنای تحقیقات مأموریت‌های آپولو ۱۴، ۱۵ و ۱۶ صورت گرفته است. این مأموریت‌ها در دهه ۱۹۷۰ نمونه‌هایی از خاک ماه را به زمین آوردند و ما نیز بر مبنای همان داده‌ها و مقالات علمی، موفق به تولید نمونه شبیه‌سازی‌شده در کشور شدیم.

استادیار دانشگاه علم و صنعت در ادامه سخنان خود گفت: یکی از موضوعات مهمی که در تحقیقات دانشگاه دنبال کرده‌ایم، شبیه‌سازی خاک ماه است. در این زمینه به بررسی امکان کشاورزی در ماه پرداخته‌ایم؛ اینکه آیا گیاهان در آن محیط قابلیت رشد دارند یا خیر. ما در خاک شبیه‌سازی‌شده دو نوع گیاه پایه‌ای را کشت کردیم تا تأثیر تشعشعات، گرانش و نور بر آنها بررسی شود.

وی افزود: از آنجا که در ماه شرایط اکسیژن و دی‌اکسیدکربن وجود ندارد، پیشنهاد ما این بود که با انتخاب دو نوع گیاه بتوانیم چرخه‌ای طبیعی ایجاد کنیم. یک گیاه اکسیژن مصرف می‌کند و دی‌اکسیدکربن پس می‌دهد و گیاه دیگر دی‌اکسیدکربن را مصرف و اکسیژن تولید می‌کند. بدین ترتیب می‌توان در یک محفظه کوچک با یک کپسول اکسیژن اولیه، چرخه پایدار اکسیژن را ایجاد کرد. به این معنا که با استفاده از این چرخه، به اصطلاح توانستیم تحریم‌ها را دور بزنیم و حتی در ماه نیز اکسیژن پایدار تولید کنیم.

نصیری با اشاره به اهمیت ایجاد زیرساخت‌های علمی در این حوزه، اظهار کرد: ما معتقدیم تأسیس یک مرکز تحقیقات ماه در کشور بسیار ضروری است. در حال حاضر برخی کشورها از جمله چین با همکاری چند کشور دیگر چنین مرکزی را راه‌اندازی کرده‌اند، در حالی که ما این فعالیت‌ها را عمدتاً در آزمایشگاه‌های دانشگاهی انجام می‌دهیم.

وی ادامه داد: یکی از روش‌های مسکونی‌سازی در ماه، استفاده از سازه‌های سبک اوریگامی است که مشابه کاغذ تاشو طراحی می‌شوند و قابلیت باز شدن در محیط ماه را دارند. ما نمونه‌ای یک‌متری از این سازه‌ها را نیز ساخته‌ایم. همچنین استفاده از خاک ماه برای ساخت سیمان با هدف جلوگیری از اثرات تشعشعات و حرارت در دستور کار تحقیقات ما قرار دارد.

وی تصریح کرد: طرح‌های ما برای سکونتگاه‌های آینده در ماه شامل ساخت مجموعه‌هایی به روش معماری سنتی ایران در شهرهایی چون یزد و کاشان است، به گونه‌ای که فضاها از طریق گذرگاه‌ها به یکدیگر متصل باشند. این روش از آن جهت اهمیت دارد که در صورت جدا بودن ساختمان‌ها، برای جابجایی نیاز به اکسیژن و لباس‌های ویژه خواهد بود.

نصیری افزود: استفاده از پرینترهای سه‌بعدی برای ساخت‌وساز در ماه با استفاده از مواد اولیه موجود نیز یکی دیگر از روش‌های مدنظر است. محل ساخت سکونتگاه‌ها بستگی به شرایط دمایی دارد. در ماه، دو هفته روز و دو هفته شب وجود دارد. در استوا دما بیش از ۱۰۰ درجه است و در گودال‌ها یا ارتفاعات شرایط کاملاً متفاوت خواهد بود. بنابراین انتخاب مکان مناسب سکونتگاه از اهمیت بالایی برخوردار است.

وی درباره بررسی ترکیبات خاک ماه نیز، گفت: این بررسی‌ها در آزمایشگاه دانشگاه علم و صنعت با روش‌های مختلف انجام شد؛ از جمله بر اساس خاک واقعی آورده‌شده توسط آپولو ۱۴، داده‌های طیف‌ سنجی مدارگردهای ماه، ترکیبات شهاب‌ سنگ‌های ماه‌خیز و نمونه‌های شبیه‌سازی‌شده توسط آژانس‌های فضایی معتبر. نتایج نشان می‌دهد عناصر اصلی خاک ماه عمدتاً شامل سیلیسیم و منیزیم هستند که بیشترین فراوانی را دارند.

وی خاطرنشان کرد: معدن‌کاوی در ماه و بهره‌برداری از منابع آن یکی از دلایلی است که آژانس‌های فضایی بزرگ جهان بار دیگر به ماه بازگشته‌اند. این بار موضوع بیشتر اقتصادی است تا سیاسی یا نمایشی. برای این منظور، بررسی ویژگی‌های خاک ماه، انتخاب تکنیک‌های کاوشی مناسب، روش‌های حفاری و استخراج اکسیژن، هیدروژن و فلزات گوناگون و همچنین فرآوری آن‌ها از جمله نیازهای اصلی این بخش به شمار می‌رود.

نصیری درباره فناوری‌های مرتبط با استخراج منابع از سطح ماه، گفت: جداسازی مواد از سطح ماه برای انتقال به محل استقرار، نیازمند ناوبری دقیق است. این فرآیند همچنین مستلزم استفاده از کانتینرهای ویژه برای ذخیره‌سازی و انتقال مواد به زمین است.

وی افزود: روش‌های مختلفی برای جمع‌آوری خاک ماه وجود دارد و تحقیقات متعددی در این زمینه انجام شده است. یکی از روش‌ها شامل دستگاهی است که خاک‌ها را جمع‌آوری کرده و در سطلی در پشت خود می‌ریزد. روش دیگر استفاده از بیل مکانیکی است که امکان برداشت مستقیم از سطح ماه را فراهم می‌کند.

وی ادامه داد: به‌عنوان نمونه، آژانس فضایی ژاپن (جکسا) عملیات خاک‌برداری از یک سیارک را انجام داده و ظرف ویژه‌ای طراحی کرده است که در برابر حرارت و تشعشعات بسیار مقاوم است.

نصیری با اشاره به موضوع تأمین انرژی در مأموریت‌های ماه گفت: افرادی که می‌خواهند روی ماه فعالیت داشته باشند، باید منابع انرژی قابل اطمینانی در اختیار داشته باشند. یکی از این روش‌ها استفاده از پنل‌های خورشیدی است. در برخی طرح‌ها صفحات بزرگ آینه‌مانندی تعبیه می‌شود که با انعکاس نور خورشید، انرژی محل کاوش را تأمین می‌کنند.

وی افزود: انتقال برق می‌تواند به‌صورت سیمی یا از طریق فناوری همجوشی هسته‌ای انجام شود. در همین راستا ناسا و روسیه بیشتر از رآکتورهای کوچک هسته‌ای برای تأمین انرژی در مأموریت‌های ماه استفاده می‌کنند.

وی در بخش دیگری از سخنان خود مهم‌ترین و هیجان‌انگیزترین موضوع در تغییرات ماه را وجود هلیوم-۳ دانست و گفت: هلیوم-۳ که به مقدار زیاد در سطح ماه وجود دارد، می‌تواند به‌عنوان منبع اولیه بسیار مناسبی برای رآکتورهای همجوشی هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

وی تأکید کرد: این فناوری می‌تواند در صنایع فضایی بسیار کاربردی باشد، چراکه هلیوم-۳ تا دمای ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد مقاومت حرارتی بالایی دارد. با توجه به مشکلات حرارتی در تجهیزات الکترونیکی، استفاده از این ماده در آینده بسیار مناسب خواهد بود.