آینده کشاورزی و معدن‌کاوی فضایی چگونه خواهد بود؟

ایسنا/ در حال حاضر برنامه‌های گوناگونی برای کشاورزی و معدن‌کاوی فضایی وجود دارد که بسیاری از شرکت‌ها و استارت‌آپ‌های فعال در این زمینه تلاش می‌کنند به آن جامه عمل بپوشانند. در این گزارش به درک بهتری درباره تاثیر کشاورزی و معدن‌کاوی فضایی می‌رسیم.

توسعه سریع اقتصاد فضایی، فرآیند ادغام معدن، کشاورزی و مواد صنعتی را به سوی تلاش‌های بیرون از زمین سوق داده است. با تبدیل شدن سفر فضایی و سکونت در فضا به اولویت‌ کشورها و شرکت‌های خصوصی، تقاضا برای منابع پایدار افزایش می‌یابد.

---

بازار

---

به نقل از اسپیس اینوستمنت، با بهره‌برداری از استخراج فلزات کمیاب از سیارک‌ها، افزایش تولید به کمک ریزگرانش و پیشرفت سیستم‌های کشاورزی برای تولید مواد غذایی در فضا، تحولات فناوری، اقتصادی و زیست‌محیطی پیشرفت می‌کنند.

ریشه‌ تاریخی اقتصاد فضایی به پیشرفت‌های اولیه در زمینه موشک‌سازی بازمی‌گردد که به طور قابل توجهی تحت تأثیر پویایی‌های ژئوپلیتیکی قرن بیستم قرار داشت. پرتاب ماهواره «اسپوتنیک»(Sputnik) توسط اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۷، طلوع عصر فضا را رقم زد و پس از آن دستاوردهای بزرگ برنامه «آپولو»(Apollo) آمریکا به وقوع پیوست که به فرود انسان روی ماه بین سال‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۲ انجامید. این سفرهای اولیه به فضا، زمینه را برای درک تکامل منابع فرازمینی فراهم کرد و مفهوم «استفاده درجا از منابع»(ISRU) را شکل داد که در آن از مواد موجود در فضا برای کمک به سفرهای انسانی استفاده می‌شود.

در طول دهه‌های اخیر، استفاده درجا از منابع از یک چارچوب نظری به یک تمرکز عملی تغییر یافته که به ویژه در «طرح نوآوری سطح ماه»(LSII) ناسا مشهود است. این طرح که در پاسخ به نیاز اکتشاف پایدار ماه راه‌اندازی شد، با هدف توسعه فناوری‌های لازم برای استخراج و فرآوری رگولیت و یخ آب ماه به منابع حیاتی مانند سوخت و مصالح ساختمانی و در نتیجه، کاهش وابستگی به کالاهای فرستاده‌شده از زمین انجام می‌شود. این طرح، حرکت قابل توجهی را به سمت ماموریت‌های بلندمدت نشان می‌دهد و از مشارکت با صنعت و دانشگاه برای به ثمر رساندن ایده‌های نوآورانه بهره می‌برد.

اجرای طرح استفاده درجا از منابع به طور پیچیده‌ای با چشم‌انداز نظارتی تعریف‌شده در «معاهده ماورای جو»(Outer Space Treaty) سال ۱۹۷۶ مرتبط است که بر استفاده صلح‌آمیز از فضای بیرون از جو زمین تأکید دارد و تصرف ملی اجرام آسمانی را ممنوع می‌کند. این معاهده، چالش‌هایی را درباره مالکیت و استفاده تجاری از منابع فضایی به وجود می‌آورد که با توجه به افزایش کشورها و نهادهای خصوصی با قصد استخراج از ماه و سیارک‌ها، اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. ماهیت در حال تحول اقتصاد فضایی، گفت‌وگوهای مداوم درباره حقوق منابع و مسئولیت‌های زیست‌محیطی را با پیشرفت اکتشافات ضروری می‌سازد.

مشارکت‌های دولتی-خصوصی به عنوان سنگ بنای تلاش‌های فضایی مدرن ظهور کرده‌اند. برنامه «خدمات تجاری محموله قمری»(CLPS) ناسا نمونه‌ای از این رویکرد است که به شرکت‌های خصوصی اجازه می‌دهد تا رساندن محموله به سطح ماه را مدیریت کنند و امکان نمایش فناوری‌های حیاتی را فراهم آورند. استفاده درجا از منابع، همکاری در بخش‌های گوناگون را بهبود می‌بخشد، به ترغیب نوآوری از طریق چالش‌های رقابتی می‌پردازد و مشاغل کوچک و دانشگاه‌ها را به مشارکت گسترده‌تر دعوت می‌کند.

برنامه «خدمات تجاری محموله قمری»(CLPS) ناسا به شرکت‌های خصوصی اجازه می‌دهد تا رساندن محموله به سطح ماه را مدیریت کنند و امکان نمایش فناوری‌های حیاتی را فراهم آورند.وضعیت کنونی اقتصاد فضایی، نشان‌دهنده‌ تعامل پویا بین ذی‌نفعانی است که با هدف بهره‌برداری از منابع موجود در محیط‌های فرازمینی فعالیت می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در فناوری موشک و علم مواد، ماموریت‌ها را از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه کرده و هزینه‌های مرتبط با پرتاب‌ها و عملیات فضایی را کاهش داده است. این تحولات نشان‌دهنده‌ یک تغییر اساسی به سمت مدلی هستند که در آن منابع حاصل از فضا می‌توانند نه تنها به حفظ ماموریت‌های اکتشافی آینده کمک کنند، بلکه یک اقتصاد روبه‌رشد را تحت هدایت مواد ماه و سیارک‌ها به وجود آورند.

با نزدیک شدن به دهه آینده، جدول زمانی توسعه فناوری پیوند نزدیکی را با اصلاحات سیاسی و نوآوری‌ها در استفاده درجا از منابع دارد. رویدادهایی مانند ماموریت‌های قمری ناسا در سال ۲۰۲۵ با هدف ایجاد قابلیت‌های زیرساختی در ماه انجام می‌شوند که راه را برای اکتشاف و بهره‌برداری گسترده‌تر از فضای عمیق هموار می‌کنند. تلفیق پیشرفت‌های فناوری، چارچوب‌های قانونی و همکاری فعال بین بخش‌های دولتی و خصوصی، زمینه جامعی را برای آینده اقتصاد فضایی ایجاد می‌کند.

حفاری در فضا

تلاش برای یافتن منابع فرازمینی در سال‌های اخیر به ‌ویژه از طریق مفاهیم حفاری سیارک‌ها و ماه مورد توجه قرار گرفته است. سیارک‌ها که اغلب سرشار از فلزات ارزشمند هستند، فرصت‌های دگرگون‌کننده‌ای را ارائه می‌دهند، اما چالش‌های مهمی را نیز به همراه دارند. به عنوان مثال، یک سیارک غنی از پلاتین می‌تواند به طور بالقوه حدود ۵۰ میلیارد دلار درآمد به همراه داشته باشد و این بسیار بیشتر از تولید سالانه تولیدکنندگان بزرگ کنونی مانند آفریقای جنوبی است که در سال ۲۰۱۸، حدود ۳.۸ میلیارد دلار پلاتین تولید کرد. با وجود این، پیامدهای حفاری سیارک فراتر از ثروت صرف است. کارشناسان هشدار می‌دهند که حفاری بدون نظارت می‌تواند به بی‌ثباتی بازار منجر شود، اقتصاد جهانی را با منابع اشباع کند و به بخش‌های وابسته به مواد معدنی زمینی آسیب برساند.

روش‌های استفاده درجا از منابع می‌توانند یخ، آب و مواد معدنی ضروری را از رگولیت ماه استخراج کنند که اساساً در پشتیبانی از زیستگاه‌های انسانی و حفظ ماموریت‌های بلندمدت تاثیر دارد.استخراج از سیارک‌ها موانع عملیاتی را ایجاد می‌کند که عمدتاً به هزینه‌های پرتاب و پالایش مواد در فضا مربوط می‌شوند. اگرچه روش‌های کنونی پرتاب، انرژی‌بر و پرهزینه هستند، اما انجام دادن عملیات استخراج در پایگاه‌های قمری یا مریخی یا در مدار میانی ممکن است مسیرهایی را برای کاهش هزینه‌های عملیاتی ارائه دهد. علاوه بر این، پیشرفت در فناوری‌هایی مانند رباتیک و هوش مصنوعی برای خودکارسازی فرآیندهای استخراج و پردازش حیاتی هستند و استخراج فضایی را عملی‌تر می‌کنند.

رگولیت که خاک ماه است، پتانسیل لازم را برای کاربردهای ضروری دارد. روش‌های استفاده درجا از منابع می‌توانند یخ، آب و مواد معدنی ضروری را از رگولیت ماه استخراج کنند که اساساً در پشتیبانی از زیستگاه‌های انسانی و حفظ ماموریت‌های بلندمدت تاثیر دارد. چنین شیوه‌هایی با چشم‌انداز اقتصادهای فضایی حلقه بسته همسو هستند؛ اگرچه ساختار نظارتی مورد نیاز برای این تلاش‌ها هنوز توسعه نیافته است.

پیامدهای اقتصادی استخراج از منابع فضایی عمیق است. همان طور که تحلیل‌گران مالی اشاره کرده‌اند، ورود فلزات به‌دست‌آمده از سیارک‌ها می‌تواند به تغییرات بی‌سابقه‌ای در پویایی تجارت جهانی منجر شود. به عنوان مثال، ورود پلاتین از سیارک‌ها می‌تواند ارزش منابع زمینی را به شدت کاهش دهد و کشورهایی را که به شدت به صادرات مواد معدنی وابسته هستند، دچار مشکل کند. در نتیجه، کشورهایی مانند آفریقای جنوبی ممکن است با چالش‌های اقتصادی روبه‌رو شوند. این درست مشابه همان شرایطی است که با پیشرفت‌های فناوری در صنایع سنتی پیش آمد و آنها را مختل کرد.

چندین مطالعه موردی بر این چالش‌ها و فرصت‌ها تأکید داشته‌اند. به عنوان مثال، شبیه‌سازی‌های انجام‌شده، نابرابری‌های اقتصادی قابل توجه ناشی از استخراج سیارک‌ها را پیش‌بینی می‌کنند که به ویژه بر کشورهای در حال توسعه و فاقد زیرساخت‌های لازم تأثیر می‌گذارند. علاوه بر این، بررسی‌ها نشان می‌دهند که هجوم احتمالی منابع حاصل از استخراج سیارک‌ها می‌تواند بازار جهانی مواد خام را مختل کند.

برقراری تعادل بین بهره‌برداری از این فرصت‌ها و مدیریت خطرات مرتبط، مستلزم ایجاد چارچوب‌های نظارتی قوی برای جلوگیری از شیوه‌های انحصارطلبانه و تضمین دسترسی عادلانه به منابع است. مشارکت‌های دولتی و خصوصی، نقش محوری در تأمین مالی پژوهش‌ها و پیشرفت‌هایی دارد که برای پیشبرد فناوری‌های حفاری و ارتقای پایداری در استخراج از منابع فرازمینی حیاتی هستند.

نوآوری‌های کشاورزی در فضا

پیشرفت‌های مداوم در کشاورزی فضایی برای حمایت از زندگی انسان در طول ماموریت‌های بلندمدت به ویژه از طریق روش‌های نوآورانه مانند «آب‌کشت» یا کشت «هیدروپونیک»(Hydroponics) و سیستم‌های کنترل‌شده محیطی بسیار مهم است. استفاده مؤثر از منابع و ارائه راه‌حل‌های پایدار تامین غذا برای ماموریت‌های مریخ و ماه که در آنها تأمین مجدد از زمین امکان‌پذیر نیست، ضروری است.

بررسی‌های ناسا درباره سیستم‌های هیدروپونیک به پیشرفت‌های چشمگیری مانند «هیدروپونیک ایستا» انجامیده که به ویژه برای شرایط ریزگرانش مناسب است. این روش از اصول اولیه فیزیک مانند کشش سطحی و عمل مویرگی برای رساندن مستقیم آب و مواد مغذی به ریشه گیاهان استفاده می‌کند. در شرایط ریزگرانش که روش‌های سنتی آبیاری بی‌اثر هستند، این سیستم‌ها رشد گیاهان را به شیوه‌ای کنترل‌شده و کارآمد تسهیل می‌کنند و فرصت‌های تولید مواد غذایی را در «ایستگاه فضایی بین‌المللی» و مزارع فرازمینی آینده بهبود می‌بخشند.

یکی از چالش‌های عملیات کشاورزی مقیاس‌پذیر در محیط‌های فضایی، پرداختن به بهره‌وری منابع است. به عنوان مثال، تحقیقات ناسا با هدف ایجاد سیستم‌های حلقه بسته‌ انجام می‌شود که ضایعات را به حداقل و استفاده مجدد از منابع را به حداکثر برسانند و این سیستم‌ها را برای ماموریت‌های بلندمدت قابل اجرا کنند. چنین راهبردهایی بسیار مهم هستند، زیرا به مدیریت منابع محدود آب و مواد مغذی که برای حفظ رشد محصول ضرورت دارند، کمک می‌کنند.

ناسا برای پیش‌بینی چالش‌های کشاورزی در محیط‌های فرازمینی، از نوآوری‌های حوزه فناوری که از داده‌های ماهواره‌ای برای برنامه‌ریزی کشاورزی استفاده می‌کنند نیز استقبال کرده است. ماموریت «نیسار»(NISAR) ناسا «سازمان تحقیقات فضایی هند»(ISRO)، اطلاعات ضروری را درباره سلامت کشاورزی روی زمین ارائه می‌دهد که می‌توان آنها را برای نظارت بر پارامترهای مشابه در مریخ مانند رطوبت خاک و تنش محصول تطبیق داد. این نوع اطلاعات می‌توانند به طور قابل توجهی راهبردهای مدیریت منابع را افزایش دهند و ثبات تامین مواد غذایی را بهبود ببخشند.

علاوه بر این، پلتفرم‌های تحلیل پیش‌بینی‌کننده مانند «Agricultural Digital Twin» ناسا سنجش از دور را با یادگیری ماشینی ترکیب می‌کنند تا شبیه‌سازی رشد محصول را در شرایط گوناگون انجام دهند. این پلتفرم‌ها می‌توانند نحوه رفتار محصولات را در شرایط مریخ یا ماه مدل‌سازی کنند، راهبردهای کاشت را بهبود ببخشند و جدول زمانی عملکرد را با وجود محیط‌های چالش‌برانگیز پیش‌بینی کنند. ادغام فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی برای عملیاتی که کنترل انسانی در آنها محدود می‌شود، حیاتی است.

همکاری‌های تجاری، نوآوری‌ را در کشاورزی فضایی ارتقاء می‌دهند. شرکت‌هایی مانند «فارمونات»(Farmonaut) در حال تطبیق دادن فناوری‌های توسعه‌یافته توسط ناسا برای کشاورزی زمینی هستند و سیستم‌های نظارتی مشابه و تجهیزات مدیریت منابع را پیاده‌سازی می‌کنند که در نهایت می‌توانند کمکی برای کشاورزی در مریخ و ماه باشند. این تلاش‌های مشترک نشان‌دهنده تعهد به پیشبرد شیوه‌های کشاورزی هستند که نه تنها به تلاش‌های فرازمینی، بلکه به نیازهای زمینی نیز سود می‌رسانند.

ملاحظات اقتصادی و زیست‌محیطی

پیش‌بینی می‌شود که امکان‌سنجی اقتصادی استخراج از فضا و بهره‌برداری از منابع در طول چند دهه آینده متحول شود و به دلیل پیشرفت در فناوری و مدل‌های تجاری نوظهور، ظرف ۳۰ تا ۴۰ سال آینده امکان‌پذیر شود. منابع ارزشمندی مانند کبالت، نیکل و پلاتین موجود در سیارک‌ها، پتانسیل بزرگی را برای متحول کردن بازارهای جهانی کالا دارند؛ به ‌ویژه این که این فلزات برای راهبردهای انرژی تجدیدپذیر بسیار اهمیت دارند، اما با آسیب‌پذیری‌های عرضه روی زمین روبه‌رو هستند. با پیشرفت بازار استخراج از سیارک‌ها که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۷ به ۱.۹۹ میلیارد دلار برسد و با نرخ سالانه ۱۴.۴۱ درصد رشد کند، انتظار می‌رود سرمایه‌گذاری‌ها به جهتی هدایت شوند که بر استخراج منابع با استفاده از فناوری‌های نوآورانه مانند موشک‌های قابل استفاده مجدد و زیرساخت‌های چاپ سه‌بعدی تمرکز دارند.

با افزایش جذابیت این سرمایه‌گذاری جدید، پیامدهای آن برای بازارهای جهانی کالا قابل توجه است. کاهش خطرات ژئوپلیتیکی مرتبط با عرضه فلز می‌تواند قیمت‌ها را تثبیت کند و وابستگی به زمین و مناطق مستعد بی‌ثباتی آن را که منابعی مانند کبالت عمدتاً از آنها تأمین می‌شوند، کاهش دهد. علاوه بر این، توانایی استخراج مواد از سیارک‌ها می‌تواند تنوع بیشتری را در بازار ایجاد کند؛ به طوری که افزایش عرضه می‌تواند به کاهش قیمت منابع کمیاب بینجامد. اقتصادهای فضایی می‌توانند با استخراج منابعی مانند آب از رگولیت ماه که وابستگی به زمین را کاهش می‌دهد، شکوفا شوند و آینده‌ای پایدار را برای ماموریت‌های بلندمدت تضمین کنند.

یکی از مزایای اصلی معدن‌کاوی فضایی، تأثیر حداقلی بر اکوسیستم‌های زمینی و دریایی است زیرا بدون ایجاد اختلال در زیستگاه‌های موجود انجام می‌شود.در حوزه محیط زیست، معدن‌کاوی فضایی در مقایسه با شیوه‌های معدن‌کاوی زمینی، جایگزین جذابی را ارائه می‌دهد. یکی از مزایای اصلی، تأثیر حداقلی بر اکوسیستم‌های زمینی و دریایی است، زیرا معدن‌کاوی سیارکی بدون ایجاد اختلال در زیستگاه‌های موجود انجام می‌شود. در مقابل، معدن‌کاوی زمینی به تخریب قابل توجه محیط زیست از جمله تخریب زیستگاه‌ها و از بین رفتن تنوع زیستی منجر می‌شود. با وجود این، ردپای کربن عملیات پرتاب باید در نظر گرفته شود. اگرچه فرآیند استخراج منابع ممکن است کمتر مضر باشد، اما پرتاب فضاپیما همچنان به انتشار گازهای گلخانه‌ای منجر می‌شود.

ضرورت وجود چارچوب‌ها و سیاست‌های نظارتی قوی برای مدیریت اثرات زیست‌محیطی و اقتصادی استخراج از فضا بسیار مهم است. معاهدات موجود مانند معاهده ماورای جو، فاقد شفافیت درباره استخراج منابع هستند و این امر بر نیاز به توافق‌نامه‌های بین‌المللی جدید تأکید می‌کند. یک چارچوب جامع تحلیل هزینه-فایده می‌تواند مدل‌های مالی استاندارد را تسهیل کند و به ذی‌نفعان اجازه دهد تا امکان‌سنجی روش‌های گوناگون استخراج را ارزیابی کنند و مزایای بالقوه را در مقابل هزینه‌های زیست‌محیطی آنها مورد بررسی قرار دهند. تلاش‌های مشترک بین بخش‌های خصوصی و دولتی برای تدوین این دستورالعمل‌ها ضروری هستند و با گسترش اقتصاد فضایی، پایداری و انطباق با مقررات بین‌المللی را تضمین می‌کنند.

چشم‌انداز آینده استفاده از منابع فضایی

در چشم‌انداز رو به تحول استفاده از منابع فضایی، پیش‌بینی‌ها روندهای دگرگون‌کننده‌ای را نشان می‌دهند که توسط نوآوری‌های فناوری تقویت می‌شوند و رویکرد ما را به اکتشافات فرازمینی تغییر می‌دهند. با تمرکز بر قابلیت‌هایی مانند سیستم‌های خودران مبتنی بر هوش مصنوعی و چاپ سه‌بعدی پیشرفته، حرکت قابل توجه به سمت شیوه‌های پایدار قریب‌الوقوع است.

پیشرفت‌های آینده در زمینه‌ بهره‌برداری درجا از منابع، در خط مقدم این تحول قرار دارند. توانایی استخراج و بهره‌برداری از منابع ماه و مریخ، کلید زندگی پایدار در فضا، تضمین سیستم‌های پشتیبانی از حیات، ساخت‌وساز و نیازهای انرژی خواهد بود. پیش‌بینی می‌شود که بهره‌برداری درجا از منابع تا سال ۲۰۳۵ بخش زیادی از وابستگی ما را به منابع زمینی از بین ببرد و آن را برای ماموریت‌های بلندمدت و سکونت‌گاه‌های فرازمینی ضروری کند.

پیش‌بینی می‌شود که بهره‌برداری درجا از منابع تا سال ۲۰۳۵ بخش زیادی از وابستگی ما را به منابع زمینی از بین ببرد و آن را برای ماموریت‌های بلندمدت و سکونت‌گاه‌های فرازمینی ضروری کند.ادغام سیستم‌های خودکار مبتنی بر هوش مصنوعی، کارآیی استخراج منابع را به‌ ویژه در محیط‌های کم‌گرانش افزایش می‌دهد. تجهیزات رباتیک استخراج معادن، به الگوریتم‌های پیچیده هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی شناسایی و استخراج منابع حیاتی مانند آب، اکسیژن و فلزات گوناگون مجهز هستند. سازمان‌هایی مانند ناسا و آژانس فضایی اروپا با شرکت‌های خصوصی مانند «اسپیس‌ایکس»(SpaceX) و «بلو اوریجین»(Blue Origin) همکاری می‌کنند تا این سیستم‌های رباتیک پیشرفته را در ماموریت‌های آینده به مقصد ماه به کار بگیرند.

علاوه بر این، تولید افزایشی به‌ویژه با چاپ سه‌بعدی قرار است انقلابی را در توسعه زیرساخت‌های فضایی ایجاد کند. این فناوری‌ها امکان ساخت ابزارها، زیستگاه‌ها و اجزای وسایل نقلیه را با استفاده از مواد محلی فراهم می‌آورند و در نتیجه، چالش‌های لجستیکی مرتبط با حمل مواد از زمین را برطرف می‌کنند. توانایی ساخت مستقیم زیرساخت‌های ضروری روی اجرام آسمانی می‌تواند به طور چشمگیری ایجاد پایگاه‌ها و قابلیت‌های عملیاتی در فضا را تسریع کند.

رشد اقتصاد «سیسلونار»(cislunar) که پیرامون منطقه زمین-ماه متمرکز شده، نشان‌دهنده یک تغییر قابل توجه است. با حمایت طرح‌هایی مانند برنامه «آرتمیس»(Artemis) ناسا، تلاش هماهنگی برای ایجاد یک اکوسیستم استخراج منابع، تولید و تجارت ایجاد می‌شود. شرکت‌های خصوصی نیز در حال گسترش نقش خود هستند و زیرساخت‌هایی را برای پشتیبانی از خدمات درون مداری و پایگاه‌های قمری توسعه می‌دهند. این کار شامل ایجاد کارخانه‌های فرآوری منابع برای تولید آب و اکسیژن و همچنین کارخانه‌های کم‌گرانش است که برای بهره‌برداری از ریزگرانش برای تولید مواد پیشرفته طراحی شده‌اند.

برای تسهیل این صنعت روبه‌رشد، ذی‌نفعان باید سیاست‌های راهبردی را تصویب کنند تا از هم‌سویی رویه‌های پایدار با مقررات بین‌المللی اطمینان حاصل شود. با تقویت همکاری و ایجاد چارچوب‌هایی که استفاده مسئولانه از منابع را ترویج می‌دهند، پیشرفت‌های فناوری فضایی می‌توانند به طور قابل توجهی به پایداری و رشد اقتصاد فضایی کمک کنند. سرمایه‌گذاری مداوم در تحقیق و توسعه همراه با همکاری بین‌المللی، برای ایجاد آینده‌ای پررونق در اکتشافات فرازمینی بسیار مهم خواهد بود.

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله