شبیه‌سازی خاک ماه برای نخستین‌بار در ایران

تسنیم/ برای نخستین‌بار در کشور، پژوهشگران دانشگاه علم و صنعت با همکاری دانشکده فیزیک موفق به شبیه‌سازی خاک ماه بر اساس ترکیبات نمونه مأموریت آپولو 14 شدند.

به گزارش خبرنگار فضا و نجوم خبرگزاری تسنیم، صبح امروز مراسم افتتاح هفته جهانی فضا با حضور ستار هاشمی، وزیر ارتباطات و فناوری اطلاعات و حسن سالاریه، رئیس سازمان فضایی ایران، در سالن همایش‌های وزارت ارتباطات برگزار و رسماً آغاز شد. شعار امسال این هفته «زندگی در فضا» اعلام شده است.

---

بازار

---

دکتر مهدی نصیری سروری استادیار گروه  مهندسی فناوری ماهواره اظهار کرد: با توجه به شعار امسال، موضوع اصلی برنامه‌ها «زندگی در فضا» است. در سال‌های گذشته، همایش‌ها بیشتر به مرور دستاوردهای فضایی اختصاص داشت؛ اما اکنون تمرکز بر شرایط زیست در خارج از کره زمین و امکان حیات در سایر اجرام آسمانی است. بررسی‌ها از نزدیک‌ترین جرم آسمانی به زمین، یعنی ماه، آغاز شده و سپس روند مطالعات به مریخ، مشتری و در آینده حتی فراتر از منظومه شمسی گسترش خواهد یافت.  

ماه؛ قاره هشتم و منبعی ارزشمند  

ماه که در برخی نظریه‌ها «قاره هشتم» نامیده می‌شود، بنا بر فرضیه‌های علمی، میلیاردها سال پیش به دنبال برخورد یک جرم آسمانی با زمین جدا شده است. بررسی وضعیت حیات، معدن‌کاوی، مسکونی‌سازی و کشاورزی در ماه از محورهای پژوهش‌های کنونی است.  

در دهه‌های گذشته، سفر به ماه بیشتر به عنوان نماد قدرت کشورها، به ویژه در دوران جنگ سرد، مطرح بود؛ اما امروزه آژانس‌های فضایی جهان این سفرها را با اهداف اقتصادی دنبال می‌کنند. وجود منابع ارزشمند در ماه، که در زمین کمیاب یا نایاب هستند، باعث افزایش این رویکرد شده است. در کنار روسیه و آمریکا، کشورهایی نظیر چین و ژاپن نیز در سال‌های اخیر فعالیت‌های گسترده‌ای در این زمینه داشته‌اند.  

پژوهش‌های دانشگاه علم و صنعت ایران در حوزه ماه
  
نصیری سروری با اشاره به تحقیقات دانشگاه علم و صنعت گفت: مباحث مسکونی‌سازی، پایش محیطی، معدن‌کاوی و شبیه‌سازی خاک ماه از جمله حوزه‌های پژوهش ما است. یکی از مواد بسیار ارزشمند موجود در ماه «هلیوم 3» است که انرژی پاک به شمار می‌رود و در زمین بسیار کمیاب است.  

وی گفت: نمونه خاک ماه، بر اساس اطلاعات مأموریت آپولو 14 که اقدام به فرود و جمع‌آوری خاک کرده بود، برای نخستین‌بار در کشور شبیه‌سازی شده است. این شبیه‌سازی با بررسی مواد معدنی سراسر ایران و تطبیق آن‌ها با ترکیبات ثبت شده خاک ماه در مأموریت‌های آپولو 11، 14، 15 و 16 انجام شد.  

وی ادامه داد: در حوزه کشاورزی ماه، به دلیل نبود جو و دی‌اکسیدکربن، شرایط رشد گیاهان متفاوت است. دو روش مورد بررسی قرار گرفته شامل روش «اورِیگامی» با سازه کاغذ تاشو که در صورت گسترش در ماه باز می‌شود، و استفاده از منابع موجود در خاک ماه برای تأمین نیازهای زیستی است.  

نصیری خاطرنشان کرد: همچنین راهبردهای استخراج اکسیژن و هیدروژن، بازیابی فلزات، و بهره‌برداری از هلیوم 3 از جمله طرح‌های پژوهشی این دانشگاه برای آینده است.

پژوهش‌های کشاورزی و سکونت‌سازی در ماه توسط دانشگاه علم و صنعت
 
وی در ادامه سخنان خود در مراسم افتتاح هفته جهانی فضا به آخرین دستاوردهای پژوهشی این دانشگاه درباره زیست و معدن‌کاوی در ماه پرداخت.  

وی اظهار دکرد: شبیه‌سازی خاک ماه انجام و امکان رشد گیاهان پایه‌ای در این محیط بررسی شده است؛ این مطالعات شامل ارزیابی تأثیر تشعشعات، گرانش و نور بر گیاهان بود. دو نوع گیاه انتخاب و در خاک شبیه‌سازی شده کشت شد. با توجه به نبود اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در ماه، پیشنهاد ما استفاده از کپسول اکسیژن اولیه برای آغاز چرخه زیستی در محفظه‌های بسته بود؛ بدین‌صورت که گیاه اول اکسیژن مصرف و دی‌اکسیدکربن تولید کند و گیاه دوم با مصرف دی‌اکسیدکربن، اکسیژن آزاد نماید. این روند می‌تواند چرخه تولید و مصرف گازهای حیاتی را در سکونتگاه‌های ماه تکمیل کند.  

ضرورت ایجاد مرکز تحقیقات ماه در کشور

نصیری سروری افزود: تأسیس مرکز تحقیقات ماه در ایران ضروری به نظر می‌رسد، زیرا بسیاری از کشورها از جمله چین اخیراً با مشارکت سایر کشورها چنین مراکزی را راه‌اندازی کرده‌اند. در حال حاضر بخش بزرگی از تحقیقات مرتبط در آزمایشگاه‌های دانشگاه انجام می‌شود.  

مسکونی‌سازی با سازه‌های سبک اوریگامی و مصالح بومی ماه

وی یکی از روش‌های مسکونی‌سازی را سازه‌های سبک چندلایه به سبک اوریگامی معرفی کرد که نمونه یک‌متری آن ساخته شده است. همچنین استفاده از خاک ماه برای تولید سیمان به منظور جلوگیری از نفوذ تشعشعات و حرارت در دست بررسی است. طرح‌های پیشنهادی شامل ساخت سکونتگاه‌های متصل به یکدیگر، مشابه معماری سنتی شهرهای یزد، کاشان و کرمان، به‌گونه‌ای است که تردد بین بخش‌ها بدون نیاز به تجهیزات اکسیژن ممکن باشد.  

پرینتر سه‌بعدی و انتخاب محل‌های مناسب سکونت در ماه
 
به گفته نصیری سروری، استفاده از پرینترهای سه‌بعدی برای ساخت سازه‌ها با مواد اولیه موجود در ماه یکی از راهبردهای آتی است. انتخاب محل سکونت نیز نیازمند بررسی دقیق دما، نور و تشعشعات است؛ زیرا شب و روز در ماه هرکدام حدود دو هفته به طول می‌انجامد و دمای نقاط قطبی، استوایی، سایه‌دار و ارتفاعات بسیار متفاوت است، به‌طوری که دمای سطح استوایی ماه به بیش از 100 درجه سانتی‌گراد می‌رسد.  

بررسی ترکیبات خاک ماه و منابع معدنی
  
وی گفت: پژوهش ترکیبات خاک ماه از روش‌های مختلفی انجام شده است؛ از جمله تحلیل نمونه واقعی خاک مأموریت آپولو 14، داده‌های طیف‌سنجی ماهگردها در نقاط مختلف، بررسی ترکیبات شهاب‌سنگ‌های برخورد کرده به زمین، و مقایسه با شبیه‌سازی‌های استاندارد بین‌المللی. نتایج نشان می‌دهد سیلیسیوم و منیزیم بیشترین درصد فراوانی را در ترکیب خاک ماه دارند.  

دلایل اقتصادی بازگشت به ماه
 
 وی تاکید کرد: معدن‌کاوی ماه و بهره‌برداری از منابع آن از مهم‌ترین دلایل بازگشت آژانس‌های فضایی به این جرم آسمانی است. این بار هدف بیشتر اقتصادی است، نه صرفاً نمایش قدرت. تحقیقات ما شامل ارزیابی خواص خاک، تکنیک‌های کاوش و حفاری در لایه‌های سطحی (تا عمق 30 سانتی‌متر)، روش‌های استخراج اکسیژن و هیدروژن و سایر فلزات، و فرآوری مواد معدنی است.

روش‌های حمل و انتقال مواد معدنی استخراج‌شده از ماه
 
 نصیری سروری، استادیار گروه مهندسی فناوری ماهواره دانشگاه علم و صنعت ایران، در ادامه توضیحات خود درباره معدن‌کاوی ماه گفت: برای انتقال مواد معدنی از محل استخراج به محل استقرار، نیاز به سیستم‌های ناوبری دقیق و تجهیزات ویژه وجود دارد. این انتقال ممکن است در قالب کانتینرهای مقاوم صورت گیرد و در برخی مأموریت‌ها هدف، ارسال مواد به زمین است.  

تکنیک‌های جمع‌آوری خاک ماه
 
وی با اشاره به روش‌های مختلف برداشت خاک افزود: یکی از شیوه‌ها استفاده از سامانه‌ای است که خاک را جمع‌آوری و در محفظه‌ای پشت دستگاه ذخیره می‌کند؛ روش دیگر استفاده از بیل مکانیکی برای برداشت مستقیم است. به عنوان نمونه، آژانس فضایی ژاپن (JAXA) ظرفی مقاوم در برابر حرارت و تشعشع طراحی کرده که در مأموریت برداشت خاک از یک سیارک مورد استفاده قرار گرفته است.  

تأمین انرژی مأموریت‌ها در ماه
  
دکتر نصیری سروری از تأمین انرژی به عنوان یکی از چالش‌های مأموریت‌های ماه یاد کرد و گفت: یکی از روش‌ها استفاده از پنل‌های خورشیدی است. در این شیوه، صفحات بزرگی با ساختار آینه‌ای نور خورشید را به نقطه مورد نظر برای کاوش هدایت می‌کنند و انرژی مورد نیاز را فراهم می‌سازند. انتقال برق نیز می‌تواند از طریق کابل یا با بهره‌گیری از رآکتورهای کوچک هسته‌ای انجام شود که ناسا و روسیه سابقه استفاده از آن‌ها را دارند.  

هلیوم 3؛ مهم‌ترین منبع انرژی آینده
  
وی مهم‌ترین و هیجان‌انگیزترین بخش تغییرات ماه را وجود فراوان هلیوم 3 دانست و اظهار کرد: این ماده که در ماه به مقدار بسیار زیاد یافت می‌شود، می‌تواند به عنوان سوخت اولیه‌ای ارزشمند برای رآکتورهای همجوشی هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرد.

هلیوم ‌3؛ انرژی پاک بدون پسماند برای آینده 

 نصیری سروری، استادیار گروه مهندسی فناوری ماهواره دانشگاه علم و صنعت ایران، با اشاره به اهمیت هلیوم ‌3 گفت: این گاز نجیب و پاک، فاقد پسماندهای خطرناک انرژی هسته‌ای نظیر پلوتونیوم بوده و بسیار کمیاب و ارزشمند است. مشکل اصلی مأموریت‌های فضایی تأمین انرژی است و هلیوم ‌3 می‌تواند در آینده به عنوان یک منبع حیاتی مورد استفاده قرار گیرد. بهای هر گرم این ماده حدود هزار دلار و ارزش کل ذخایر بالقوه ماه بین یک تا پنج میلیون تن برآورد می‌شود.  

وی افزود: کاربردهای هلیوم ‌3 شامل استفاده در تجهیزات هسته‌ای، آشکارسازهای نوترونی، تجهیزات تصویربرداری پزشکی، تولید دماهای بسیار پایین و ابزارهای کوانتومی است. این ماده حتی در دمای منفی ‌273 درجه سانتی‌گراد پایدار می‌ماند و می‌تواند در حوزه‌های مختلف فضایی و فناوری‌های پیشرفته نقش‌آفرینی کند.  

شبیه‌سازی خاک ماه و مقایسه با نمونه واقعی

نصیری سروری با اشاره به عکس میکروسکوپی نمونه واقعی شهاب‌سنگ و خاک شبیه‌سازی‌شده ماه اظهار داشت: شبیه‌سازی خاک ماه برای نخستین‌بار در کشور توسط دانشگاه علم و صنعت و با همکاری دانشکده فیزیک انجام شد. ترکیبات این خاک با نمونه واقعی مأموریت آپولو ‌14 مقایسه و نتایج به‌دست آمده نشان داد درصد عناصر بسیار به هم نزدیک هستند. طبق تحقیقات ناسا، شرایط رشد گیاهان در خاک شبیه‌سازی‌شده تقریباً مشابه خاک واقعی ماه است.  

وی ادامه داد: برای کشت گیاهان در خاک ماه، نیاز به محفظه‌ای اختصاصی است که یکی از اعضای تیم دانشگاه طراحی و ساخته و به ثبت بین‌المللی رسانده است. نخستین کشت آزمایشی نیز با استفاده از خاک شبیه‌سازی و این محفظه انجام شد.  

پلاسما و چالش‌های فنی مأموریت‌های ماه

این پژوهشگر توضیح داد: پلاسما شامل ذرات پرانرژی است که از طریق ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی می‌تواند بر عملکرد تجهیزات فضایی اثر منفی بگذارد. منشأ این پدیده، پرتوهای کیهانی، ذرات پرانرژی خورشیدی و برهم‌کنش‌ها در سطح ماه است. طوفان‌های خورشیدی و الکترون‌های ناشی از تابش شدید خورشید نیز از عوامل تهدیدکننده فعالیت‌های فضایی به شمار می‌آیند.  

انتخاب محل فرود و ضرورت ایجاد مرکز تحقیقات ماه
  
به گفته نصیری سروری، بررسی بهترین مکان‌های فرود در ماه شامل ارزیابی مناطق استوایی، ارتفاعات و شیب‌های مختلف سطح انجام شده است. وی تأکید کرد: ایجاد مرکز تحقیقات ماه در کشور می‌تواند نقش مهمی در توسعه این مطالعات داشته باشد و امیدواریم با حمایت سازمان فضایی و پژوهشگاه، این مرکز شکل بگیرد.  

اسپین‌ترونیک؛ فناوری آینده صنایع فضایی
 
وی در پایان گفت: یکی از فناوری‌های نوین قابل استفاده در صنایع فضایی «اسپین‌ترونیک» است که بر مبنای استفاده از اسپین الکترون‌ها علاوه بر بار الکتریکی طراحی شده است. این فناوری نسبت به حرارت تا 300 تا 400 درجه سانتی‌گراد مقاوم بوده و می‌تواند بسیاری از مشکلات حرارتی ادوات الکترونیکی را برطرف کند.  

انتهای پیام/