هلیوم ۳ ماه، منبعی برای تأمین انرژی زمین در آینده

دکتر محمد جواد کلائی، متخصص فیزیک فضا و علوم سیاره‌ای، با بیان این‌که هلیوم۳، عنصری است که می‌تواند در رآکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای که در آینده نه چندان دور یکی از منابع اصلی انرژی باشد، مورد استفاده قرار گیرد، اظهار کرد: عناصر ارزشمند دیگری مانند طلا و پلاتین، پالادیوم و کبالت و ... در ماه یافت شده است.

به گزارش ایسنا وی درباره علت فراوانی عنصر هلیوم ۳ در خاک ماه و کمیاب بودن آن در زمین، توضیح داد: علت آن‌که چرا هلیوم۳ در ماه فراوان است، باید گفت هم زمین و هم ماه بطوردائم توسط باد خورشیدی که عمدتاً ترکیبی از ذرات باردار الکتریکی (الکترون‌ها و یون‌ها) و درصد بسیار کمتری از عناصر دیگر همچون هلیوم و هسته عناصر سنگین مانند نیتروژن، کربن و اکسیژن است، بمباران می‌شوند. 

رئیس بخش فیزیک خورشیدی و نجوم دانشگاه تهران ادامه داد: چون زمین دارای میدان مغناطیسی است، این میدان از ورود و فرود این ذرات پرانرژی که بعضاً می‌توانند تأثیر خطرناک داشته باشند، جلوگیری می‌کند؛ اما در خصوص ماه که میدان مغناطیسی قابل توجهی ندارد، چنین نیست و این ذرات مستقیماً با سطح ماه برهم کنش می‌دهند.

دکتر کلائی با بیان این‌که گرچه درصد هلیوم۳ در باد خورشیدی چندان قابل توجه نیست، اما طی گذشت چندین میلیارد سال،  برخورد باد خوشیدی با سطح ماه باعث شده سطح آن دارای مقدار زیادی هلیوم ۳ شود، افزود: این عنصر می‌تواند منبع خوبی برای رآکتورهای هم‌جوشی باشد. 

وی کسب اطلاعات در خصوص وجود آب به‌صورت منجمد در مناطق قطبی آن و یا در گودال‌های عمیق دور از نور خورشید را مرهون به‌کارگیری فناوری‌های نوین در اکتشافات ماه دانست و در ادامه در خصوص جو ماه، خاطرنشان کرد: ماه جو قابل توجهی به‌معنای سنتی آن ندارد. دارای یک لایه بسیار نازک از گازهاست که به‌عنوان اگزوسفر شناخته می‌شود که اساساً مجموعه‌ای ضعیف و بسیار پراکنده از ذرات است که به گرانش سطحی قمر وابسته نیستند و به‌راحتی از اطراف ماه پراکنده می‌شوند و به‌علت سرعت فرار اتم‌ها از جو ماه، باید همیشه یک منبع پیوسته از ذرات وجود داشته باشد تا بتواند حتی یک جو ضعیف را حفظ کند.

این دانشیار گروه فیزیک فضای دانشگاه تهران، گفت: اگزوسفر ماه از عناصر مختلفی از جمله هلیوم، آرگون، نئون، سدیم، پتاسیم و مقدار کمی متان تشکیل شده است و گمان می‌رود این گازها توسط باد خورشیدی که جریانی از ذرات باردار از خورشید است، در ماه رسوب کرده باشند.

دکتر کلائی ادامه داد: منابع جو ماه علاوه‌بر جذب ذرات باد خورشیدی، می‌تواند مواد آزاد شده از برخورد دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها نیز باشد، برای برخی اتم‌ها، به‌ویژه هلیوم و آرگون، خروج گاز از درون ماه نیز ممکن است به‌عنوان یک منبع باشد.

وی در پاسخ مجدد به این پرسش که چرا بشر پس از ۵۰ سال دوباره تصمیم به فرستادن فضانورد به ماه و به‌دنبال آن ایجاد زیستگاه‌های دائمی گرفته است؟، گفت: علل متعددی می‌تواند وجود داشته باشد، اما شاید نکته مهم در این‌باره را بتوان همراه شدن اراده سیاسی دولت‌ها و منفعت‌های اقتصادی و جاه‌طلبی شرکت‌های بزرگ فناورانه با برنامه‌های علمی دانشمندان و محققان دانست، چون هنوز برای اجرای چنین برنامه‌هایی به سرمایه‌گذاری‌های کلان نیاز است و باید سرمایه‌داران و دولتمردان به اندازه کافی توجیه شده باشند.

این متخصص فیزیک فضا و علوم سیاره‌ای، گفت: در سال‌های اخیر کاوشگرهای متعددی به ماه ارسال شد که اطلاعات دقیق‌تر و کامل‌تری نه تنها از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و تاریخچه ماه بدست آوردند، بلکه اطلاعات بیشتری از منابع و شرایط محیطی آن بدست آمد.

بهره‌بری از ماه برای نصب شبکه‌های ماهواره‌ای و اینترنتی در آن و یا نصب رادیو تلسکوپ‌های عظیم در آن

دکتر کلائی افزود: از طرف دیگر دستیابی به منابع جدید و یا بهره‌بری از ماه برای نصب شبکه‌های ماهواره‌ای و اینترنتی در آن و یا نصب رادیو تلسکوپ‌های عظیم در ماه و حتی گردشگری فضایی باعث شده که این تصمیم‌گیری برجسته‌تر شود، همچنین استفاده از ماه به‌عنوان یک پایگاه فضایی برای دیگر سفرهای فضایی در آینده، دسترسی به فضا، حمل‌ونقل فضایی و کاوشگری فضایی را ارزان‌تر و راحت‌تر می‌کند. از این‌رو در سال‌های اخیر برنامه‌ها و طراحی‌هایی جهت اعزام فضانورد و به‌دنبال آن ایجاد سکونتگاه و پایگاه برای اقامت طولانی صورت گرفته است.

وی تصریح کرد: چون شرایط ماه کاملاً با زمین متفاوت است، طراحی یک سکونتگاه متناسب با شرایط زیستی بشر بسیار مشکل است. با این وجود دانشمندان با تخصص‌های مختلف با همکاری هم کوشیده‌اند یک محیط خودسازگار را که بتواند نیازهای زیستی انسان را برآورد کند، طراحی کنند؛ از جمله تولید اکسیژن، غذا و دفع تشعشات خطرناک کیهانی.

احتمالاً در سال ۲۰۲۵ انسان به ماه باز خواهد گشت

رئیس بخش فیزیک خورشیدی و نجوم دانشگاه تهران با بیان این‌که احتمالاً در سال ۲۰۲۵ انسان به ماه باز خواهد گشت، گفت: اغلب این برنامه‌ها تحت‌عنوان برنامه‌ای به نام  «آرتمیس» است که شامل چندین مرحله برای سفر به ماه و سکونت طولانی مدت در آنجا است و احتمالاً در سال‌های آتی با اعزام نخستین فضانورد زن به ماه اجرایی خواهد شد. 

دکتر کلائی افزود: از طرف دیگر کوشیده شده در این پروژه‌ها از یک همکاری بین‌المللی استفاده شود (مشارکت بیش از ۲۰ کشور) ازجمله ژاپن و شماری از کشورهای اروپایی در این پروژه‌ها مشارکت دارند. 

طراحی زیستگاهی در ماه با گنجایش ۱۶ گلخانه و جا دادن ۳۲ فضانورد

وی افزود: به‌عنوان نمونه اخیراً یک شرکت اتریشی با تأمین بودجه از آژانس فضایی اروپا توانسته است زیستگاهی را برای استفاده در ماه طراحی کند که می‌تواند تا ۱۶ گلخانه و حدود ۳۲ فضانورد را در خود جای دهد. این زیستگاه با تولید و بازیافت اکسیژن و غذا با استفاده از انرژی خورشیدی به‌طور خودکفا عمل می‌کند. این زیستگاه در برابر تشعشعات کیهانی و ریزشهاب‌سنگ‌ها محافظت می‌شود و مدت زمان بیشتری را برای مأموریت خدمه فراهم می‌کند.

دغدغه تأثیرات زیست‌محیطی زندگی بشر در ماه

این دانشیار گروه فیزیک فضای دانشگاه تهران، افزود: به هرحال برنامه‌های جاه‌طلبانه همیشه با نگرانی‌هایی همراه است، سکونت در ماه هم استثنا نیست، این‌که در پایان این قرن با سکونت پرجمعیت در ماه و حضور طولانی‌مدت انسان در ماه چه برسر ماه خواهد آمد و چه تأثیرات زیست محیطی بر ماه و زندگی بشر روی زمین خواهد گذاشت، از مواردی است که افکار را ممکن است به خود مشغول کند. همچنین مسائل حقوقی و بین‌المللی نیز از جمله چالش‌های آینده در حوزه ماه و بهره‌برداری از آن خواهد بود. در هر صورت به‌نظر می‌آید پیشرفت علمی و ماجراجویی انسان در اشتیاق به دانستن در طول تاریخ همیشه با هیجان و نگرانی همراه بوده است، اما ظاهراً راهی است که انسان باید آن را طی کند. 

دکتر کلائی در بخش دیگری از صحبت‌های خود درباره جایگاه و اهمیت ماه در اکتشافات فضایی، گفت: ماه نه تنها نقش پررنگی در تاریخ نجوم داشته است، بلکه آشنایی با آن به دوران قبل از تاریخ بر می‌گردد؛ از زمانی که انسان نخستین، چشم به آسمان شب گشود، ماه به‌عنوان یک جرم سماوی رازآلود در پیش چشم او بوده است و تا به امروز جایگاه خاصی در فرهنگ و ادبیات جوامع بشری داشته است.

وی خاطرنشان کرد: کمتر فرهنگ و ادبیاتی در میان جوامع بشری می‌توان یافت که درآن «ماه» جایگاهی نداشته باشد، در طول تاریخِ ادبیات، همواره ماه در افسانه‌ها، اشعار، رمان‌ها، داستان‌های علمی تخیلی و ... جایگاه ویژه‌ای داشته است. همچنین در جوامع اسلامی هم به‌علت وابستگی تقویم قمری به ماه، ازجایگاه ویژه‌ای برخوردار است.

نقش مهم گرانشی ماه بر سیستم‌های آب و هوایی زمین براثر جزر و مد

این متخصص فیزیک فضا و علوم سیاره‌ای، ادامه داد: در تاریخ علم هم، ماه نقش ویژه‌ای را ایفا کرده است، به‌خصوص در پدیده‌هایی مانند کسوف، خسوف و زمان‌سنجی و مکانیک سماوی.

دکتر کلائی گفت: نکته آخر این‌که ماه به‌عنوان نزدیک‌ترین جرم سماوی که بدور زمین می‌گردد، همیشه یک عامل مهم و مءثر بر روی زمین بوده است. نقش گرانشی آن بر زمین و ایجاد جزر و مد نقش مهمی در سیستم‌های آب و هوایی زمین دارد و زمین بدون ماه، دچار تحولات عظیمی می‌شود که حیات روی زمین را به خطر می‌اندازد و سیاره زمین و انسان را با چالش‌های متنوع و مختلفی روبرو می‌کند؛ چه از منظر مکانیکی و مداری و چه از منظر آب و هوایی و زیستی.

وی در توضیح این‌که چرا انسان به ماه رفت و چرا دوباره پس از ۵۰ سال تصمیم به بازگشت به آن گرفته است؟، افزود: این‌که چرا انسان به ماه رفت، شاید بتوان علل متفاوتی از چند منظر متفاوت نام برد. اول ورود به عصر فضا و آغاز دوران اکتشافات فضایی بطور عملی؛ در اوایل قرن بیستم فیزیک و کیهان‌شناسی به نظریه ‌ای بزرگی دست یافته بودند که هیجان موضوع فضا و کیهان را بسیار زیاد کرده بود. علاوه‌بر آن در سال ۱۹۵۷ که با پرتاب نخستین ماهواره کاوشگر به فضا عصر فضا آغاز شده بود، ناشناخته‌های زیادی وجود داشت که اشتیاق برای دانستن آن‌ها زیاد بود. به‌علاوه در آن دوران از لحاظ فرهنگ عامه علاوه‌بر مباحث جدید علمی که مطرح بود، مباحثی مانند وجود مریخی‌ها و آدم فضایی‌ها نیز بسیار داغ و رایج بود و باعث شده بود هیجان بیشتری ایجاد شود.

رئیس بخش فیزیک خورشیدی و نجوم دانشگاه تهران، خاطرنشان کرد: از طرف دیگر موضوعات سیاسی، از جمله جنگ سرد بین اتحاد جماهیر شوروی و آمریکا رقابت شدیدی بین آن‌ها در کاوشگری فضایی ایجاد کرده بود. در این شرایط بود که آمریکا تصمیم گرفت طی برنامه‌های آپولو از سال ۱۹۶۸ تا ۱۹۷۲ فضانوردانی را جهت کاوش به ماه اعزام کند. طبیعی است که طی این سفرها آزمایش‌ها و نمونه‌برداری‌هایی انجام شد که از لحاظ علم سیاره‌ای بسیار با اهمیت بود؛ اما کافی نبود. با گذشت چند سال از اجرای برنامه آپولو باتوجه به هزینه زیاد این سفرها و خطراتی که برای فضانوردان وجود داشت، سیاستمداران و سرمایه‌گذاران را بر آن داشت که همراهی کمتری با این برنامه‌ها داشته باشند.

دکتر کلائی با بیان این‌که ازآن زمان تاکنون اگرچه فضانوردی به ماه نرفت، اما ماه مرتبا توسط کاوشگرها و ماه‌گردهای متعددی توسط کشورهای مختلفی از جمله آمریکا، چین و ژاپن بررسی و کاوش شد، گفت: در این کاوش‌ها موقعیت جغرافیایی مناطق مختلف ماه از جمله قطب‌های آن، ترکیبات، عناصر، برهم کنش سطح آن با تشعشعات کیهانی و باد خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است.