معماری بی‌وزن؛ آینده زندگی در ماه و مریخ

چشم‌انداز زندگی در فضا دیگر تنها در حد رویاهای علمی‌تخیلی نیست. با نزدیک شدن به ماموریت‌های ماه و مریخ، پرسشی اساسی مطرح می‌شود: خانه‌های انسان در فراسوی زمین چگونه خواهند بود؟ تولید و به‌کارگیری مواد هوشمند می‌تواند ساخت و طراحی سکونتگاه‌های فضایی را متحول کند، در حالی که بشر در حال آماده‌سازی برای ایجاد زیستگاه‌های دائمی در ماه، مریخ و سایر اجرام آسمانی است.

هم‌زمان با هفته جهانی فضا ۲۰۲۵ و روز یکشنبه ۱۳مهر که با عنوان «مهندسی سکونتگاه‌های فضایی» نام‌گذاری شد و نگاه‌ها به سوی معماری و طراحی خانه‌های فضایی، مصالح مورد استفاده در آن‌ها و چالش‌های موجود در مسیر تحقق چنین طرح‌هایی معطوف شده است.

طراحی زیستگاه‌های فضایی مستلزم مقابله با شرایط شدید آب‌و‌هوایی، تشعشعات بالا و منابع محدود است. این سازه‌ها تنها برای بقا ساخته نمی‌شوند، بلکه محیط‌هایی برای کاوش، پیشرفت و تعریف دوباره مفهوم «خانه» خواهند بود؛ جایی که معماری، مهندسی و فناوری به شکلی منسجم در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.

طراحی سکونتگاه‌های قمری و مریخی

زیستگاه‌های فضایی، سازه‌هایی تخصصی برای زندگی و کار در محیط‌های فرازمینی هستند. هدف از طراحی آن‌ها، فراهم کردن حفاظت در برابر دماهای شدید، تابش‌های پرانرژی و ریزشهاب‌سنگ‌ها و همچنین پشتیبانی از سامانه‌های حیات است. در ماه، این زیستگاه‌ها معمولا برای ماموریت‌های کوتاه‌مدت طراحی می‌شوند، در حالی که طرح‌های مریخی بر اقامت‌های طولانی‌مدت یا دائمی تمرکز دارند.

در سطح ماه، دما بین منفی‌۱۷۳ تا ۱۲۷ درجه‌ سانتی‌گراد متغیر است و نبود جو باعث می‌شود سطح آن در معرض تابش و برخورد ذرات قرار گیرد. در مریخ نیز جو رقیق، طوفان‌های گرد‌وغبار مکرر و دمای میانگین منفی‌۶۳ درجه‌ سانتی‌گراد چالش‌های اصلی هستند. تفاوت گرانش که در ماه حدود ۱۶.۵ درصد و در مریخ حدود ۳۷.۶ درصد از زمین است نیز بر پایداری سازه و سلامت انسان تاثیر مستقیم دارد.

مواد هوشمند و ساخت‌وساز فرازمینی

مهندسان و معماران فضایی در تلاش‌اند تا با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، زیستگاه‌هایی مقاوم و خودکفا طراحی کنند. مواد هوشمند نقشی کلیدی در این مسیر دارند؛ موادی که می‌توانند در پاسخ به تغییرات محیطی مانند دما، فشار یا تابش، شکل، رنگ یا استحکام خود را تغییر دهند. از پلاستیک‌های خودترمیم‌شونده گرفته تا آلیاژهای حافظه‌دار که پس از تغییر شکل دوباره به حالت اولیه بازمی‌گردند، همگی برای تحمل محیط خشن فضا ضروری هستند.

رگولیت، خاک سست موجود در ماه و مریخ، با بهره‌گیری از فناوری استفاده از منابع در محل و چاپ سه‌بعدی می‌تواند به اجزای سازه‌ای تبدیل شود. آجرهای چاپ‌شده از رگولیت ضمن افزایش مقاومت در برابر تابش، استحکام سازه را نیز بالا می‌برند.

ماژول‌های بادشونده و سازه‌های سبک

ارسال مصالح به فضا با ماهواره‌برها بسیار پرهزینه است؛ از این‌رو، ساختارهای سبک‌وزن مانند ماژول‌های بادشونده و نانوشبکه‌ها مورد توجه قرار گرفته‌اند. این سازه‌ها می‌توانند هنگام پرتاب فشرده و در مقصد باد شوند. مواد سازنده آن‌ها از پلیمرهای سخت‌شونده با تابش و منسوجات هوشمند تشکیل شده‌اند.

مقابله با تشعشعات و حفاظت طبیعی

برای مقابله با تشعشعات فضایی، طرح‌هایی با استفاده از مواد زیستی مانند میسلیوم (Mycelium) در دست بررسی است. این ماده سبک و عایق طبیعی می‌تواند در محل رشد کند و حفاظی طبیعی در برابر پرتوهای کیهانی ایجاد نماید. همچنین، پلیمرهای خودترمیم‌شونده می‌توانند در برابر آسیب‌های ناشی از ریزشهاب‌سنگ‌ها به‌طور مستقل واکنش نشان دهند.

ادغام هوش مصنوعی در معماری فضایی

ناسا از طریق موسسات پژوهش فناوری فضایی خود مانند «هوم» (HOME) و «رثی» (RETHi)، در حال توسعه زیستگاه‌های خودمختار است؛ سازه‌هایی که می‌توانند خستگی ساختاری را حس کرده و به‌صورت خودکار خود را ترمیم کنند. در چنین شرایطی، مواد هوشمند با هوش مصنوعی ترکیب می‌شوند و سازه‌هایی زنده و واکنش‌پذیر را به‌وجود می‌آورند.

برنامه‌های بین‌المللی و آینده زیستگاه‌های قمری و مریخی

برنامه آرتمیس (Artemis) ناسا، بخشی از تلاش‌های جهانی برای بازگشت انسان به ماه و ایجاد سکونتگاه‌های پایدار است. در این طرح، استفاده از سنگ و خاک ماه برای ساخت سازه‌ها، بهره‌گیری از مناطق قطبی برای دسترسی به آب و به‌کارگیری طراحی‌های مدولار (Modular Design) از محورهای اصلی محسوب می‌شوند.

در مریخ نیز تمرکز بر کاهش تاثیر تابش‌ها، مقابله با طوفان‌های گرد و غبار و حفظ سلامت روانی ساکنان است. سازه‌های محافظ مبتنی بر رگولیت و فناوری‌های زیستی برای زندگی مستقل، از مهم‌ترین راه‌حل‌های مورد بررسی هستند.

جمع‌بندی

مواد هوشمند در حال تبدیل شدن به عنصر بنیادین معماری نسل جدید زیستگاه‌های فضایی هستند. این مواد با ویژگی‌هایی چون مقاومت بالا، قابلیت ترمیم، انطباق‌پذیری و بهره‌وری انرژی، ساخت خانه‌هایی را ممکن می‌سازند که می‌توانند در محیط‌های سخت، پایدار بمانند. به‌گفته پژوهشگران، مواد هوشمند می‌توانند فکر کنند، حس کنند و خود را ترمیم کنند؛ و همین ویژگی‌ها، آن‌ها را به عناصر کلیدی آینده زندگی انسان در فضا بدل می‌کند.