لماذا يحتاج رواد الفضاء إلى ما هو أبعد من مجرد البيوت الزجاجية الفضائية لأنظمة الغذاء على المريخ

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

لماذا يحتاج رواد الفضاء إلى ما هو أبعد من مجرد البيوت الزجاجية الفضائية لأنظمة الغذاء على المريخ

عند التفكير في أنظمة الغذاء في الفضاء السحيق، قد يتبادر إلى الذهن مشهد رائد فضاء يكافح لزراعة ما يكفي من البطاطس للبقاء على قيد الحياة في تربة المريخ، كما في فيلم "المريخي". أو ربما نظام زراعة مائية متطور على متن سفينة نقل بين الكواكب، مزود بإضاءة اصطناعية وكل ما يصاحب ذلك من براعة تكنولوجية. ومع ذلك، تشير ورقة بحثية جديدة نُشرت في "Acta Astronautica" بقلم تور بلومكفيست ورالف فريتشه إلى أن زراعة الغذاء هي مجرد جزء صغير من الدورة الكاملة لتوفير الغذاء لرواد الفضاء في الفضاء. لفهم مدى صعوبة الأمر حقًا، يجب علينا النظر إلى الصورة الكاملة.

يقسم الباحثون نظام الغذاء الفضائي إلى خمسة عناصر حاسمة: الإنتاج، وإدارة ما بعد الحصاد، وإدارة النفايات، والتحضير، والعوامل الاجتماعية والثقافية (الاستهلاك). إذا فشل أي عنصر من هذه العناصر، يمكن أن ينهار النظام بأكمله، ويمكن أن يموت حرفياً كل من يستخدم النظام جوعاً نتيجة لذلك. على سبيل المثال، إذا كان نظام زراعة مائية جديد يمكن أن ينتج غلات لا تصدق من المحاصيل الغنية بالمغذيات، ولكن لم يتم إعادة تدوير النفايات بكفاءة من قبل نظام دعم الحياة، فإن التكنولوجيا نفسها لن تكون مفيدة إلا طالما يمكن توفير مدخلات جديدة لدعمها - وهو أمر غير مرجح في الفضاء السحيق لفترة طويلة.

يبدو الإنتاج مباشرًا نسبيًا. في حين أنه يمكننا حزم كل ما نحتاجه لبعثة المريخ التي تستغرق خمس سنوات مقدمًا، فإن ذلك سيضيف طناً هائلاً من الوزن الذي يمكن استخدامه بدلاً من ذلك لتلبية ضروريات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، بدون نظام فعال، تصبح إدارة النفايات أكثر إهدارًا. المادة العضوية في النفايات البشرية هي مدخل رئيسي لدورة نمو النباتات، لذا فإن إغلاق الحلقة بين هذين النظامين هو أحد أفضل الطرق لإنشاء نظام غذائي "مغلق".

ومع ذلك، هناك مدخلات أخرى يجب مراعاتها. أحدها هو البيئة. الإشعاع منتشر في بعثات الفضاء السحيق، ويفهم معظم الناس التأثيرات السلبية التي يسببها على فسيولوجيا الإنسان. ولكنه يؤثر أيضًا على الغذاء - والبكتيريا. تخزين الطعام لمدة خمس سنوات، ومحاولة التأكد من أنه لا يزال صالحًا للأكل، بينما يتعرض باستمرار للقصف الإشعاعي هو وصفة لكارثة. في هذه المرحلة من رحلة استكشافنا، لسنا متأكدين حتى مما إذا كان بإمكاننا بالفعل تغليف الطعام بأمان لتلك المدة في تلك الظروف. حتى لو فعلنا ذلك، يمكن للإشعاع أن يُحدث طفرات في البكتيريا، مما يجعلها أكثر خطورة ويصعب قتلها. حظًا موفقًا في الحفاظ على أنظمة دعم الحياة إذا كان الجميع في المهمة يعانون من تسمم غذائي حاد.

جانب آخر من جوانب البيئة هو فعل الطهي نفسه. في حين أن هذا يوفر فائدة نفسية معينة (والتي سنتطرق إليها بعد قليل)، فإن الفيزياء مختلفة في الجاذبية الصغرى أو المنخفضة. السوائل تتصرف بشكل غريب في الجاذبية الصغرى أو الجزئية، وكذلك الحرارة والجزيئات، وكلها مكونات حاسمة في الطهي. لن نحتاج فقط إلى بناء أنظمة مصممة خصيصًا للاستخدام في هذه البيئات، بل سنحتاج أيضًا إلى تدريب رواد الفضاء على كيفية الطهي في بيئة لم يضطر أحد إلى ذلك من قبل.

سيكون رواد الفضاء الأوائل الذين يذهبون إلى المريخ بلا شك من بين الأفراد الأكثر استقرارًا نفسيًا (والذين خضعوا لاختبارات شاملة) على الإطلاق. ومع ذلك، حتى هم سيحتاجون إلى نوع من الدعم النفسي خلال المهمة التي تستغرق سنوات إلى الكوكب الأحمر. يمكن للطعام المساعدة في ذلك، حيث توجد أدلة على أن إدارة المحاصيل والطهي توفر دفعة نفسية. ومع ذلك، فإن القيام بذلك يستهلك وقتًا من المهام الأخرى ذات الأهمية الحيوية للمهمة، مثل التمارين الرياضية أو الملاحة، لذا هناك مفاضلة بين مقدار الفوائد النفسية التي توفرها تلك الأنظمة والتكلفة الفرصية لرعاية المهام الأخرى الحرجة.

إرهاق القائمة هو مشكلة حقيقية أخرى لرواد الفضاء. إذا كنت تتناول نفس المعجون الغذائي كل يوم لمدة خمس سنوات، فمن المحتمل جدًا أن تبدأ، بعد مرور بعض الوقت، في تناول كمية أقل منه ببساطة لأنك سئمت منه. إذا كان الطعام يفتقر إلى "الجاذبية الحسية" (أي المذاق والقوام والرائحة)، فمن المرجح جدًا أن يتخلص رواد الفضاء منه ببساطة بدلاً من أكله فعليًا، مما يجعله بلا قيمة لأي شخص. في كلتا الحالتين، فإن سوء التغذية أثناء مهمة فضائية عميقة تستغرق سنوات هو وصفة لكارثة.

كل هذه الاعتبارات هي ما تجعل أنظمة الغذاء في الفضاء السحيق صعبة للغاية. للتأكد من أننا نطور نظامًا فعالًا قبل اختباره في مهمة حقيقية، يقدم المؤلفون بعض الاقتراحات. أولاً، يجب علينا بناء "توأم رقمي" لنظام الغذاء، بما في ذلك نماذج لكيفية تفاعل التقنيات المختلفة، ومدخلات ومخرجات النظام نفسه. يمكن أن يكون هذا مفيدًا أيضًا لنمذجة حالات الفشل، والتي يمكن التخفيف منها عن طريق جعل النظام "نموذجيًا"، مع أجزاء قابلة للاستبدال أو التبديل بسهولة، بحيث لا يؤدي فشل واحد إلى القضاء على شبكة الغذاء بأكملها. لإثبات عمل النظام حقًا، يجب علينا اختباره على الأرض أولاً - في حين أنه لن يكون قادرًا على محاكاة تحديات الطهي في الجاذبية الصغرى، أو مخاطر الإشعاع في الفضاء السحيق، على الأقل سيكون مكانًا للبدء.

لدعم هذه الجهود، أطلقت وكالة ناسا مؤخرًا "تحدي الغذاء للفضاء السحيق" - وهي مسابقة جائزة بقيمة 750 ألف دولار لتطوير أنظمة الغذاء المتكاملة الموصوفة في الورقة البحثية. في الواقع، يعد أحد المؤلفين (فريتشه) خبيرًا في هذا التحدي، وهو على الأرجح جزء من الإلهام وراء هذه الورقة. بعد اكتمال التحدي، يجب أن تكون هناك رؤى مثيرة للاهتمام يمكن لعشاق الفضاء السحيق استيعابها - نأمل أن تكون خالية من البكتيريا المقاومة للإشعاع.

Ekhbary News Agency