نظام الغذاء في الفضاء السحيق: تحديات تتجاوز مجرد زراعة المحاصيل للمريخ

Global - وكالة أنباء إخباري

نظام الغذاء في الفضاء السحيق: تحديات تتجاوز مجرد زراعة المحاصيل للمريخ

لطالما استلهمت الرؤى المستقبلية لبعثات الفضاء السحيق، لا سيما إلى المريخ، صورًا لرواد فضاء يعتمدون على زراعة محاصيلهم الخاصة في بيئات معزولة. غالبًا ما تستحضر هذه الصور مشاهد من أفلام شهيرة، حيث يصارع رائد فضاء لإنتاج ما يكفي من البطاطس للبقاء على قيد الحياة في تربة المريخ، أو أنظمة زراعة مائية متطورة على متن سفن فضائية. ومع ذلك، فإن هذا التصور، رغم إثارته، لا يعكس سوى جزء صغير من التعقيد الهائل الذي ينطوي عليه توفير الغذاء لبعثات فضائية طويلة الأمد. هذا ما تؤكده ورقة بحثية جديدة ومحورية نشرها تور بلومكفيست ورالف فريتشه في مجلة Acta Astronautica، حيث يشددان على أن زراعة الغذاء هي مجرد حلقة واحدة ضمن دورة متكاملة وضرورية لاستدامة رواد الفضاء.

ويشير الباحثان إلى أن فهم مدى صعوبة هذه المهمة يتطلب نظرة شاملة للنظام بأكمله. قاما بتقسيم نظام الغذاء الفضائي إلى خمسة عناصر أساسية وحاسمة، كل منها لا يقل أهمية عن الآخر: الإنتاج، إدارة ما بعد الحصاد، إدارة النفايات، التحضير، والجانب الاجتماعي والثقافي (الاستهلاك). ويحذران من أن فشل أي من هذه العناصر يمكن أن يؤدي إلى انهيار النظام بأكمله، مما يعني حرفيًا أن كل من يعتمد على هذا النظام قد يواجه خطر الموت جوعًا. على سبيل المثال، إذا كان نظام الزراعة المائية قادرًا على إنتاج كميات هائلة من المحاصيل الغنية بالمغذيات، ولكن لا يمكن إعادة تدوير النفايات الناتجة عنه بكفاءة بواسطة نظام دعم الحياة، فإن هذه التكنولوجيا تصبح مفيدة فقط طالما يمكن توفير مواد خام جديدة لدعمها – وهو أمر غير ممكن لفترة طويلة في أعماق الفضاء.

يبدو الإنتاج، للوهلة الأولى، أمرًا بسيطًا نسبيًا. يمكننا نظريًا حزم كل ما نحتاجه لبعثة مريخية تستغرق خمس سنوات مقدمًا. لكن هذا الخيار سيضيف وزنًا هائلاً يمكن استغلاله لأغراض أخرى ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، بدون نظام إنتاج محلي، تصبح إدارة النفايات أكثر هدرًا بكثير. تعتبر المواد العضوية الناتجة عن النفايات البشرية مدخلًا رئيسيًا في دورة نمو النباتات، لذا فإن إغلاق الحلقة بين هذين النظامين هو أحد أفضل الطرق لإنشاء نظام غذائي “مغلق” ومستدام.

ومع ذلك، هناك مدخلات أخرى يجب أخذها في الاعتبار، أبرزها البيئة. فالإشعاع منتشر في بعثات الفضاء السحيق، ويدرك معظم الناس آثاره السلبية على فسيولوجيا الإنسان. لكنه يؤثر أيضًا على الغذاء – والبكتيريا. إن تخزين الطعام لمدة خمس سنوات، ومحاولة التأكد من أنه لا يزال صالحًا للأكل، بينما يتعرض باستمرار للقصف بالإشعاع، هو وصفة لكارثة محققة. في هذه المرحلة من رحلة استكشافنا، لسنا متأكدين حتى من قدرتنا على تعبئة الطعام بأمان لتلك الفترة الطويلة في ظل هذه الظروف. وحتى لو استطعنا، يمكن للإشعاع أن يسبب طفرات في البكتيريا، مما يجعلها أكثر خطورة ويصعب قتلها. تخيل صعوبة الحفاظ على أنظمة دعم الحياة إذا أصيب جميع أفراد البعثة بحالة سيئة من التسمم الغذائي.

جانب آخر من جوانب البيئة هو عملية الطهي الفعلية. بينما يوفر هذا بعض الفوائد النفسية (والتي سنتطرق إليها بعد قليل)، فإن قوانين الفيزياء تختلف في الجاذبية الصغرى أو المنخفضة. تتصرف السوائل بشكل غريب في الجاذبية الصغرى أو الجزئية، وكذلك الحرارة والجزيئات، وكلها مكونات أساسية للطهي. لن نضطر فقط إلى بناء أنظمة مصممة خصيصًا للاستخدام في هذه البيئات، بل سيتعين علينا تدريب رواد الفضاء على كيفية الطهي في بيئة لم يسبق لأحد أن اضطر إليها من قبل.

سيكون أول رواد فضاء يتوجهون إلى المريخ بلا شك من أكثر الأفراد سلامة نفسية (واختبارًا شاملاً) على الإطلاق. ومع ذلك، حتى هم سيحتاجون إلى نوع من الدعم المعنوي خلال المهمة التي تستغرق سنوات إلى الكوكب الأحمر. يمكن أن يساعد الطعام في ذلك، حيث توجد أدلة على أن إدارة المحاصيل والطهي يوفر دفعة نفسية. ومع ذلك، فإن القيام بذلك يستغرق وقتًا من المهام الأخرى الحاسمة للمهمة، مثل التمارين الرياضية أو الملاحة، لذا هناك مفاضلة بين مقدار الفوائد النفسية التي توفرها هذه الأنظمة والتكلفة الفرصة الضائعة لرعاية المهام الأخرى الحاسمة.

يعد إرهاق القائمة مشكلة حقيقية أخرى لرواد الفضاء. إذا كنت تتناول نفس العجينة المغذية كل يوم لمدة خمس سنوات، فمن المحتمل جدًا أنك، بعد فترة، ستبدأ في تناول كميات أقل منها ببساطة لأنك سئمت منها. إذا كان الطعام يفتقر إلى “الجاذبية الحسية” (أي الطعم والملمس والرائحة)، فمن المرجح جدًا أن يتخلص رواد الفضاء منه ببساطة بدلًا من تناوله فعليًا، مما يجعله بلا قيمة لأي شخص. في كلتا الحالتين، فإن سوء التغذية أثناء بعثة فضائية عميقة تستغرق سنوات هو وصفة لكارثة.

كل هذه الاعتبارات هي ما يجعل أنظمة الغذاء في الفضاء السحيق صعبة للغاية. وللتأكد من أننا نطور نظامًا فعالًا قبل اختباره في مهمة حقيقية، يقدم المؤلفان بعض الاقتراحات. أولًا، يجب أن نبني “توأمًا رقميًا” لنظام الغذاء، بما في ذلك نماذج لكيفية تفاعل التقنيات المختلفة، والمدخلات والمخرجات للنظام نفسه. يمكن أن يكون هذا مفيدًا أيضًا لنمذجة الأعطال، والتي يمكن التخفيف من حدتها عن طريق جعل النظام “نمطيًا”، بأجزاء قابلة للاستبدال أو التبديل بسهولة، بحيث لا يؤدي فشل واحد إلى القضاء على شبكة الغذاء بأكملها. لإثبات أن النظام يعمل حقًا، يجب علينا اختباره على الأرض أولًا – وبينما لن يكون قادرًا على محاكاة تحديات الطهي في الجاذبية الصغرى، أو مخاطر الإشعاع في الفضاء السحيق، إلا أنه على الأقل نقطة بداية.

لدعم هذه الجهود، أطلقت وكالة ناسا مؤخرًا تحدي الغذاء في الفضاء السحيق – وهي مسابقة بجائزة قدرها 750 ألف دولار لتطوير أنظمة الغذاء المتكاملة الموصوفة في الورقة. في الواقع، أحد المؤلفين (فريتشه) هو خبير في هذا التحدي، وهو على الأرجح جزء من الإلهام وراء الورقة. عند الانتهاء من التحدي، يجب أن تكون هناك بعض الدروس المستفادة المثيرة للاهتمام التي يمكن لعشاق الفضاء السحيق التفكير فيها – نأمل ألا تتضمن أي بكتيريا مقاومة للإشعاع.

وكالة أنباء إخباري