ایده محقق ایرانی برای ساخت و ساز در ماه با کمک لیزر!
محمد بیات پژوهشگر ایرانی دانشگاه فنی دانمارک است که ایده ساخت زیستگاههایی در ماه با ذوب کردن غبار ماه و استفاده از آن برای ساخت آجر و مصالح ساختمانی را دنبال می کند.
به گزارش خبرگزاری مهر، زندگی انسان در فضا، چه روی ماه و چه روی مریخ، نیازمند ایجاد محیطهای ایمن و سازههایی با شرایط مناسب برای سکونت است. اما انتقال مصالح ساختمانی از زمین به ماه هزینهای سرسامآور دارد؛ بهطوری که در حال حاضر، ناسا برای انتقال هر کیلوگرم بار به ماه از طریق شرکتهایی مانند «اینتویتیو ماشینز» و «فایرفلای ایروسپیس» باید تا یک میلیون دلار هزینه کند.
شرکت اسپیسایکس امیدوار است با استفاده از فضاپیمای باری و قابل استفاده مجدد «استارشیپ»، این هزینه را به حدود 100 هزار دلار برای هر کیلوگرم کاهش دهد، اما تحقق این هدف هنوز زمانبر خواهد بود.
به همین دلیل، دانشمندان به دنبال استفاده از منابع موجود روی ماه هستند؛ منابعی مانند غبار ماه.
محمد بیات، دانشیار ایرانی دانشکده مهندسی عمران و ساخت دانشگاه فنی دانمارک (DTU Construct) از محققانی است که ایده ساخت زیستگاههایی در ماه با ذوب کردن غبار ماه و استفاده از آن برای ساخت آجر و مصالح ساختمانی را دنبال می کند.
البته این کار با چالشهای بزرگی روبهرو است. از جمله این که ذوب مواد در محیطهای کمفشار بسیار دشوارتر از شرایط روی زمین است.
وی توضیح میدهد: «همانطور که آب در ارتفاعات بالا در دمای پایینتری به جوش میآید، غبار مذاب ماه نیز به دلیل نبود فشار جوی، راحتتر و شدیدتر تبخیر میشود. همین موضوع کنترل فرایند ذوب را بسیار پیچیده میکند.»
پژوهشی برای شبیهسازی ساختوساز روی ماه
محمد بیات با دریافت گرنت معتبر «Sapere Aude» از صندوق مستقل پژوهش دانمارک، هدایت پروژهای پژوهشی را بر عهده گرفته است که هدف آن بررسی رفتار غبار ماه هنگام ذوب شدن با لیزر در محیطی با فشار بسیار پایین است.
نتایج این پژوهش تنها به اکتشافات فضایی محدود نخواهد شد و میتواند در توسعه فناوریهای زمینی از جمله چاپ سهبعدی فلزات، جوشکاری در خلأ، اصلاح و بافتدهی سطوح، برش لیزری و ساخت یک «اتاقک ماه» در آزمایشگاه نیز موثر باشد.
در این پروژه، پژوهشگران ابتدا محفظهای ویژه طراحی خواهند کرد که شرایط فشار روی ماه را تا حد امکان شبیهسازی کند. سپس با استفاده از لیزر، نمونههای غبار ماه را در این محیط ذوب خواهند کرد.
دانشمندان با کمک دوربینهای پرسرعت و آزمایشهای مختلف، رفتار مواد مذاب را بررسی میکنند. برای مثال، آنها ترکیب معدنی غبار ماه را پیش و پس از ذوب شدن مقایسه خواهند کرد.
همچنین، تحلیل تصاویر نشان خواهد داد که ذرات مذاب چگونه در محیط کمفشار پراکنده میشوند؛ اطلاعاتی که برای درک فرایندهای فیزیکی روی ماه بسیار ارزشمند است.
از آنجا که بازسازی کامل شرایط ماه روی زمین امکانپذیر نیست، بخشی از پروژه به شبیهسازی رایانهای شرایطی اختصاص دارد که در آزمایشگاه قابل ایجاد نیست.
ساخت سازههای بزرگتر از نمونههای آزمایشگاهی
این پروژه قرار است طی سه سال و نیم اجرا شود. علاوه بر محمد بیات، یک دانشجوی دکتری، یک پژوهشگر پسادکتری و یک دستیار پژوهشی نیز در این طرح مشارکت خواهند داشت.
بیات درباره اهداف نهایی پروژه میگوید: «امیدواریم بتوانیم در اتاقک شبیهساز ماه، سازههایی نسبتاً بزرگ تولید کنیم. میخواهیم از ساخت قطعات کوچک دو سانتیمتری فراتر برویم و اجسامی با ابعاد 10 تا 20 سانتیمتر بسازیم. برای مثال، میتوانیم قطعاتی برای پوشش سکوی فرود یا ساخت جاده تولید کنیم تا نشان دهیم چگونه غبار مذاب ماه میتواند به سطوحی جامد برای محافظت از فضانوردان و فضاپیماها تبدیل شود.»
همکاری آژانس فضایی اروپا
آژانس فضایی اروپا (ESA) نیز این پروژه را از نزدیک دنبال میکند، زیرا نتایج آن میتواند برای مأموریتهای فضایی آینده اهمیت زیادی داشته باشد.
به گزارش دیدهبان علم، بیات میگوید: «اروپا در زمینه ذوب غبار ماه با استفاده از لیزر پیشگام است، اما امیدواریم نخستین گروه پژوهشی در اروپا باشیم که پژوهشهای بنیادی درباره ساخت قطعات بزرگمقیاس در محیط کمفشار را ارائه میکند. در آن صورت، آژانس فضایی اروپا خواهد توانست زیرساختهایی مانند جادهها و سپرهای محافظ در برابر تابش را برای پایگاه بینالمللی ماه که در قالب برنامه آرتمیس ساخته خواهد شد، فراهم کند.»
گروه پژوهشی در این پروژه با آژانس فضایی اروپا (ESA)، شرکت دانمارکی Saga Space Architects، فعال در زمینه طراحی سازههای فضایی و دانشگاه کالج لندن (UCL) که آزمایشهای پیشرفته پرتوی ایکس و سینکروترون را برای بررسی رفتار مواد مذاب انجام خواهد داد، همکاری دارند.
دکتر محمد بیات تحصیلات کارشناسی خود را در سال 1394 در رشته مهندسی مکانیک در دانشگاه گیلان به پایان برده و در ادامه در سال 1396 مدرک کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک خود را از دانشگاه صنعتی شریف دریافت کرده است. وی سپس از مهرماه همان سال تا مهرماه 1399 دوره دکتری مهندسی مکانیک را در دانشگاه فنی دانمارک (DTU) گذرانده است.
بیات در ادامه بهعنوان پژوهشگر پسادکتری در همان دانشگاه به فعالیت ادامه داده و در حال حاضر بهعنوان عضو هیات علمی دانشکده مهندسی عمران و مکانیک دانشگاه فنی دانمارک مشغول به کار است.
زمینه اصلی پژوهشهای دکتر بیات، شبیهسازی چندفیزیکی و چندمقیاسی فرایندهای پیشرفته تولید، همچنین بررسیهای عددی و آزمایشگاهی شرایط انتقال حرارت و جریان سیال در سامانههای مدیریت حرارتی تکفازی و دوفازی با عملکرد بالا خواهد بود. با این حال، هدف بلندمدت او گسترش این مطالعات به پروژههای علمی مرتبط با فضا و علوم زیستی است.