แม้ว่าการจะทำ Terraforming ดาวอังคารทั้งดวง อาจเกินวิสัยของเทคโนโลยีที่โลกมีอยู่ ณ ตอนนี้ ทั้งการขนส่งก๊าซปริมาณมหาศาลมาเติมเต็มบรรยากาศ การสร้างเกราะป้องกันพายุสุริยะที่จะหอบเอาบรรยากาศที่มาลงออกไป การปรับอุณหภูมิ การเพิ่มปริมาณคาร์บอนให้ดินของดวงจันทร์สามารถเพาะปลูกได้ แต่ในสเกลที่เล็กกว่านั้น เราสามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างอุโมงค์ลาวาของดาวอังคารในการสร้างเมืองใต้พิภพ เพื่อการที่มนุษย์จะตั้งรกรากบนดาวอังคาร
อุโมงค์ลาวา เป็นสิ่งที่เกิดจากการปะทุไหลของลาวาทั้งแบบไหลขึ้นมาท่วมบนแผ่นดินแล้วเย็นลงเป็นโครงสร้างแข็ง หรือเกิดจากการชำแรกขึ้นระหว่างชั้นหิน และทางไหลเก่าของลาวา มีการขยาย พองตัว และไหลย้อนกลับของหินหลอมเหลวที่มีความหนืดต่ำลงสู่ช่องว่างข้างใต้ เหลือโพรงและเส้นทางโครงข่ายอุโมงค์ทิ้งไว้ใต้พื้นดิน
รูปที่ 1: รูปถ่ายร่องรอยอุโมงค์ลาวาบนดาวอังคาร
ขนาดของอุโมงค์ลาวานั้น บนพื้นโลก อาจยาวถึง 65 กิโลเมตร และมีความกว้างถึง 30 เมตร ซึ่งเราพบอุโมงค์ลาวาในพื้นที่ๆมีภูเขาไฟ เช่น ไอซ์แลนด์ ฮาวาย หรือ ควีนส์แลนด์ของออสเตรเลีย สำหรับขนาดของอุโมงค์ลาวานั้น จะขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ ในกรณีของดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงเพียง 1/6 และ ดาวอังคารที่มีแรงโน้มถ่วงเพียง 1/3 ของโลก ขนาดของโครงสร้างอุโมงค์ลาวาสามารถเกิดขึ้นได้ใหญ่โตกว่าบนโลกมากโดยไม่เกิดการพังทลายของโครงสร้าง จากการศึกษาของทีมงานมหาวิทยาลัย Padova และ Bologna แห่งอิตาลีทำการเปรียบเทียบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ที่ได้จากการสำรวจดวงจันทร์และดาวอังคาร พบอุโมงค์ลาวาขนาดกว้าง 250 เมตรบนดาวอังคาร และ อาจมีอุโมงค์ลาวากว้างในระดับกิโลเมตรบนดวงจันทร์ [1]
รูปที่ 2: ขนาดอุโมงค์ลาวาบนดวงจันทร์ เพียงพอจะจุเมืองทั้งเมืองได้เลยทีเดียว ของดาวอังคารที่แรงโน้มถ่วงมากกว่าดวงจันทร์ อุโมงค์ที่ใหญ่ที่สุดก็คงเล็กกว่าหน่อย แต่ก็จะยังใหญ่โตกว่าอุโมงค์ลาวาบนโลกมาก
สิ่งที่เราต้องค้นหาก็คืออุโมงค์ลาวา ที่มีความลึกและโครงสร้างพื้นฐานแข็งแรงพอสมควร เพื่อที่จะใช้มันเป็นเกราะป้องกันทั้งรังสีสุริยะ และปิองกันความเสียหายจากสะเก็ดดาวตก เพราะการที่ดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศเพียงเบาบาง วัตถุที่ตกลงมาจะไม่ได้เผาไหม้และชะลอความเร็วแบบที่บนโลก โดยปัจจุบัน มนุษย์เราได้มีการศึกษาหาตำแหน่งและขนาดของโครงข่ายอุโมงค์ลาวาด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์ เทคโนโลยีเรดาห์ โดยอาศัยการตรวจจับการสั่นพ้องของโครงสร้างที่จะบ่งชี้ขนาดและลักษณะของโครงสร้างอุโมงค์ลาวาใต้ดาวสีแดงและดวงจันทร์ของเรา
การสร้างห้อง Air lock
รูปที่ 3: เมืองก็คือพื้นที่ๆเป็น Air lock ขนาดใหญ่ให้ประชากรดำรงชีวิตอย่างมีอิสระในบรรยากาศที่เหมาะสมกับชาวโลกอย่างเรา
การสร้างพื้นที่ๆกักอากาศได้ขนาดใหญ่จะทำให้กิจกรรมการใช้ชีวิตของชาวดาวอังคารเป็นไปอย่างราบรื่น การจะให้มนุษย์ต้องคอยถอดคอยใส่ชุดเวลาออกจาก Compartment แคบๆ แบบกัปตันหนวดทองในเรื่อง Martian ไม่ใช่เรื่องน่าพิศมัยสำหรับการตั้งรกรากบนดาวอังคาร แม้ว่าอุโมงค์ลาวาจะเป็นหินและอาจทำการซีลให้เป็นระบบปิดด้วยการหลอม แต่โดยธรรมชาติของหินที่เป็นวัสดุที่แข็งแต่เปราะ การหดขยายตัวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะทำให้การเกิดรอยแตกร้าวในโครงสร้างขนาดใหญ่เป็นเรื่องที่ป้องกันไม่ได้
แนวทางของนาซ่าที่มีการศึกษาโปรเจค Cave of Mars ได้เล็งไปที่การใช้วัสดุจำพวกโฟม หรือวัสดุยืดหยุ่นแบบเป็นแผ่นผ้าในการซีลอุโมงค์ลาวา สำหรับวัสดุเหล่านี้ จำเป็นที่จะต้องสามารถใช้งานง่ายพอโดยเฉพาะการที่ผู้ทำการก่อสร้างนั้นจะต้องสวมชุดอวกาศซึ่งจำกัดการเคลื่อนไหวเป็นอย่างมาก วัสดุจะต้องมีความเป็นฉนวน และอาจต้องมีความสามารถในการนำแสงแบบใยแก้วนำแสงเพื่อทำความสว่างให้กับเมืองใต้ดิน และควรมีความสามารถป้องกันเชื้อราและแบคทีเรียซึ่งจะต้องมีเป็นปรกติในการอยู่อาศัยของมนุษย์ [2]
ในส่วนสุดท้ายของเมืองใต้พิภพ คือประตูเชื่อมต่อที่จะต้องสามารถทำให้ใหญ่ได้พอสมควร เพื่อจะสามารถทำการนำอุปกรณ์ยานพาหนะ เข้าและออกพื้นที่ตัวเมืองใต้พิภพ รวมถึงการ Dock ของอวกาศยานที่จะเดินทางระหว่างโลกและดาวอังคารได้
วัสดุสำหรับก่อสร้างบนดาวอังคาร
โครงสร้าง บ้านเมืองบนดาวอังคารสามารถสร้างได้ด้วยหินบะซอลต์ ซึ่งเป็นหินภูเขาไฟ ทีมสถาปนิกของเยอร์มัน ได้มีการศึกษาวิธีการสร้างอาคารบนดาวอังคารด้วยวัสดุที่มีอยู่ที่นั่น การสำรวจของยาน Phonix lander พบองค์ประกอบของหินบะซอลต์มากมายบนดาวอังคาร และสามารถนำมาผลิตเป็นแผ่นไฟเบอร์กลาสซีเมนต์สำหรับการก่อสร้าง [3]
รูปที่ 4: คอนเซปท์ โครงสร้างถ้ำและอาคารที่ทำจากซีเมนต์ไฟเบอร์ที่ผลิตบนดาวอังคาร
สมบัติที่สำคัญของไฟเบอร์กลาสซีเมนต์คือ มันมีความแข็งแรงสูง มีค่าความเป็นฉนวนสูง น้ำหนักเบา เมื่อขึ้นรูปแล้วมันก็จะสามารถกลายเป็นโครงเสา แผ่นพื้น แผ่นฝ้า วัสดุนี้ปัจจุบันก็มีการใช้อยู่โดยใช้ทดแทนฉนวนใยหิน สิ่งที่ชาวดาวอังคารจะต้องทำคือการสร้างโรงงานแปรรูปหินบะซอลต์และใช้ใยแก้วจากหินบะซอลต์ในการเชื่อมยึดโครงสร้างอาคารบนดาวอังคาร
รูปที่ 5: สถาปัตยกรรมฝ้าเพดานใช้ในแก้วนำแสงผลิตด้วยวัสดุบนดาวอังคารนำแสงสว่างมาสู่ในเมืองใต้พิภพ
สุดท้าย อากาศ สำหรับหายใจ
ก๊าซ ในบรรยากาศของดาวอังคารประกอบด้วย carbon dioxide 95.3%, nitrogen 2.7% และ argon 1.6% โดยปรกติ มนุษย์เราหายใจอากาศที่มีสัดส่วน ออกซิเจนต่อไนโตรเจนที่ 22:78 แต่ที่ดาวอังคาร การที่มนุษย์อวกาศจะต้องอาศัยอยู่ในสภาพแรงดันลดเพียง 30% แบบมนุษย์อวกาศก็คงจะไม่สะดวกสบายสักเท่าไร เนื่องจาก อาร์กอน เป็นก๊าซเฉื่อย ก็จึงมีแนวคิดว่าจะใช้ส่วนผสมของไนโตรเจนและอาร์กอนรวมกันผสมเพื่อเจือจางออกซิเจน นาซ่าก็จึงมีการทดลองผลกระทบของการหายใจก๊าซอาร์กอนแทนไนโตรเจน ซึ่งผลที่ได้รับก็พบว่าสัตว์ทดลองเช่นจิ้งหรีด และ หนู มีพฤติกรรมเป็นปรกติในบรรยากาศที่ถูกทดแทนไนโตรเจนด้วยอาร์กอน [2]
รูปที่ 6: การทดสอบผลกระทบของสิ่งมีชีวิตต่อการหายใจด้วยอากาศที่ใช้ ก๊าซอาร์กอน ทดแทน ไนโตรเจน บนดาวอังคาร
แต่ส่วนที่ยากของอากาศสำหรับหายใจกลับเป็นออกซิเจน ในระบบของสถานีอวกาศ ISS มีวิธีการผลิตออกซิเจนโดยอาศัยน้ำจากลมหายใจของคนด้วยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า แต่สำหรับคาร์บอนได้ออกไซด์นั้น ต้องใช้วิธีการจับแยกเอาจากบรรยากาศ[4] ซึ่งหมายความว่ามีการสิ้นเปลืองของวัสดุดูดซับ ปัจจุบัน เรามีเทคโนโลยีที่จะผลิตออกซิเจนบางส่วนจากคาร์บอนไดออกไซด์โดยอาศัยการกระตุ้นด้วยรังสี UV เพื่อให้ CO
2 แตกตัวมาเป็น CO และ O แล้วให้ free radical oxygen รวมตัวมาเป็น O
2 ส่วนคาร์บอนมอนออกไซด์ CO ก็ปล่อยทิ้งสู่ข้างนอก[5] นอกจากนี้ก็ยังมีแนวทางอื่นๆในการเปลี่ยน CO
2 ไปเป็น O
2 นอกเหนือจากการที่จะต้องพึ่งพาการสังเคราะห์แสงในกลุ่มงานวิจัย Artificial Photosynthesis การสังเคราะห์แสงเทียม แค่ว่าถ้ากระบวนการไม่เสถียร ค่าใช้จ่ายก็มักจะแพงเกิน บางที ในการตั้งโคโลนี เราอาจต้องทำฟาร์มสาหร่ายเซลล์เดียวเพื่อนอกจากจะใช้เป็นอาหาร และ เชื้อเพลิง เราจะยังต้องใช้ฟาร์มสาหร่ายเป็นต้นกำเนิดออกซิเจนในอารยธรรมดาวอังคารของเรา
รูปที่ 7: ฟาร์มสาหร่าย เป็นได้ทั้งแหล่งออกซิเจน และแหล่งอาหารบนดาวอังคาร
อ้างอิง
[1] https://www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170925112842.htm
[2] http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/710Boston.pdf
[3] http://www.zaarchitects.com/en/other/103-mars-colonization.html
[4] https://www.nasa.gov/pdf/146558main_RecyclingEDA(final)%204_10_06.pdf
[5] https://www.livescience.com/48125-oxygen-made-from-carbon-dioxide.html
อนึ่ง ใครว่างจัดมากดไลค์เพจผมได้ที่นี่นะครัช https://www.facebook.com/Darth-Prin-311534075982531/
Mars Colonization: อุโมงค์ลาวา เมืองใต้พิภพบนดาวอังคาร
แม้ว่าการจะทำ Terraforming ดาวอังคารทั้งดวง อาจเกินวิสัยของเทคโนโลยีที่โลกมีอยู่ ณ ตอนนี้ ทั้งการขนส่งก๊าซปริมาณมหาศาลมาเติมเต็มบรรยากาศ การสร้างเกราะป้องกันพายุสุริยะที่จะหอบเอาบรรยากาศที่มาลงออกไป การปรับอุณหภูมิ การเพิ่มปริมาณคาร์บอนให้ดินของดวงจันทร์สามารถเพาะปลูกได้ แต่ในสเกลที่เล็กกว่านั้น เราสามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างอุโมงค์ลาวาของดาวอังคารในการสร้างเมืองใต้พิภพ เพื่อการที่มนุษย์จะตั้งรกรากบนดาวอังคาร
อุโมงค์ลาวา เป็นสิ่งที่เกิดจากการปะทุไหลของลาวาทั้งแบบไหลขึ้นมาท่วมบนแผ่นดินแล้วเย็นลงเป็นโครงสร้างแข็ง หรือเกิดจากการชำแรกขึ้นระหว่างชั้นหิน และทางไหลเก่าของลาวา มีการขยาย พองตัว และไหลย้อนกลับของหินหลอมเหลวที่มีความหนืดต่ำลงสู่ช่องว่างข้างใต้ เหลือโพรงและเส้นทางโครงข่ายอุโมงค์ทิ้งไว้ใต้พื้นดิน
ขนาดของอุโมงค์ลาวานั้น บนพื้นโลก อาจยาวถึง 65 กิโลเมตร และมีความกว้างถึง 30 เมตร ซึ่งเราพบอุโมงค์ลาวาในพื้นที่ๆมีภูเขาไฟ เช่น ไอซ์แลนด์ ฮาวาย หรือ ควีนส์แลนด์ของออสเตรเลีย สำหรับขนาดของอุโมงค์ลาวานั้น จะขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ ในกรณีของดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงเพียง 1/6 และ ดาวอังคารที่มีแรงโน้มถ่วงเพียง 1/3 ของโลก ขนาดของโครงสร้างอุโมงค์ลาวาสามารถเกิดขึ้นได้ใหญ่โตกว่าบนโลกมากโดยไม่เกิดการพังทลายของโครงสร้าง จากการศึกษาของทีมงานมหาวิทยาลัย Padova และ Bologna แห่งอิตาลีทำการเปรียบเทียบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ที่ได้จากการสำรวจดวงจันทร์และดาวอังคาร พบอุโมงค์ลาวาขนาดกว้าง 250 เมตรบนดาวอังคาร และ อาจมีอุโมงค์ลาวากว้างในระดับกิโลเมตรบนดวงจันทร์ [1]
สิ่งที่เราต้องค้นหาก็คืออุโมงค์ลาวา ที่มีความลึกและโครงสร้างพื้นฐานแข็งแรงพอสมควร เพื่อที่จะใช้มันเป็นเกราะป้องกันทั้งรังสีสุริยะ และปิองกันความเสียหายจากสะเก็ดดาวตก เพราะการที่ดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศเพียงเบาบาง วัตถุที่ตกลงมาจะไม่ได้เผาไหม้และชะลอความเร็วแบบที่บนโลก โดยปัจจุบัน มนุษย์เราได้มีการศึกษาหาตำแหน่งและขนาดของโครงข่ายอุโมงค์ลาวาด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์ เทคโนโลยีเรดาห์ โดยอาศัยการตรวจจับการสั่นพ้องของโครงสร้างที่จะบ่งชี้ขนาดและลักษณะของโครงสร้างอุโมงค์ลาวาใต้ดาวสีแดงและดวงจันทร์ของเรา
การสร้างห้อง Air lock
การสร้างพื้นที่ๆกักอากาศได้ขนาดใหญ่จะทำให้กิจกรรมการใช้ชีวิตของชาวดาวอังคารเป็นไปอย่างราบรื่น การจะให้มนุษย์ต้องคอยถอดคอยใส่ชุดเวลาออกจาก Compartment แคบๆ แบบกัปตันหนวดทองในเรื่อง Martian ไม่ใช่เรื่องน่าพิศมัยสำหรับการตั้งรกรากบนดาวอังคาร แม้ว่าอุโมงค์ลาวาจะเป็นหินและอาจทำการซีลให้เป็นระบบปิดด้วยการหลอม แต่โดยธรรมชาติของหินที่เป็นวัสดุที่แข็งแต่เปราะ การหดขยายตัวเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะทำให้การเกิดรอยแตกร้าวในโครงสร้างขนาดใหญ่เป็นเรื่องที่ป้องกันไม่ได้
แนวทางของนาซ่าที่มีการศึกษาโปรเจค Cave of Mars ได้เล็งไปที่การใช้วัสดุจำพวกโฟม หรือวัสดุยืดหยุ่นแบบเป็นแผ่นผ้าในการซีลอุโมงค์ลาวา สำหรับวัสดุเหล่านี้ จำเป็นที่จะต้องสามารถใช้งานง่ายพอโดยเฉพาะการที่ผู้ทำการก่อสร้างนั้นจะต้องสวมชุดอวกาศซึ่งจำกัดการเคลื่อนไหวเป็นอย่างมาก วัสดุจะต้องมีความเป็นฉนวน และอาจต้องมีความสามารถในการนำแสงแบบใยแก้วนำแสงเพื่อทำความสว่างให้กับเมืองใต้ดิน และควรมีความสามารถป้องกันเชื้อราและแบคทีเรียซึ่งจะต้องมีเป็นปรกติในการอยู่อาศัยของมนุษย์ [2]
ในส่วนสุดท้ายของเมืองใต้พิภพ คือประตูเชื่อมต่อที่จะต้องสามารถทำให้ใหญ่ได้พอสมควร เพื่อจะสามารถทำการนำอุปกรณ์ยานพาหนะ เข้าและออกพื้นที่ตัวเมืองใต้พิภพ รวมถึงการ Dock ของอวกาศยานที่จะเดินทางระหว่างโลกและดาวอังคารได้
วัสดุสำหรับก่อสร้างบนดาวอังคาร
โครงสร้าง บ้านเมืองบนดาวอังคารสามารถสร้างได้ด้วยหินบะซอลต์ ซึ่งเป็นหินภูเขาไฟ ทีมสถาปนิกของเยอร์มัน ได้มีการศึกษาวิธีการสร้างอาคารบนดาวอังคารด้วยวัสดุที่มีอยู่ที่นั่น การสำรวจของยาน Phonix lander พบองค์ประกอบของหินบะซอลต์มากมายบนดาวอังคาร และสามารถนำมาผลิตเป็นแผ่นไฟเบอร์กลาสซีเมนต์สำหรับการก่อสร้าง [3]
สมบัติที่สำคัญของไฟเบอร์กลาสซีเมนต์คือ มันมีความแข็งแรงสูง มีค่าความเป็นฉนวนสูง น้ำหนักเบา เมื่อขึ้นรูปแล้วมันก็จะสามารถกลายเป็นโครงเสา แผ่นพื้น แผ่นฝ้า วัสดุนี้ปัจจุบันก็มีการใช้อยู่โดยใช้ทดแทนฉนวนใยหิน สิ่งที่ชาวดาวอังคารจะต้องทำคือการสร้างโรงงานแปรรูปหินบะซอลต์และใช้ใยแก้วจากหินบะซอลต์ในการเชื่อมยึดโครงสร้างอาคารบนดาวอังคาร
สุดท้าย อากาศ สำหรับหายใจ
ก๊าซ ในบรรยากาศของดาวอังคารประกอบด้วย carbon dioxide 95.3%, nitrogen 2.7% และ argon 1.6% โดยปรกติ มนุษย์เราหายใจอากาศที่มีสัดส่วน ออกซิเจนต่อไนโตรเจนที่ 22:78 แต่ที่ดาวอังคาร การที่มนุษย์อวกาศจะต้องอาศัยอยู่ในสภาพแรงดันลดเพียง 30% แบบมนุษย์อวกาศก็คงจะไม่สะดวกสบายสักเท่าไร เนื่องจาก อาร์กอน เป็นก๊าซเฉื่อย ก็จึงมีแนวคิดว่าจะใช้ส่วนผสมของไนโตรเจนและอาร์กอนรวมกันผสมเพื่อเจือจางออกซิเจน นาซ่าก็จึงมีการทดลองผลกระทบของการหายใจก๊าซอาร์กอนแทนไนโตรเจน ซึ่งผลที่ได้รับก็พบว่าสัตว์ทดลองเช่นจิ้งหรีด และ หนู มีพฤติกรรมเป็นปรกติในบรรยากาศที่ถูกทดแทนไนโตรเจนด้วยอาร์กอน [2]
แต่ส่วนที่ยากของอากาศสำหรับหายใจกลับเป็นออกซิเจน ในระบบของสถานีอวกาศ ISS มีวิธีการผลิตออกซิเจนโดยอาศัยน้ำจากลมหายใจของคนด้วยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า แต่สำหรับคาร์บอนได้ออกไซด์นั้น ต้องใช้วิธีการจับแยกเอาจากบรรยากาศ[4] ซึ่งหมายความว่ามีการสิ้นเปลืองของวัสดุดูดซับ ปัจจุบัน เรามีเทคโนโลยีที่จะผลิตออกซิเจนบางส่วนจากคาร์บอนไดออกไซด์โดยอาศัยการกระตุ้นด้วยรังสี UV เพื่อให้ CO2 แตกตัวมาเป็น CO และ O แล้วให้ free radical oxygen รวมตัวมาเป็น O2 ส่วนคาร์บอนมอนออกไซด์ CO ก็ปล่อยทิ้งสู่ข้างนอก[5] นอกจากนี้ก็ยังมีแนวทางอื่นๆในการเปลี่ยน CO2 ไปเป็น O2 นอกเหนือจากการที่จะต้องพึ่งพาการสังเคราะห์แสงในกลุ่มงานวิจัย Artificial Photosynthesis การสังเคราะห์แสงเทียม แค่ว่าถ้ากระบวนการไม่เสถียร ค่าใช้จ่ายก็มักจะแพงเกิน บางที ในการตั้งโคโลนี เราอาจต้องทำฟาร์มสาหร่ายเซลล์เดียวเพื่อนอกจากจะใช้เป็นอาหาร และ เชื้อเพลิง เราจะยังต้องใช้ฟาร์มสาหร่ายเป็นต้นกำเนิดออกซิเจนในอารยธรรมดาวอังคารของเรา
อ้างอิง
[1] https://www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170925112842.htm
[2] http://www.niac.usra.edu/files/studies/final_report/710Boston.pdf
[3] http://www.zaarchitects.com/en/other/103-mars-colonization.html
[4] https://www.nasa.gov/pdf/146558main_RecyclingEDA(final)%204_10_06.pdf
[5] https://www.livescience.com/48125-oxygen-made-from-carbon-dioxide.html
อนึ่ง ใครว่างจัดมากดไลค์เพจผมได้ที่นี่นะครัช https://www.facebook.com/Darth-Prin-311534075982531/