آشیانه در‌ ماه، کاشانه در زمین

شما دوره کارشناسی را در دانشگاه صنعتی شریف گذراندید، چطور شد که در ادامه راهی کالیفرنیا شدید؟

من در شهرستان ساری متولد شدم. پیش از تولد، پدرم را از دست داده بودم و بعد از مدت کوتاهی همراه خانواده از شهر ساری به اراک نقل مکان کردیم. تا هشت سالگی در اراک بودیم و بعد از آن به تهران آمدیم. در دانشگاه صنعتی شریف در رشته مهندسی صنایع پذیرفته شدم و بعد از پایان مقطع کارشناسی راهی آمریکا شدم. بعد از پایان مقطع دکتری دوست داشتم به ایران بازگردم، اما به دلیل انقلاب فرهنگی و تعطیلی دانشگاه این امکان وجود نداشت، به ناچار اینجا ماندم. ابتدا فکر می‌کردم این وضع موقتی است، اما با گذشت زمان بازگشت من اندکی سخت‌تر شد. به هر حال این طور نبود که از ابتدا برنامه‌ای برای ماندن در آمریکا داشته باشم. اکنون در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی مشغول تدریس هستم.

زمینه اصلی فعالیت‌های پژوهشی شما در چه حوزه‌هایی بوده است؟

بیشتر در حوزه فناوری‌های ساخت یا به عبارتی Manufacturing Technologies‌ فعالیت داشته‌ام. این فناوری‌ها در حوزه مکاترونیک قرار می‌گیرد. منظور از مکاترونیک سیستم‌های مکانیکی و الکترونیکی است که مجموعه‌ای از کارها را به طور اتوماتیک انجام می‌دهد. هدف اصلی من ایده‌ای برای ساخت‌و‌ساز به روش رباتیک بوده است. در طرح ارائه شده، هدف دستیابی به روش‌های ارزان‌قیمت برای ایجاد سیستم‌هایی به منظور انجام طراحی‌های سه بعدی به وسیله رایانه بوده است.

چرا برای ساخت و ساز به سراغ کره ماه رفتید؟

این طور نبود که بخواهم از ابتدا به فکر ایده‌ای برای ساخت‌و‌ساز در ماه باشم. من فناوری‌ای را ارائه کردم که از قابلیت ساخت سازه‌های بزرگ برخوردار است. همزمان با آغاز کار در سطح زمین، این ایده را به ناسا پیشنهاد کردم که خوشبختانه مورد استقبال قرار گرفت. اکنون فاز اول و دوم پروژه ساختمان‌سازی در ماه به پایان رسیده است. فاز سوم این پروژه نیز بتازگی آغاز شده است. امیدوارم در نهایت بتوانیم این ایده را به‌اجرا در‌آوریم. البته نمی‌توان پیش بینی کرد اجرایی شدن این ایده چه مدت زمانی‌ طول می‌کشد.

در فاز سوم قرار است چه کارهایی انجام شود و فکر می‌کنید تا اجرایی شدن چقدر فاصله داشته باشید؟

در فاز سوم این پروژه قرار است به کمک ناسا بخشی از این طرح در سطح کره زمین در شرایط مشابهی شبیه سازی شود. در بیابان‌های آریزونا منطقه‌ای وجود دارد که خاک آن شبیه ماه است. خاک این منطقه ماهیت آتشفشانی دارد و از نظر ویژگی‌ها و مشخصات شباهت زیادی به سطح ماه دارد. باید در این منطقه دستگاه‌هایی را که بر اساس سیستم ساخت پیرامونی طراحی شده قرار داده و نشان دهیم که این سیستم می‌تواند به طور خودکار خاک را از سطح زمین برداشته و با استفاده از آب، ساختارهای مورد نظر ناسا را بسازد.

برای ساخت بنا در ماه محدودیت‌هایی مانند دسترسی نداشتن به آب و مصالح وجود دارد؛ برای حل این مشکلات چه راهکاری در نظر گرفته‌اید؟

از دو طریق می‌توان این محدودیت‌ها را برطرف کرد؛ یکی از این راهکارها استفاده از گوگرد یا سولفور است که در سطح ماه و همچنین در سطح مریخ به مقدار بیشتر وجود دارد. ما می‌تواینم گوگرد را با شنی که در سطح ماه یا مریخ وجود دارد مخلوط کنیم و در مرحله بعد این مخلوط را حرارت دهیم تا گوگرد ذوب شود. وقتی گوگرد ذوب می‌شود کار سیمان را انجام می‌دهد. بتونی که در سطح زمین از آن استفاده می‌کنیم همان مخلوط شن و ریگ و سیمان است. سیمان پودری است که در ترکیب با آب به شکل چسب درآمده و شن و ریگ را به‌هم می‌چسباند. اگر هر چسب دیگری را جایگزین سیمان و آب کنیم نتیجه همین است؛ البته با در نظر گرفتن این که چسبی که جایگزین سیمان و آب می‌شود، باید قوی باشد. یکی از این چسب‌های قوی که می‌توانیم در ساختمان‌سازی از آن استفاده کنیم، گوگرد است که وقتی ذوب می‌شود از قدرت چسبندگی بالایی برخوردار است.

یعنی گوگرد نقش سیمان را دارد؟

وقتی می‌خواهید در سطح زمین سازه‌ای را بنا کنید، باید بتوانید شن و ریگ را به هم بچسبانید. برای این کار از سیمان و آب استفاده می‌کنید. از ترکیب آب و سیمان ماده خمیری به دست می‌آید که آبکی و چسبناک است؛ وقتی این ماده خمیری سفت می‌شود، می‌تواند شن‌ها را به هم بچسباند. اگر گوگرد را حرارت دهید نتیجه ماده خمیری شکلی است که می‌تواند جایگزین سیمان و آب شود. این ماده چسبناک است و می‌توانید شن را به آن اضافه کنید. پس از سرد شدن شن‌ها را به هم چسبانده و بنابراین دیگر برای ساختمان‌سازی در ماه یا مریخ به آب نیاز نداریم.

قرار است این بناها به چه شکلی و چطور ساخته شود؟

این سازه‌ها توسط ربات‌هایی که طراحی می‌کنیم ساخته می‌شود؛ این ربات‌ها روی سطح ماه یا مریخ به حرکت درمی آید. یک بازوی رباتیک داریم که به جسم قیف مانندی شبیه شیپور متصل می‌شود، در این قیف مواد ساختمانی تزریق می‌شود و به این ترتیب دیوارها لایه به لایه روی هم قرار می‌گیرد. فرآیند کار شبیه به آجرچینی است، با این تفاوت که در این طرح آجرها به هم پیوسته است و هیچ فاصله‌ای بین واحدهای ساختاری دیده نمی‌شود. ربات براساس طرحی این سازه را می‌سازد که از سطح زمین ارسال می‌شود و خودش بر این اساس سازه مورد نظر را مطابق طرح در نظر گرفته شده می‌سازد.

سازه بنا شده به این روش از نظر استحکام چگونه است؟

بر اساس بررسی‌ها و مطالعات انجام شده این سازه از نظر استحکام نیازهای ناسا را برآورده می‌کند. بر اساس این پروژه ما یک سطح به‌عنوان فرودگاه نیاز داریم که همه فضاپیماها می‌توانند روی این سطح فرود آیند. یک جاده نیاز داریم که می‌تواند این فضاپیما‌ها را به محل قرارگاه منتقل کند؛ در محلی که به عنوان قرارگاه ساخته می‌شود به آشیانه‌هایی شبیه به آشیانه هواپیما نیاز داریم که فضاپیماها و دستگاه‌هایی که به سطح ماه یا مریخ منتقل می‌شود در این آشیانه‌ها نگهداری می‌شود. هدف از قرارگیری تاسیسات و فضاپیماها در آشیانه این است که در معرض تابش تشعشعات خورشید نباشد. در فضا و بخصوص در کره ماه اتمسفر وجود ندارد؛ ‌ در این شرایط اشعه خورشید می‌تواند بسیار مضر باشد و خیلی چیزها از جمله فضاپیما‌ها یا تاسیساتی را که به ماه منتقل خواهیم کرد در معرض آسیب‌های جدی قرار دهد. بنابراین باید سرپناهی درست کنیم. یکی از دیگر کاربردهای این سرپناه، ایجاد دیوارهای سایه افکن است. در سطح ماه زیر نور خورشید دما به بیش از 140 درجه سانتی‌گراد می‌رسد که دمای بالایی است. این در حالی است که در سایه ماه دمای هوا به 140 درجه سانتی‌گراد زیر صفر می‌رسد. در سطح زمین چنین اختلاف درجه حرارت‌هایی دیده نمی‌شود. گاهی لازم است بعضی کارها در سایه ماه انجام شود. برای ایجاد چنین شرایطی در سطح ماه به دیوارهای سایه افکن نیاز داریم که برای بعضی دستگاه‌ها باید چنین شرایطی را مهیا کنیم. در این مرحله از پروژه ساختمان سازی در ماه یا مریخ هدف ما بردن انسان‌ها و ایجاد شرایطی برای سکونت آنها نیست. هدف ما آماده کردن امکاناتی است که باید پیش از فرستادن انسان‌ها چنین امکاناتی را فراهم کنیم. در این مرحله مجموعه دستگاه‌هایی را به ماه منتقل می‌کنیم تا شروع به کار کنند تا بعد‌ها بتوان از این امکانات استفاده کرد. در ادامه لازم است ایستگاه‌های ارتباطی ساخته شود و تلسکوپ و تجهیزات دیگری در این ایستگاه مستقر شود. این ساختمان‌ها سازه‌هایی نیست که انسان‌ها بتوانند در آن زندگی کنند. سازه‌هایی که برای سکونت انسان‌ها ساخته می‌شود باید از ویژگی‌های اختصاصی برخوردار باشد. لازم است امکاناتی فراهم کرد تا در فضای داخلی این سازه‌ها هوا وارد شود. همچنین باید این سازه‌ها آب‌بندی شود. در این مرحله ساخت چنین سازه‌هایی مورد نظر ما نیست. ساختمان‌هایی که برای سکونت انسان‌ها در نظر گرفته می‌شود، در مراحل بعدی این پروژه ساخته خواهد شد.

فکر می‌کنید محقق شدن چنین ایده‌ای چه مدت زمانی ‌ طول خواهد‌ کشید؟

بستگی به میزان سرمایه‌گذاری روی این پروژه دارد. مثل این که شما بگویید ساخت یک خانه در شهری مانند تهران چقدر زمان نیاز دارد. اگر فقط یک نفر باشید و بخواهید این خانه را به تنهایی بسازید باید مصالح موردنیاز را تهیه کنید، این مصالح را به محل مورد نظر منتقل و تخلیه کنید و مراحل ساخت را شروع کنید. بی شک این کار سال‌ها ‌طول می‌کشد. اما اگر برای ساخت چنین خانه‌ای چند نفر همکاری داشته باشند کار سریع‌تر انجام خواهد شد. در پروژه‌های تحقیقاتی نیز همین‌طور است. اگر چند گروه به طور همزمان در اجرای یک پروژه تحقیقاتی همکاری داشته باشند طبیعی است این کار سریع تر پیش می‌رود.

از ماه به زمین بازمی‌گردیم. یکی از ایده‌هایی که مطرح کرده‌اید طرح سهولت خانه‌سازی در زمین به کمک چاپگرهای سه بعدی است. این طرح در چه مرحله‌ای است؟

در حقیقت این طرح نیز استفاده از مفهوم مشابهی برای ساختمان‌سازی در سطح زمین است. البته این طرح هنوز تجاری سازی نشده است. امیدوارم این ایده عملی شود.

آیا علاوه بر چاپگرهای سه بعدی از فناوری‌های دیگری هم در این پروژه استفاده می‌شود؟

کار اصلی ساخت و ساز از طریق چاپگرهای سه‌بعدی انجام می‌شود. برای دیگر مراحل کار مانند لوله کشی و سیم‌کشی، سیستم‌های رباتیک و خودکار در نظر گرفته شده است. برای کارهای دیگری مانند کاشیکاری نیز سیستم‌های خودکاری را در نظر گرفته‌ایم. کارهای دیگری نظیر نازک کاری و گچکاری نیز به سیستم‌های خودکار واگذار خواهد شد. البته تحقیق درباره این سیستم ادامه دارد. این طرح ‌عملی نشده و من امیدوارم به‌زودی تجاری‌سازی آغاز شود.

یکی از ویژگی‌های این پروژه امکان ساخت خانه در 24 ساعت است. آیا خانه‌ای که در 24 ساعت ساخته می‌شود، استانداردهای ساخت و ساز در آن رعایت خواهد شد؟

از آنجا که در این طرح همه کارها به طور اتوماتیک انجام می‌شود. زمان کار کوتاه تر است، هیچ محدودیتی در مراحل ساخت و ساز وجود ندارد. ربات‌ها سریع و دقیق هستند و هرگز احساس خستگی نمی‌کنند. ربات‌ها استراحت نمی‌کنند و به همین دلیل همه کارها بسرعت پیش می‌رود. اما این ویژگی‌ها هیچ تضادی با رعایت استانداردهای ساخت وساز ندارد. تفاوت اصلی این طرح در مقایسه با ساختمان‌سازی به شیوه معمول این است که کارها به شیوه رباتیک انجام می‌شود.

به نظر شما می‌توان چنین طرحی را در ایران عملی کرد؟

این طرح در هر جایی که بودجه کافی به تحقیق و توسعه اختصاص داده شود و مواد و مصالح موردنیاز در دسترس باشد، قابل اجراست. بنابراین برای اجرایی شدن این طرح در ایران از این نظر محدودیتی وجود ندارد. مصالح اصلی لازم برای این پروژه سیمان است. بنابراین شرکت‌های سیمان نقش مهمی در اجرایی شدن این پروژه دارند. دوست دارم در صورت اجرایی شدن این طرح در ایران معماری اصیل و زیبای ایرانی پیاده شود. یکی از ویژگی‌های بسیار خوب این فناوری این است که از نظر طرح معماری هیچ محدودیتی ندارد و می‌توانید برای مثال دیوارهای ساختمان را به شکل منحنی ‌ طراحی کنید.

فرانک فراهانی‌جم ‌/‌ گروه دانش