خود را برای زندگی در سکونت‌گاه‌های زیر آبی آماده کنید

باشگاه خبرنگاران جوان – سکونتگاه زیرآبی یا زیستگاه زیرآبی شکلی از فناوری زیردریا است و شامل ساختارهایی در زیر آب است که انسان‌ها می‌توانند برای مدت‌های طولانی در آن‌ها زندگی کنند و بیشتر عملکردهای اولیه انسانی را که در ۲۴ ساعت شبانه‌روز انجام می‌شوند را در آنجا تجربه کنند، فعالیت‌هایی مثل کار کردن، استراحت کردن، غذا خوردن، رسیدگی به نظافت شخصی و خوابیدن. در این حوزه و بستر فعالیت، واژه‌ی زیستگاه یا سکونتگاه به‌طورکلی در معنای خاص آن به کار می‌رود و به مفهوم فضای درون و نزدیک به بیرون یک ساختار و اسباب و تجهیزات مربوط به آن است.

بیشتر سکونتگاه‌های زیرآبی اولیه بدون سیستم‌های احیاءکننده برای هوا، آب، غذا، الکتریسیته یا منابع دیگر داشتند. بااین‌حال، برخی از سکونتگاه‌های زیر آبی انتقال و تأمین این منابع را یا از طریق لوله یا با تولید آن‌ها در خود سکونتگاه به‌جای ارسال به محل امکان‌پذیر می‌کنند.

یک سکونتگاه زیر آبی باید بتواند نیازهای فیزیولوژی انسان را برطرف کند و شرایط زیست‌محیطی مناسبی را فراهم آورد. حیاتی‌ترین آن‌هاگاز تنفسی باکیفیت است. موارد دیگر مربوط به محیط فیزیکی (فشار، دما، نور و میزان رطوبت) است.

محیط شیمیایی (آب آشامیدنی، غذا، زباله‌های تولید شده، ترکیبات سمی) و محیط بیولوژیکی (جانوران دریایی خطرناک، میکروارگانیسم‌ها، قارچ‌های دریایی) هستند. بخش زیادی از دانش سکونتگاه‌های زیر آبی و فناوری‌های مرتبط با آن‌که برای رفع احتیاجات انسانی طراحی شده‌اند با غواصی، اتاقک‌های زیر آبی، زیردریاپیماها و زیردریایی‌ها مشترک هستند. یک سکونتگاه زیر آبی از اَشکال دیگر فناوری زیردریایی نیز بهره می‌برد.

تاریخچه‌سکونتگاه زیر آبی را می‌توان به زمان ساخت صندوق هوا و اتاقک زیر آبی (ناقوس غواصی) که ابداعاتی قدیمی‌تر هستند نسبت داد. به دلیل این‌که اتاقک زیر آبی در گذشته به شکل ناقوس ساخته می‌شد، به آن ناقوس غواصی می‌گفتند. ازآنجاکه قرارگیری طولانی‌مدت در یک محیط پرفشار منجر به اشباع شدن بافت‌های بدن با گازهای بی‌اثر اطراف می‌شود، زیستگاه زیر آبی با تاریخ غواصی اشباع نیز بسیار مرتبط است. 

ایده اولیه برای ساخت سکونتگاه زیر آبی متعلق به «جورج اِف بوند» است؛ پزشکی که طی پروژه‌ی Genesisاز سال ۱۹۵۷ تا ۱۹۶۳ روی آثار اشباع پرفشار ازلحاظ پزشکی و فیزیولوژیکی تحقیقاتی انجام داد.

در ۱۹۶۲ دانشمندی به نام «اِدوین آلبرت لینک» چند غواص را تحت شرایط پرفشار درون یک محفظه غواصی در زیر آب قرار داد. در این پروژه، یکی از غواص‌ها توانست بیش از ۲۴ ساعت در عمق ۶۱ متری بماند. اِدوین لینک، مخترع، باستان‌شناس و مهندس تجهیزات زیر آبی است که در کنار ثبت اختراعات دیگرش بیش از هر چیز به خاطر اختراع کردن شبیه‌ساز پرواز شهرت دارد.

از آغاز دهه‌ ۱۹۶۰ تا کنون، سکونتگاه‌های زیر آبی بسیاری در سراسر دنیا طراحی و ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند؛ چه به‌طور شخصی و چه توسط شرکت‌های دولتی. از این سکونتگاه‌ها تقریباً به‌طور انحصاری برای انجام پژوهش‌ها و اکتشافات علمی استفاده شده‌است اما در سال‌های اخیر، دست‌کم یک سکونتگاه زیر آبی برای تفریح و گردشگری آماده‌سازی شده است. 

پژوهش‌ها به‌طور خاص به فرآیندهای فیزیولوژیکی و محدودیت‌های تنفس کردن گاز در شرایط فشار زیاد برای تمرین غواصی و فضانوردی و نیز برای انجام مطالعات روی اکوسیستم‌های دریایی اختصاص داده شده‌اند.عبارت سکونتگاه یا زیستگاه زیر آبی دامنه‌ای از کاربردها را شامل می‌شود، ازجمله بعضی از ساختارهایی که ضمن عملیاتی بودن به‌طور انحصاری در زیر آب باقی نمی‌مانند اما همه‌ آن‌هایک مؤلفه زیر آبی بسیار مهم دارند. ممکن است بین سکونتگاه‌های زیر آبی و کشتی‌های زیردریاپیما و نیز بین ساختارهای کاملاً غوطه‌ور در آب و ساختارهایی که در زمان فعایت امتداد آن‌ها از سطح آب بیرون می‌زند نقاط مشترکی وجود داشته باشد.

به عقیده‌ی لینک، ارائه تعریفی شتابزده از «آزمایشگاه زیر آبی» آسان نیست. شاید طبق استدلال عده‌ای بتوان محفظه زیر آبی که لینک اختراع کرد را یک آزمایشگاه زیر آبی دانست اما «بنتوس ۳۰۰» (Bentos-۳۰۰)که در شوروی سابق طراحی شده بود را نمی‌توان ت به‌آسانی در گروه خاصی طبقه‌بندی کرد چراکه قابلیت به خصوصی در مانوردهی دارد. بنابراین این احتمال وجود دارد که این کشتی زیر آبی در جای دیگر در زمره زیردریاپیماها طبقه‌بندی شده باشد.

مقایسه مشاهدات زیر آبی و سطح آبی

در یک سکونتگاه زیر آبی، در هر ساعتی از شبانه‌روز می‌توان مشاهداتی به‌منظور مطالعه روی رفتار جانداران شب فعال و روزفعال انجام داد. سکونتگاه‌های زیر آبی نزدیک به سطح می‌توانند نقش ایستگاه‌های برداشت فشار را ایفا کنند؛ توقفگاه‌هایی برای غواصانی که از عمق زیاد به سطح می‌آیند تا فشار را کاهش داده و میزان گازهای محلول راکد در بدن را به میزان متعادل برسانند باشند.

بدین ترتیب، غواصی در وقفه‌های کوتاه‌تر امکان‌پذیر می‌شود و خطراتی که همواره غواصان را تهدید می‌کنند و نیز عملیاتی که باید در شب و با کشتی انجام شوند به حداقل می‌رسند. 

در زیستگاه La Chalupa۳۵ درصد از شیرجه‌ها در شب انجام می‌شدند. اگر قرار بود برای غوطه‌ور شدن در عمق به‌جای این زیستگاه از سطح آب غوطه‌وری انجام می‌شد برای همان مقدار کار مفید، باید روزانه حدود ۸ ساعت زمان برای برداشت فشار صرف می‌شد. بااین‌حال، نگهداری و تعمیرات احتمالی یک سکونتگاه زیر آبی بسیار پرهزینه‌تر و ازلحاظ لجستیک دشوارتر از غوطه‌ور شدن از سطح آب است. به‌علاوه، محدوده‌ای را که غواص می‌تواند بپیماید را به یک ناحیه بسیار کوچک‌تر محدود می‌کند.

بخش‌های تشکیل‌دهنده سکونتگاه زیر آبی

اتاقک غوطه‌ور در آب که از هوا پر شده بخشی از یک سکونتگاه زیر آبی است که افراد در آنجا زندگی و کار می‌کنند. شناور پشتیبان حیات، بخش دیگر آن است که به زیستگاه متصل بوده و انرژی، هوا، آب آشامیدنی، ملزومات مخابراتی و دورسنجی را برای ساکنان زیستگاه فراهم می‌آورد. ارتباط بین زیستگاه و شناور از طریق یک کابل مرکزی چندهسته‌ای برقرار می‌شود. در این کابل، تمامی کابل‌ها یک جا جمع شده و با هم یکی شده‌اند. 

همچنین دارای یک کپسول انتقال پرسنل است، یک اتاقک زیر آبی که درواقع یک محفظه‌ زیردریاپیمای کاهنده‌ فشار است و قابلیت پایین آمدن تا مقابل زیستگاه را دارد. کاربرد آن برگرداندن غواصان به سطح آب، به درون یک محفظه‌ برداشت فشار که بر یک کشتی پشتیبان قرار دارد است. با توجه به این‌که بدن افراد خارج شده از آب هنوز تحت فشار است برای این‌که برداشت فشار مطمئن‌تر و بی‌خطر صورت گیرد، آن‌ها را به محفظه‌ برداشت فشار منتقل می‌کنند. در حقیقت این محفظه خود بخش دیگر سکونتگاه است که به آن محفظه‌ برداشت فشار عرشه می‌گویند. 

کشتی پشتیبان غواصی نیز برای پشتیبانی از عملیات غواصی، همراه سکونتگاه است. سرانجام آخرین جزء یک سکونتگاه زیر آبی ایستگاه پایه ساحلی است.

زندگی در زیر آب

انگیزه‌ی ایجاد کلونی های انسانی در جاهایی غیر از سیاره زمین در سال‌های اخیر قوی‌تر شده است؛ حال چه برای فرار از فجایع زیست‌محیطی و چه با هدف اکتشاف سرزمین‌های جدید و ناشناخته. اگرچه ساخت پایگاه‌هایی در سطح ماه یا مریخ می‌تواند مانند بمب در روزنامه‌ها و تلویزیون و اینترنت صدا کند اما یک جای دیگر که به اندازه‌ این اجرام خشن اما بسیار ناشناخته است وجود دارد که بسیار به ما نزدیک است که مکتشفان برای کشف رازهایش بی‌قرار شده‌اند و آن قعر اقیانوس‌ها است؛ دنیای آبی سیاره خودمان. این ایده به‌هیچ‌عنوان جدید نیست.

انسان‌ها اکنون دهه‌ها است که به ساختن سکونتگاه‌های زیر آبی و سپری کردن زمان در آن‌ها مشغول هستند. یک اقیانوس‌شناس فرانسوی در دهه ۱۹۶۰ آغازگر این راه بود. در سال‌های اخیر نیز یعنی از سال ۲۰۰۱، ناسا پژوهشگران را به پایگاه «ریف آکواریوس»، که تأسیساتی تحقیقاتی در بستر دریا واقع در فلوریدا، ایالات متحده است اعزام می‌کند. این پایگاه ۲۰ متر پایین‌تر از سطح قرار دارد و دانشمندان، مهندسین و غواصان آینده به‌طور معمول ۷ تا ۱۴ روز را در این ماژول سپری می‌کنند. بااین‌حال، فناوری جدید چشم‌انداز اقامت‌های طولانی‌تر در زیر آب را امکان‌پذیر می‌کند.

انسان بدون اکسیژن و نور خورشید دوام نمی‌آورد و از تغییرات عمده در فشار نیز استقبال نمی‌کند. به‌عبارتی‌دیگر، ما انسان‌ها لزوماً بهترین کاندیدا برای زندگی در بستر دریا نیستیم اما این بدان معنا نیست که نمی‌توانیم در محیط‌هایی با شرایط دشوار زندگی کنیم. اگرچه با شواهد اندکی که در اختیار داریم، به‌روشنی نمی‌توانیم بگوییم افرادی که می‌خواهند طی دوره‌های طولانی از سال را زیر آب سپری کنند چقدر می‌توانند امیدوار باشند اما شاید با دانستن رویدادهای موفقیت‌آمیزی که تا کنون رخ داده‌اند دلگرم شوند. برای مثال، شاید ندانند که رکورد گینس در سپری کردن طولانی‌ترین زمان در کپسول را «رودیگِر کُخ» آلمانی از آن خود کرده است.

او بین سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ به مدت ۱۲۰ روز در کپسولی که ۱۱ متر زیر آب دریای کارائیب بود زندگی کرد و وقتی از آب بیرون آمد هیچ مشکلی در وضعیت سلامتش نداشت. نفر دوم در ثبت رکورد، «پروفسور جوزف دیتوری» است که ۱۰۰ روز را در جایگاهی در عمق ۹ متری یک کولاب (lagoon)در فلوریدا گذراند تا بلکه آثار زندگی زیرآب را بر سلامت فیزیکی و روانی انسان بسنجد.

دیتوری هر روز روی خود آزمایش انجام می‌داد هم زمانی که زیر آب بود و هم پس از آمدن به سطح آب. به‌جز یک مورد از ترکیبات بدن که میزان آن بالا بود، او نه‌تنها حالش خوب نبود بلکه بهتر هم شده بود. او دریافت که کیفیت خواب، سطح کلسترول و التهابش نیز بهتر شده‌اند. علاوه‌براین‌ها، تعداد سلول‌های بنیادیش افزایش یافت، تستوسترون بیشتری ترشح کرد و مهارت‌های شناختی او نیز بهتر شدند. سن بیولوژیکی او پس از بیرون آمدن از آب ۱۰ سال جوان‌تر از سن زمانی او بود اما قد او کمی بیش از یک سانتیمتر کوتاه‌تر شده بود؛ ظاهراً محیطِ تحتِ فشار درون جایگاه او را کمی کوتاه‌تر کرده بود.

شرکت فناوری اقیانوسی و اکتشافی دیپ (Deep)در انگلستان اکنون در حال ساختن دو سکونتگاه زیر آبی است تا ببیند آیا می‌شود به‌طور دائمی در زیر آب زندگی کرد. این یک هدف بلندپروازانه است که باید تا سال ۲۰۲۷ محقق شود. برای این منظور، طراحان این پروژه حتی یک معدن سنگ زیر سیلاب رفته را در اختیار گرفته‌اند تا آزمایش‌های خود را برای این دو سکونتگاه زیر آبی در آنجا انجام دهند.

یکی از آن‌ها «وَنگوارد» نام دارد که ماژولی با ظرفیت سه نفر برای اقامت کوتاه‌مدت در زیر دریا است. نام سکونتگاه دوم «سِنتینل» است، یک کپسول ۱۶ متری که سازندگانش امیدوارند اقامتی طولانی‌تر را ممکن کند؛ یک اقامتگاه کامل با فضاهای یک خانه مثل اتاق خواب که دارای تجهیزات تحقیقاتی است و می‌تواند پژوهشگران را تا عمق ۲۰۰ متر به مدت ۲۸ روز در خود اسکان دهد. هدف از ساختن این دو سکونتگاه زندگی در زیر دریا به مدت طولانی‌تر و فراهم آوردن شرایط برای مطالعه روی بستر دریا و بررسی آثار زندگی کردن در زیر آب بر بدن انسان است.

منبع: اطلاعات آنلاین