جوان آنلاین: در آیندهای نهچندان دور، دانشمندان و فضانوردان قصد دارند پایگاههایی در ماه بسازند تا از آنجا به کاوشهای فضایی خود ادامه دهند. ساخت چنین پایگاههایی چالشهای بسیاری دارد؛ یکی از بزرگترین چالشها تأمین اکسیژن است. در همین راستا، مهندسان و دانشمندان فناوریهایی را آزمایش میکنند که میتواند اکسیژن را از خاک ماه (رگولیت) استخراج کند. یکی از این آزمایشها را به شکلی خلاصه و به استناد گزارشی از پایگاه «دیجایتو» مرور میکنیم.
آزمایش تولید اکسیژن از خاک ماه
مهندسان درون کرهای بزرگ با دقت روی تجهیزات خود کار میکردند. در مقابل آنها دستگاهی فلزی به رنگ نقرهای قرار داشت که با سیمهای رنگی پیچیده شده بود؛ جعبهای که امیدوارند روزی در ماه اکسیژن تولید کند. در این آزمایش، دانشمندان دستگاه تولید اکسیژن از خاک ماه را درون گوی بزرگی قرار دادند، زیرا درون این گوی شرایط ماه ازجمله خلأ و دماهای بالا تقلید شده است.
زمانی که تیم از گوی خارج شد، آزمایش آغاز شد. دستگاه جعبهشکل مقادیر کمی از رگولیت – مخلوطی از گرد و غبار با ترکیب شیمیایی مشابه خاک ماه – را به درون خود کشید سپس آن را به صورت خمیر درآورد. این خمیر تا دمای هزار و ۶۵۰ درجه سانتیگراد گرم شد. سپس برخی مواد واکنشدهنده به آن اضافه شدند تا مولکولهای حاوی اکسیژن شکل بگیرند. در این زمان، حبابهایی درون خمیر ایجاد شدند.
نتایج این آزمایش شگفتانگیز و قابلتوجه بود، اما هنوز چالشهای بزرگی وجود دارد: گرانش ماه و جنس رگولیت. آزمایشهایی که براساس اصول علمی روی زمین یا حتی در مدار زمین انجام میشوند، نمیتوانند گرانش ضعیف ماه را شبیهسازی کنند. این یکی از مسائلی است که هنوز حل نشده و باید در مأموریتهای واقعی ماه در آینده آزمایش شود. رگولیت ماه نیز به علت ویژگیهای منحصربهفردی که دارد، مانند جنس سخت و تیز بهراحتی در هوا معلق میماند و با ورود به موتور دستگاهها میتواند آنها را خراب کند.
چرا تولید اکسیژن در ماه اهمیت دارد؟
دانشمندان تخمین زدهاند هر فضانورد در روز به مقداری اکسیژن نیاز دارد که معادل دو یا سه کیلوگرم رگولیت است که باید در دستگاه تولید اکسیژن مصرف شود، البته این بسته به سطح آمادگی جسمانی و فعالیتهای فضانورد متفاوت است. سیستمهای پشتیبانی زندگی در پایگاههای ماه احتمالاً اکسیژن بازدم فضانوردان را بازیابی میکنند تا مجدداً بهجای اکسیژن استفاده شوند. بنابراین نیاز به پردازش مقدار زیادی رگولیت برای زنده نگهداشتن ساکنان ماه نیست.
اکسیژن فقط برای تنفس فضانوردان نیاز نیست، بلکه از آن برای تولید سوخت موشکی که فضاپیماها را تا مقاصد دورتر - مانند مریخ- میبرد نیز استفاده میکنند. چه چیزی باید برای تأمین مواد موردنیاز چنین مأموریتهایی استفاده شود؟ جواب در خاک خاکستریرنگ ماه نهفته است.
خاک ماه مقدار زیادی فلز و ماده معدنی حاوی اکسیژن در خود دارد. استخراج این مواد میتواند به کاهش هزینه مأموریتهای فضایی دور - مثل سفر به مریخ- کمک کند، زیرا آوردن این منابع از زمین به ماه نهفقط هزینه هنگفتی دارد، بلکه به دلایل فنی بسیار دشوار است.
پالاک پاتل، دانشجوی دکتری دانشگاه «MIT»، همراه همکارانش موفق به طراحی سیستم آزمایشی الکترولیز رگولیت مذاب برای استخراج اکسیژن و فلزات از خاک ماه شدهاند. ماشینهایی که با این ایده کار میکنند، در آیندهای نهچندان دور میتوانند فلزاتی مانند آهن، تیتانیوم یا لیتیوم را از خاک ماه استخراج کنند. این مواد میتوانند به فضانوردان ماه کمک کنند قطعات یدکی چاپ سهبعدی برای پایگاه خود بسازند یا اجزای جایگزین برای فضاپیماهای آسیبدیده تولید کنند.
همچنین پاتل اشاره میکند در آزمایشهای جداگانه، او رگولیت شبیهسازیشده را به مادهای شیشهای مقاوم تبدیل کرده است. شیشه میتواند در ساخت پایگاه استفاده شود. علاوه بر این، او و همکارانش روشهایی پیدا کردهاند که این ماده را به آجرهای توخالی و مقاوم تبدیل کنند که آن نیز میتواند برای ساخت سازهها در ماه استفاده شود.
با وجود چنین چالشهایی، پژوهشگران امیدوارند با طراحی دقیقتر دستگاهها و آزمایشهای بیشتر بتوانند علاوهبر تولید اکسیژن از خاک ماه، راهی برای بهرهبرداری از منابع موجود در ماه نیز پیدا کنند. این کار نه فقط هزینههای مأموریتها را کاهش میدهد، بلکه میتواند به تسهیل سفرهای فضایی به سیارات دیگر از جمله مریخ کمک کند.