-
0/10
هم‌پای پیشرفت اکتشافات فضایی، اخیراً شاهد سرمایه‌گذاری‌های روزافزون در زمینه‌ی فناوری‌هایی هستیم که امکان استفاده‌ی مؤثر از منابع فضایی را فراهم می‌کنند. در خط مقدم این تلاش‌ها، محققان بر یافتن بهترین راه برای استخراج اکسیژن موجود در سطح ماه متمرکز هستند.
در ماه اکتبر سال جاری، آژانس فضایی استرالیا و ناسا برای ارسال یک مریخ نورد ساخت استرالیا به ماه، تحت برنامه‌ی آرتمیس (Artemis program)، یک توافق‌نامه امضا کردند. هدف از اجرای این برنامه ارائه‌ی راه‌کاری مؤثر برای استخراج اکسیژن موجود در سطح ماه به‌منظور فراهم‌کردن امکان حیات روی این قمر است.
اگرچه ماه دارای جو است، اما جو این قمر بسیار نازک است و گازهایی مانند هیدروژن، نئون و آرگون بیش‌تر ساختار آن را تشکیل داده‌اند. چنین مخلوط گازی برای تنفس پستانداران وابسته به اکسیژن، مانند انسان کافی نیست. در واقع، به مقدار کافی اکسیژن در سطح ماه وجود دارد اما به شکل گازی نیست. بلکه اکسیژن درون رگولیت که گرد و غبار پوشاننده‌ی سطح ماه است، به دام افتاده است.
سوالی که مطرح می‌شود این است: اگر بتوانیم اکسیژن را از سنگ‌پوشه‌ی سطح ماه استخراج کنیم، آیا برای حمایت از زندگی انسان در ماه کافی خواهد بود؟
میزان اکسیژن موجود در سطح ماه چقدر است؟
اکسیژن را می‌توان در بسیاری از مواد معدنی موجود در زمین یافت. ماه نیز عمدتاً از همان سنگ‌هایی ساخته شده است که در زمین یافت می‌شوند.
سیلیس، آلومینیوم، و اکسیدهای آهن و منیزیم مواد غالب موجود در سطح ماه هستند. همه‌ی این مواد معدنی حاوی اکسیژن هستند، اما نه به شکلی که ریه‌های ما به آن دسترسی داشته باشد. بلکه اکسیژن موجود در سطح ماه در اشکال مختلف، از جمله سنگ‌های سخت، گرد و غبار، شن و رگولیت محبوس شده است.
در واقع، رگولیت یا سنگ‌پوشه ماده‌ای است که از برخورد شهاب‌سنگ‌ها به سطح ماه در طول سالیان بی‌شمار ناشی شده است.
فرآیند استخراج اکسیژن در ماه
تقریباً ۴۵ درصد از سنگ‌پوشه‌ی سطح ماه را اکسیژن تشکیل می‌دهد. اما این اکسیژن به مواد معدنی که در بالا نام بردیم متصل است. برای از هم پاشیدن این پیوندهای قوی، به صرف انرژی بسیار زیادی نیاز داریم.
اگر با فرایند الکترولیز آشنا باشید، احتمالاً می‌دانید که معمولاً از آن برای تولید موادی مانند آلومینیوم استفاده می‌شود. در الکترولیز، جریان الکتریکی از اکسید آلومینیوم در فرم مایع (که معمولاً آلومینا نامیده می‌شود) از طریق الکترودها عبور می‌کند تا آلومینیوم را از اکسیژن جدا کند. در این حالت، اکسیژن به‌عنوان یک محصول جانبی تولید می‌شود.
اگر برای استخراج اکسیژن موجود در سطح ماه چنین فرایندی را در ماه انجام دهیم، اکسیژنی که به‌دست می‌آید محصول اصلی و آلومینیوم (یا فلز دیگر) استخراج‌شده یک محصول جانبی خواهد بود. با وجود اینکه الکترولیز یک فرآیند کاملاً ساده است، اما به انرژی بسیار زیادی نیاز دارد. برای انجام آن، باید از انرژی خورشیدی یا دیگر منابع انرژی موجود در ماه استفاده کرد.
همچنین، استخراج اکسیژن موجود در سطح ماه به تجهیزات صنعتی قابل توجهی نیاز دارد. ابتدا باید اکسید فلز جامد را، با اعمال گرما به شکل مایع تبدیل کنیم. فناوری انجام چنین فرایندی در زمین وجود دارد، اما انتقال این دستگاه‌ها به ماه و تولید انرژی کافی برای راه‌اندازی آن یک چالش بزرگ خواهد بود.
اوایل سال جاری، استارت‌آپ Space Applications Services مستقر در بلژیک اعلام کرد که در حال ساخت سه راکتور آزمایشی برای بهبود فرآیند تولید اکسیژن از طریق الکترولیز است. انتظار می‌رود که آژانس فضایی اروپا تا سال ۲۰۲۵ این فناوری را به‌عنوان بخشی از مأموریت استفاده از منابع محلی (ISRU) به ماه بفرستند.
تخمین میزان اکسیژن موجود در سطح ماه
اگر اکسیژن موجود در لایه‌های عمیق‌تر ماه را کنار بگذاریم و فقط سنگ‌پوشه را در نظر بگیریم، می‌توانیم میزان استخراج اکسیژن موجود در سطح ماه را تخمین بزنیم. هر متر مکعب سنگ‌پوشه‌ی قمری به‌طور متوسط حاوی ۱.۴ تن مواد معدنی، از جمله حدود ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن است.
محققان ناسا می‌گویند، هر انسان برای زنده‌ماندن به تنفس حدود ۸۰۰ گرم اکسیژن در روز نیاز دارد. بنابراین، ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن یک فرد را برای حدود دو سال یا کمی بیش‌تر زنده نگه می‌دارد.
حالا اگر فرض کنیم عمق متوسط رگولیت در سطح ماه حدود ۱۰ متر است و می‌توانیم تمام اکسیژن را از آن استخراج کنیم. این بدان معناست که ۱۰ متر بالاتر از سطح ماه اکسیژن کافی برای پشتیبانی از هشت میلیارد انسان روی زمین، به مدت حدود ۱۰۰ هزار سال، وجود دارد.
البته این موضوع به استخراج کارآمد اکسیژن موجود در سطح ماه و نحوه‌ی استفاده از آن بستگی دارد. صرف نظر از این دو نکته، وجود این میزان اکسیژن در ماه بسیار شگفت انگیز است.
با این حال، ما به‌عنوان ساکنان روی زمین وظیفه داریم برای محافظت از این سیاره‌ی آبی، که بدون چشم‌داشت به حمایت از حیات زمینی ادامه می‌دهد، تلاش کنیم.
نظرات
دیدگاه خود را اشتراک گذارید