لقد أخرت وكالة ناسا مهمة Artemis إلى القمر ، لكن هذا لا يعني أن العودة إلى القمر ليست وشيكة. وكالات الفضاء في جميع أنحاء العالم أنظارها على قمرنا الصخري. بغض النظر عمن سيصل إلى هناك ، إذا كانوا يخططون لوجود مستدام على سطح القمر ، فسوف يحتاجون إلى موارد في الموقع.
يوجد الأكسجين والماء على رأس قائمة الموارد التي سيحتاجها رواد الفضاء على القمر. يكتشف فريق من المهندسين والعلماء كيفية طهي صخور القمر والحصول على الأكسجين الحيوي والمياه منها. قدموا نتائجهم في مؤتمر يوروبلانيت للعلوم 2021 .
قادت البروفيسور ميشيل لافانيا من بوليتكنيكو ميلانو التجارب. يقف وراء هذا العمل كونسورتيوم من الشركات والوكالات ، بما في ذلك وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الإيطالية. قدم Lavagna وآخرون عرضًا مختبريًا لعملهم في EPSC2921.
عندما نتحدث عن تربة القمر ، فإننا نعني الثرى القمري ، طبقة الغبار التي تغلف القمر. الطبقة نفسها التي أربكت رواد فضاء أبولو من خلال إيجاد طريقها إلى الوحدة القمرية ، مما أدى إلى انسداد الآليات والتدخل في الأدوات. يشكل الغبار خطرًا مستمرًا لا تزال وكالات الفضاء تحاول التخفيف منه. لكن الغبار نفسه هو أيضًا مورد مهم.
رائد فضاء أبولو 17 يحفر في الثرى القمري لدراسة السلوك الميكانيكي لغبار القمر. الائتمان: ناسا
يوجد الكثير من الأكسجين في الثرى القمري لأن الأكسجين يتفاعل بسهولة مع العناصر الأخرى ، على وجه الخصوص مجموعة واحدة من العناصر . التربة القمرية غنية بالأكاسيد ، وخاصة ثاني أكسيد السيليكون وأكسيد الحديد وأكسيد المغنيسيوم وما إلى ذلك ، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية ، فإن حوالي 50 ٪ من تربة القمر عبارة عن الحديد وثاني أكسيد السيليكون ، وحوالي 26 ٪ من هذه المركبات عبارة عن أكسجين. الحيلة هي إخراج الأكسجين.
أظهرت Lavagna عملية من خطوتين تُستخدم بانتظام في التطبيقات الصناعية هنا على الأرض. أولاً ، يتبخر الثرى القمري المحاكي بوجود الهيدروجين والميثان ثم يغسل بغاز الهيدروجين. يسخن الفرن المعادن إلى 1000 درجة مئوية (1800 فهرنهايت) ، والتي تحولها مباشرة من مادة صلبة إلى غاز. من خلال القيام بذلك ، تتخطى المعادن المرحلة السائلة ، مما يجعل العملية برمتها أبسط.
ثم تنتقل الغازات والميثان المتبقي إلى محول حفاز ثم مكثف يفصل الماء. بعد ذلك ، يفصل التحلل المائي الأكسجين ، ويقوم النظام بإعادة تدوير الهيدروجين والميثان.
يعمل المهندسون والعلماء على التحدي المتمثل في استخراج الموارد في الموقع على القمر لسنوات عديدة حتى الآن. طريقة واحدة تتضمن باستخدام التحليل الكهربائي للملح المصهور لاستخراج الأكسجين . تم تكييف هذه الطريقة من التعدين ، كما أنها تنتج سبائك معدنية مفيدة من الثرى القمري.
لكن إحدى السمات الحاسمة لهذه العملية الجديدة ، وفقًا للافاجنا ، هي أنها تكاد تكون غير فعالة.
قال البروفيسور لافانيا: 'تُظهر تجاربنا أن الحفارة قابلة للتطوير ويمكن أن تعمل في حلقة مغلقة ذاتية الاستدامة تقريبًا ، دون الحاجة إلى تدخل بشري ودون انسداد'.
يوضح هذا الفيديو المياه المستخرجة من هذه العملية. الائتمان: Politecnico Milano، CC BY-NC-CD
لا يزال الفريق يعمل على تحسين العملية تحسبًا لاختبار قتال نهائي. إنهم يتعاملون مع درجة حرارة الفرن ، وطول وتكرار الغسيل ، ونسبة مخاليط الغاز ، وحجم دفعات التربة. لقد تعلموا حتى الآن أن دفعات صغيرة من التربة تنتج غلات كبيرة عندما تقترن بأعلى درجات حرارة ممكنة ومراحل غسيل طويلة.
ينتج النظام السيليكا كمنتج ثانوي. كما أنها تنتج المعادن التي تتطلب مزيدًا من المعالجة قبل استخدامها كمصادر في الموقع.
قال لافاجنا: 'إن القدرة على وجود مرافق فعالة لإنتاج المياه والأكسجين في الموقع أمر أساسي للاستكشاف البشري ولإجراء علوم عالية الجودة مباشرة على القمر'. 'لقد عمقت هذه التجارب المعملية فهمنا لكل خطوة في العملية. إنها ليست نهاية القصة ، لكنها نقطة انطلاق جيدة للغاية '.
