دانشمندان از “جادوی” خاک ماه در مطالعه بقا در فضا شگفت‌زده شدند!

دانشمندان فناوری جدیدی را ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به‌طور چشمگیری شانس بقای طولانی‌مدت انسان در ماه را بهبود بخشد. تیم تحقیقاتی این مطالعه که جزئیات آن در مقاله‌ای در تاریخ 16 جولای در مجله “Joule” آمده است، با موفقیت آب را از خاک ماه استخراج و از آن برای تبدیل دی‌اکسید کربن به اکسیژن قابل تنفس و اجزای شیمیایی برای سوخت استفاده کرد. این پیشرفت می‌تواند با کاهش نیاز به حمل مقادیر زیادی آب و سوخت از زمین، نقشی کلیدی در ماموریت‌های فضایی آینده ایفا کند.

لو وانگ از دانشگاه چینی هنگ کنگ، شنژن گفت:

ما هرگز به‌طور کامل “جادویی” را که خاک ماه در خود داشت، تصور نمی‌کردیم. بزرگترین شگفتی برای ما موفقیت ملموس این رویکرد یکپارچه بود. یکپارچه‌سازی یک مرحله‌ای استخراج آب از ماه و کاتالیز فوتوترمال دی‌اکسید کربن می‌تواند بهره‌وری استفاده از انرژی را افزایش داده و هزینه و پیچیدگی توسعه زیرساخت‌ها را کاهش دهد.

مفهوم استفاده از ماه به عنوان سکوی پرتاب برای اکتشافات فضایی عمیق‌تر سال‌هاست که توسط آژانس‌های فضایی مورد بحث قرار گرفته است. اما بزرگترین مانع همیشه تأمین مواد ضروری کافی، به ویژه آب، برای حمایت از فضانوردان مستقر در آنجا بوده است. طبق این مطالعه، حمل تنها یک گالن آب به فضا تقریباً 83,000 دلار هزینه دارد. با توجه به اینکه یک فضانورد معمولاً روزانه حدود چهار گالن آب نیاز دارد، مسائل لجستیکی به سرعت هم گران و هم غیرعملی می‌شوند.

نمونه‌های خاک تجزیه و تحلیل شده از ماموریت چانگ‌ای-5، شواهدی از وجود آب در سطح ماه ارائه می‌دهند که نویسندگان پیشنهاد می‌کنند می‌تواند به کاوشگران انسانی اجازه دهد تا از منابع طبیعی ماه برای رفع نیازهای خود استفاده کنند و از هزینه‌ها و چالش‌های لجستیکی حمل و نقل این منابع جلوگیری کنند. با این حال، استراتژی‌های قبلی توسعه یافته برای استخراج آب از خاک ماه شامل چندین مرحله پرانرژی بودند و دی‌اکسید کربن را برای سوخت و سایر مصارف ضروری تجزیه نمی‌کردند.

یک فناوری دو منظوره قمری

برای پیشبرد این تحقیق، وانگ و همکارانش فناوری‌ای را توسعه دادند که هم آب را از خاک ماه استخراج می‌کند و هم مستقیماً از آن برای تبدیل دی‌اکسید کربن بازدم شده توسط فضانوردان به مونوکسید کربن (CO) و گاز هیدروژن استفاده می‌کند که سپس می‌توان از آنها برای ساخت سوخت و اکسیژن برای تنفس فضانوردان استفاده کرد. این فناوری با یک استراتژی جدید فوتوترمال این کار را انجام می‌دهد، که نور خورشید را به گرما تبدیل می‌کند.

دانشمندان این فناوری را با استفاده از نمونه‌های خاک ماه جمع‌آوری‌شده در طول ماموریت چانگ‌ای و همچنین نمونه‌های شبیه‌سازی‌شده قمری و یک راکتور دسته‌ای پر از گاز دی‌اکسید کربن که از یک سیستم متمرکزکننده نور برای پیشبرد فرآیند فوتوترمال استفاده می‌کرد، آزمایش کردند. این تیم از ایلمنیت، یک ماده معدنی سیاه سنگین و یکی از چندین مخزن آب گزارش شده در خاک ماه، برای اندازه‌گیری فعالیت فوتوترمال و تجزیه و تحلیل مکانیسم‌های این فرآیند استفاده کرد.

به گفته نویسندگان، با وجود موفقیت این فناوری در آزمایشگاه، محیط ماه همچنان چالش‌هایی را ایجاد می‌کند که استفاده از آن را در ماه پیچیده می‌کند، از جمله نوسانات شدید دما، تابش شدید و جاذبه کم. علاوه بر این، خاک ماه در محیط طبیعی خود ترکیب یکنواختی ندارد که منجر به خواص ناسازگار آن می‌شود، در حالی که دی‌اکسید کربن حاصل از بازدم فضانوردان ممکن است برای تأمین تمام آب، سوخت و اکسیژن مورد نیاز آنها کافی نباشد. وانگ گفت:

محدودیت‌های فناوری نیز همچنان یک مانع هستند، و عملکرد کاتالیزوری کنونی هنوز برای حمایت کامل از زندگی انسان در محیط‌های فراتر از زمین کافی نیست.

نویسندگان می‌نویسند:

غلبه بر این موانع فنی و هزینه‌های قابل توجه مرتبط با توسعه، استقرار و بهره‌برداری، برای تحقق استفاده پایدار از آب ماه و اکتشافات فضایی حیاتی خواهد بود.

منبع: Scitechdaily