گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
استخراج اکسیژن از خاک ماه به عنوان یک گام حیاتی، میتواند آینده اکتشافات فضایی بشر را متحول کرده و امکان ایجاد پایگاههای دائمی در فراسوی زمین را فراهم آورد.
در رقابت جدید فضایی میان قدرتهای جهانی، هدف تنها فرود بر ماه نیست، بلکه ایجاد حضوری پایدار و طولانیمدت بر سطح قمر زمین است. این رویکرد به ماه به مثابه یک آزمایشگاه طبیعی مینگرد که فناوریهای لازم برای سفر به مریخ را در آن توسعه دهیم. در همین راستا، استفاده از منابع درجا برای تولید ملزومات حیاتی، از جمله اکسیژن، اهمیت فزایندهای یافته است. این راهبرد هزینههای لجستیکی و مالی اکتشافات فضایی را به شدت کاهش میدهد و استقلال ماموریتها را افزایش خواهد داد.
اکسیژن، فراوانترین عنصر خاک ماه
برای بازگشت پایدار انسان به ماه، بهرهبرداری از منابع درجا (ISRU) یک استراتژی کلیدی است. یکی از چالشهای اصلی، تولید اکسیژن از رگولیت، لایه خاکی پوشاننده ماه است که عمدتاً از قطعات سنگ و غبار تشکیل شده و ۴۰ تا ۴۵ درصد از جرم آن را اکسیژن تشکیل میدهد.
این اکسیژن به صورت گازی وجود ندارد، بلکه در ترکیبات شیمیایی اکسیدهای فلزی (مانند سیلیکون، آهن، کلسیم) با سایر عناصر پیوند خورده است و باید برای آزادسازی آن، این پیوندها شکسته شوند. روش پیشنهادی برای استخراج اکسیژن از خاک ماه، پیرولیز نام دارد که با استفاده از دمای بالا، مواد را تجزیه میکند.
کوره خورشیدی، روشی کارآمد برای استخراج اکسیژن
محیط ماه به دلیل خلاء فوقالعاده کم فشار (در حدود ۱۵-۱۰ بار) و عدم وجود اتمسفر، برای پیرولیز خورشیدی بسیار مناسب است؛ زیرا پرتوهای خورشید بدون جذب یا مسدود شدن توسط ابرها، با شدت بیشتری به سطح ماه میرسند. همچنین، مناطق خاصی در قطب جنوبی ماه تا ۹۰ درصد اوقات در معرض نور خورشید قرار دارند. با ترکیب خلاء ماه و سیستمهای متمرکزکننده خورشیدی، میتوان فرآیندی ساده، قوی و بالقوه مؤثر برای استخراج اکسیژن از خاک ماه طراحی کرد.
در آزمایشگاه PROMES-CNRS فرانسه، محققان مفهوم اساسی پیرولیز را با موفقیت نشان دادهاند. آنها با استفاده از کورههای خورشیدی دو متری که نور خورشید را ۱۰ هزار بار متمرکز میکنند، به دمایی بیش از ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد دست یافتند. در این آزمایشها، نمونههای شبیهسازیشده رگولیت ماه در یک محفظه خلاء تا حدود ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم شدند که منجر به بخار شدن و تجزیه اکسیدها و در نتیجه آزادسازی اکسیژن شد.
فرآوردههای جانبی و چالشهای پیشرو
در آزمایشهای اولیه، ۳۵ میلیگرم اکسیژن از یک قرص ۳.۳۸ گرمی رگولیت شبیهسازیشده، معادل حدود ۱ درصد جرم کل آن و ۲.۵ درصد اکسیژن موجود در نمونه، استخراج شد. این فرآیند علاوه بر اکسیژن، کرههای شیشهای و ترکیبات معدنی دیگری نیز تولید میکند که میتوانند به عنوان مواد اولیه برای ساخت سازهها، ابزارها یا مصالح ساختمانی در ماه مورد استفاده قرار گیرند و استقلال ماموریتهای آتی را افزایش دهند.
- پروژه جاهطلبانه ناسا: ساخت راکتور هستهای روی ماه
- یک تئوری قدیمی که دوباره خبرساز شد: ماه ممکن است یک سازه مصنوعی باشد!
- ناسا قصد دارد برای نخستینبار روی ماه آتش روشن کند
اگرچه اثبات مفهوم انجام شده است، اما بازدهی فعلی هنوز پایین است. گامهای بعدی توسعه شامل کاهش فشار در راکتور برای شبیهسازی دقیقتر شرایط ماه، آزمایش انواع مختلف رگولیت و بهینهسازی مداوم فرآیند پیرولیز با کنترل دقیقتر دما و جمعآوری کارآمدتر گازها خواهد بود. همچنین، کل سیستم (راکتور، آینهها و دستگاههای تمرکز خورشیدی) باید در برابر شرایط سخت محیط ماه، از جمله گرد و غبار ساینده، تشعشعات و تغییرات شدید حرارتی مقاوم و قابل اعتماد باشد.