گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
به نظر می‌رسد اکسیژن در کره ماه به قدری کافی خواهد بود که بر شانس سکونت 8 میلیارد انسان در این کره بیفزاید!
علاوه بر پیشرفتهای حاصل شده در اکتشافات فضایی، اخیراً شاهد سرمایه‌گذاری‌های گسترده‌تر روی فناوری‌های مربوط به بهره‌برداری از منابع فضایی بوده‌ایم. و در صدر تمامی تلاش‌ها، پیدا کردن بهترین روش برای تولید اکسیژن در کره ماه بوده است.
همچنین بخوانید:
بازگشت انسان به ماه به تعویق افتاد
آژانس فضایی استرالیا و ناسا در ماه اکتبر قراردادی را امضا کردند تا یک سطح‌نورد ساخته استرالیا را تحت برنامه «آرتمیس» (Artemis) به کره ماه ارسال کنند. هدف از این قرار داد، جمع‌آوری سنگ‌های قمری بوده است که می‌توانند اکسیژن قابل تنفس توسط انسان را روی ماه فراهم سازند.
اگرچه کره ماه دارای اتمسفر است، این اتمسفر بسیار نازک بوده و عمدتاً از هیدروژن، نئون و آرگون تشکیل شده است. اما آن نوع از ترکیب‌های گازی نیست که پستانداران وابسته به اکسیژن نظیر انسان‌ها بتوانند از آن بهره ببرند.
با این وجود، اکسیژن زیادی در ماه موجود است ولی نکته اینجا است که به شکل گاز نیست و در عوض، درون سنگ‌پوشه (Regolith) یا اصطلاحاً لایه بالایی محبوس شده است؛ لایه‌ای از سنگ و سنگ‌ریزه که سطح کره ماه را پوشش می‌دهد. اگر بتوان از سنگ‌پوشه اکسیژن استخراج کرد، آیا برای میسر ساختن زندگی انسان در ماه کافی خواهد بود؟
گستره اکسیژن
اکسیژن در بسیاری از مواد معدنی موجود در زمین دور ما پیدا می‌شود. و کره ماه عمدتاً از همان سنگ‌های موجود در زمین، هرچند با مقدار بیشتری از موادی که حاصل شهاب‌سنگ‌ها هستند، تشکیل شده است.
منظره طبیعی ماه را مواد معدنی نظیر سیلیکا، آلومینیوم، آهن و اکسید منیزیم شکل می‌دهند و تمامی این مواد حاوی اکسیژن هستند اما نه به صورتی که ریه‌های انسان توانایی تنفس اکسیژن از آن‌ها را داشته باشد.
این مواد معدنی به اشکال مختلفی از جمله سنگ سخت، گرد و غبار و سنگ‌ریزه در ماه وجود دارند و سطح این کره را می‌پوشانند. این مواد از اثرات برخورد شهاب سنگ‌ها با سطح کره ماه طی هزاره‌ها به دست آمده است.
عده‌ای لایه سطحی کره ماه را «خاک قمری» می‌نامند اما از لحاظ علمی شاید استفاده از چنین عبارتی آنچنان مناسب نباشد. خاک به آن شکلی که ما می‌شناسیم، تنها در زمین وجود دارد و با مجموعه گسترده‌ای از ارگانیسم‌ها که روی مواد اولیه خاک – سنگ‌پوشه که از سنگ سخت نشات می‌گیرد – در طول میلیون‌ها سال کار کرده‌اند، ایجاد شده است.
نتیجه نهایی، ماتریکسی از مواد معدنی است که در سنگ‌های اصلی موجود نیستند. خاک زمین دارای ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل توجهی است و در عین حال مواد موجود در ماه به شکل اصلی و دست نخورده خود، سنگ‌پوشه هستند.
استخراج دو ماده از یک ماده
سنگ‌پوشه ماه از حدود 45 درصد اکسیژن تشکیل شده اما این اکسیژن در مواد معدنی که پیش‌تر به آن‌ها اشاره شد، محدود شده است و برای شکستن پیوند قوی بین آن‌ها باید انرژی زیادی صرف شود.
فرایندی تحت عنوان الکترولیز یا تجزیه جسمی به وسیله جریان برق وجود دارد که معمولاً برای تولید موادی نظیر آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک جریان الکتریکی از طریق الکترودها از یک شکل مایع از اکسید آلومینیوم (آلومینا) می‌گذرد تا آلومینیوم را از اکسیژن جدا کند.
همچنین بخوانید:
ناسا می‌خواهد از ماه، یخ استخراج کند؛ اما چرا؟!
در این فرایند، اکسیژن به‌عنوان یک محصول جانبی از محصول اصلی تولید می‌شود. در کره ماه اکسیژن می‌تواند محصول اصلی و آلومینیوم و سایر فلزات استخراج شده، یک محصول جانبی احتمالاً قابل استفاده باشند.
این فرایند بسیار ساده و سرراست است اما نکته‌ای که باید به آن توجه داشت، این است که مقدار انرژی زیادی را می‌طلبد و برای اینکه به‌صورت پایدار آن را ادامه داد، باید توسط انرژی خورشیدی یا سایر منابع انرژی موجود در ماه پشتیبانی شود.
یک پالایشگاه آلومینا در گلادستون، کوئینزلند استرالیا
استخراج اکسیژن از سنگ‌پوشه به تجهیزات صنعتی پیشرفتهای نیاز خواهد داشت. در ابتدا باید اکسید فلز جامد چه با اعمال گرما یا گرما به همراه حلال‌ها و الکترولیت‌ها، به شکل مایع در بیاید. فناوری انجام چنین فرایندی در زمین مهیا است ولی انتقال آن به کره ماه و تولید انرژی کافی جهت اجرای آن چالش بزرگی خواهد بود.
استارتاپ بلژیکی Space Applications Services اوایل امسال اعلام کرد که سه راکتور جهت بهبود فرایند تولید اکسیژن از طریق الکترولیز را تولید می‌کند. این شرکت انتظار دارد تا این فناوری را تا سال 2025 به‌عنوان بخشی از ماموریت آژانس فضایی اروپا جهت «استفاده از منابع محلی» (in-situ resource utilisation یا به اختصار ISRU)، به ماه منتقل کند.
اکسیژن کافی جهت سکونت کل جمعیت زمین در کره ماه
با این حال، اگر موفق شویم که این فناوری را به کره ماه منتقل کنیم و این فرایند را با موفقیت به انجام برسانیم، ماه قابلیت ارائه چه مقدار اکسیژن را خواهد داشت؟ به نظر می‌رسد که این مقدار بسیار زیاد خواهد بود!
اگر اکسیژن موجود در مواد سنگ سخت در ماه را در نظر نگیریم و صرفاً سنگ‌پوشه را که به آسانی روی سطح قابل دسترس است مورد نظر قرار بدهیم، می‌توانیم برآوردهایی در این زمینه داشته باشیم.
هر متر مکعب از سنگ‌پوشه حاوی 1.4 تن مواد معدنی به‌صورت میانگین است که شامل 630 کیلوگرم اکسیژن می‌شود. به گفته ناسا، انسان‌ها جهت زنده ماندن به تنفس حدود 800 گرم اکسیژن در طول روز نیازمندند. از این رو، 630 کیلوگرم اکسیژن می‌تواند یک انسان را برای حدوداً دو سال یا حتی بیشتر زنده نگه دارد.
حال در نظر بگیرید که میانگین عمق سنگ‌پوشه ماه حدود 10 متر است و ما می‌توانیم تمام اکسیژن آن را استخراج کنیم. این بدین معنی است که 10 متر بالایی سطح کره ماه، اکسیژن مورد نیاز برای زندگی 8 میلیارد انسان روی این کره را برای تقریباً 100 هزار سال فراهم خواهد کرد!
البته محقق شدن چنین امری به اینکه تا چه حد در استخراج و استفاده از اکسیژن موفق و موثر عمل کنیم بستگی خواهد داشت. اما حالا صرف نظر از این موضوع، این رقم واقعاً شگفت‌انگیز است!
