آهنرباها، مشکل اکسیژن فضانوردان در سفرهای طولانی را حل می‌کنند

یکی از موانع مهم در سفرهای فضایی طولانی، مشکل اکسیژن فضانوردان است. هرچند که با یک روش جالب که شامل آهنربا می‌شود، می‌توان این مشکل را به طور کامل برطرف کرد.

گروهی از متخصصان دانشگاه واریک انگلستان توانسته‌اند به روشی جدید برای تولید اکسیژن در محیط‌های دارای گرانش بسیار ضعیف دست یابند. در این روش از آهنربا استفاده می‌شود و دیگر خبری از دستگاه‌های بزرگ، سنگین و پرمصرف نیست. به بیانی دیگر می‌توان مشکل اکسیژن فضانوردان در سفرهای فضایی طولانی را حل شده پنداشت.

برطرف شدن مشکل اکسیژن فضانوردان در سفرهای طولانی 

در روش جدید آهنربا حباب‌های گاز را در یک منطقه جمع می‌کند تا با همدیگر ادغام شوند. بدین ترتیب استفاده از آنها در فضای با گرانش ضعیف راحت‌تر خواهد بود. در واقع مشکلی که با این روش حل می‌شود، شناوری یا اگر دقیق‌تر بگوییم نبود شناوری طبیعی در فضا است.

در کره زمین حباب‌های گاز که درون یک مایع قرار دارند، به طور خودکار به سمت بالا حرکت می‌کنند و مایع به خاطر گرانش در بخش پایینی باقی می‌ماند. هرچند که در فضا حباب‌ها درون مایع شناور باقی می‌مانند. برای اینکه این مشکل برطرف شود، دانشمندان از دستگاه‌های خاصی در ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده می‌کنند تا با اتکا به سانتریفیوژ گاز را بیرون آورد.

اما متاسفانه این دستگاه‌ها سنگین هستند، انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کنند و البته به میزان زیادی تعمیر و نگهداری نیاز دارند. حتی در یکی از پژوهش‌های ناسا نیز عنوان شده بود سیستم‌های فعلی، که مشابه آنها در ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده می‌شود، برای سفرهای فضایی طولانی همچون سفر به مریخ و فراتر از آن اصلا مناسب نیستند.

اینجاست که روش پژوهشگران دانشگاه واریک برای حل مشکل اکسیژن فضانوردان به کار می‌آيد؛ زیرا با روش جدید دیگر نیازی به استفاده از سانتریفیوژ برای تولید اکسیژن نیست.

دانشمندان در مرکز فناوری‌های کاربردی فضایی و گرانش صفر در آلمان چگونگی جدا کردن گاز از مایع با استفاده از آهنربا را مورد ارزیابی قرار دادند. آنها مایعات مختلف را بررسی کردند تا ببیند چگونه می‌توان از یک آهنربای مصنوعی برای آوردن حباب‌های گاز به سطح الکترود و جداسازی آنها استفاده کرد.

راحت‌ترین راه برای تولید اکسیژن در فضا استفاده از الکترولیز است. در این روش جریان برق از درون آب می‌گذرد و اتم‌های هیدروژن و اکسیژن را از هم جدا می‌کند. هرچند که برای جدا کردن اکسیژن از الکترولیت به یک محفظه سانتریفیوژ مصنوعی نیاز است و همین نیز برای فضانوردان مشکل ایجاد می‌کند.

البته پژوهشگران واریک متوجه شده‌اند که می‌توان با تنها یک آهنربای نئودیمیمی ساده گاز را در گرانش ضعیف از مایع جدا کرد. دکتر Katharina Brinkert، عضو تیم پژوهشی واریک در این رابطه گفت:

نتایج این پژوهش تاثیر فوق‌العاده زیادی روی توسعه هرچه بیشتر سیستم‌های جداسازی گاز برای سفرهای فضایی طولانی دارد.

Alvaro Romero-Calvo، نویسنده اصلی مقاله مربوطه از دانشگاه Colorado Boulder نیز با تاکید بر حل مشکل اکسیژن فضانوردان گفت که می‌توان از آهنرباها برای ساخت سیستم‌‌‌‌‌‌‌های کاملا پسیو استفاده کرد. در این سیستم‌ها دیگر نیازی به مصرف انرژی اضافی و دستگاه‌های سنگین نخواهد بود. یافته‌های این پژوهش در مجله NPJ Microgravity منتشر شده است.

البته این روش تنها گزینه ناسا برای برطرف کردن مشکل اکسیژن فضانوردان نیست. دیگر گزینه فضانوردان دستگاهی در ابعاد یک توستر به نام موکسی (یا همان آزمون استفاده از منابع اکسیژن در محل)‌ است که در مریخ‌نورد پشتکار قرار دارد. این دستگاه توانست در آپریل 2021 برای اولین بار کربن دی اکسید سطح مریخ را به اکسیژن تبدیل کند. اگرچه در حال حاضر این دستگاه تنها توانایی تولید ۱۰ گرم اکسیژن در یک ساعت را دارد، اما می‌توان نقش مهمی در ماموریت‌های آتی ایفا کند.