تولید اکسیژن از خاک ماه؛ ایده کاربردی پژوهشگران اروپایی

پژوهشگران اروپایی درحال کار روی دستگاهی هستند که می‌تواند اکسیژن قابل تنفس را از نمونه‌های شبیه‌سازی‌شده از خاک ماه تولید کند.

بث لوماکس، شیمیدان از دانشگاه گلاسکو، در بیانیه‌ی مطبوعاتی سازمان فضایی اروپا (ESA) می‌گوید توانایی به‌دست‌آوردن اکسیژن از منابع موجود در ماه، قطعا برای ساکنان آتی ماه به‌شدت سودمند خواهد بود. از این اکسیژن می‌توان هم برای تنفس و هم تولید محلی سوخت راکت استفاده کرد.

درحال حاضر لوماکس به‌همراه الکساندر موریس، پژوهشگر همکارش در ESA به‌سختی مشغول کار روی نمونه‌ی آزمایشی اولیه از دستگاهی است که درنهایت به تولید اکسیژن از خاک ماه منجر خواهد شد. آن‌ها هم‌اکنون سامانه‌شان را در آزمایشگاه مواد و قطعات الکترونیکی مرکز پژوهش‌ها و فناوری فضایی اروپا (ESTEC) در نوردویک هلند آزمایش می‌کنند.

نمونه‌ی آزمایشی پژوهشگران کارکرد مورد نظر را در آزمایشگاه داشته است؛ اما به‌منظور سازگاری دستگاه با محیط قمری باید اصلاحاتی نظیر کاهش دمای عملیاتی در آن اعمال شود. لوماکس و موریس هم‌اکنون درحال کار با خاک شبیه‌سازی‌شده‌ی ماه هستند؛ اما آن‌ها امیدوار هستند که دستگاهشان با نمونه‌ی واقعی نیز سازگار خواهد بود.

• کشف روشی بهینه برای استخراج اکسیژن از خاک ماه
• توفان‌های گردوغباری؛ کابوس مأموریت‌های فضایی سفر به ماه

درواقع دانشمندان پس از بررسی نمونه‌های خاک ماه یا رگولیت که درجریان مأموریت‌های آپولو به زمین آورده شدند، دریافتند که آن‌ها متشکل از تقریبا ۴۰ تا ۴۵ درصد اکسیژن هستند. دانشمندان مرکز پژوهش‌ها و فناوری فضایی اروپا تکنیکی را ابداع کرده‌اند که با استفاده از آن می‌توان اکسیژن موجود در خاک قمری را استخراج کرد. انجام چنین کاری از نگاه ناظران معمولی احتمالا به کیمیاگری شباهت دارد.

اکسیژن در رگولیت به‌سختی به‌عنوان اکسیدی انباشته شده که در قالب مواد معدنی یا شیشه درون خاک شکل گرفته است. آنطور که سازمان فضایی اروپا شرح می‌دهد، برخی اقدامات هوشمندانه‌ی شیمیایی را باید انجام داد تا این اکسیژن استخراج شود.

استخراج اکسیژن در مرکز پژوهش‌ها و فناوری فضایی اروپا با استفاده از شیوه‌ای انجام می‌شود که اکترولیز نمک مذاب نام دارد و شامل قراردادن رگولیت در سبدی فلزی به‌همراه کلرید کلسیم نمک مذاب به‌عنوان الکترولیت در دمای ۹۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد است. در این دما، رگولیت جامد باقی می‌ماند؛ اما عبور یک جریان از درون آن موجب می‌شود اکسیژن از رگولیت استخراج و از میان نمک جابه‌جا شود تا بتوان آن را به‌عنوان آند جمع‌آوری کرد. با انجام این فرایند رگولیت نیز به آلیاژهای فلزی کاربردی تبدیل می‌شود.

فرایند یادشده را شرکتی بریتانیایی به‌نام متالیسیس (Metalysis) طراحی کرده است که از این تکنیک برای تولید فلزات و آلیاژها استفاده می‌کند. لوماکس هنگامی که مشغول تحصیل در دوره‌ی دکترا بود، با متالیسیس همکاری می‌کرد و اکنون در ESTEC درحال بهره‌گیری از ظرفیت این ایده است.

^{خاک شبیه‌سازی‌شده‌ی ماه تحت استخراج اکسیژن}

ازآنجاکه متالیسیس اکسیژن حاصله را به‌عنوان فرآورده جانبی ناخواسته درنظر می‌گیرد، سامانه باید به‌نحوی اصلاح می‌شد تا پژوهشگران بتوانند هر مقدار اکسیژن استخراج‌شده از نمونه‌ها را جمع‌آوری و اندازه‌گیری کنند. در وضعیت کنونی، سامانه اکسیژن را درون لوله‌ای خروجی تخلیه می‌کند؛ اما نسخه‌های آتی این اکسیژن را برای طولانی‌مدت جمع‌آوری و ذخیره خواهند کرد.

مرکز پژوهش‌ها و فناوری فضایی اروپا به‌طور غیرمنتظره به فلزات به‌عنوان فرآورده‌ی جانبی ناخواسته نگاه نمی‌کند. تیم پژوهشی هم‌اکنون درجستجوی روش‌های مختلف برای بهره‌برداری از این فلزات در محیط قمری است؛ نظیر تبدیل آن‌ها به ترکیبات کاربردی برای چاپ سه‌بعدی.

تمام اقدامات کنونی پژوهشگران مقدمه‌چینی برای ساخت سامانه‌ای است که بتواند روی ماه کاربردی باشد. دانشمندان ESTEC قصد دارند تا میانه‌ی دهه‌ی ۲۰۲۰ نسخه‌ای کاربردی و آماده‌ی استفاده در ماه دراختیار داشته باشند. کاوشگران و ساکنان آتی ماه با بهره‌گیری از چنین دستگاهی قادر به تنفس آسوده‌تر خواهند بود.

خاک ماه ممکن است اکنون به‌عنوان منبعی ارزشمند درنظر گرفته شود؛ اما وقتی نخستین فضانوردان به ماه رفتند، ناسا درباره‌ی خطرات اجتمالی ناشی از گرد و خاک قمری به‌شدت نگران بود. نگرانی ناسا در آن زمان بی‌مورد نبود؛ زیرا پژوهش‌های بعدی نشان داد که خاک شبیه‌سازی‌شده‌ی ماه قادر به کشتن سلول‌های انسان و تغییر DNA است.