اکسیژن سطح ماه می تواند تا هزاران سال برای بشر کافی باشد!

استخراج اکسیژن سطح ماه یکی از بزرگترین پروژه های فضایی است که در چند سال اخیر هزینه‌های بسیاری صرف تحقیق درباره آن شده است. در کنار پیشرفت‌های فضایی بشر در دهه‌های اخیر، مورد ذکر شده جزو پروژه‌هایی است که زمان و هزینه بسیاری برای آن اختصاص داده شده است.

در ماه اکتبر، آژانس فضایی استرالیا و ناسا قراردادی را برای ارسال یک مریخ‌نورد به ماه تحت عنوان برنامه Artemis امضا نمودند که هدف از آن جمع آوری سنگ‌های سطح ماه است که می‌توانند تامین کننده اکسیژن باشند. اگرچه ماه دارای جو است، اما این جو بسیار نازک است و بیشتر از هیدروژن، نئون و آرگون تشکیل شده است. این نوع مخلوط گازی نمی‌تواند حیات پستانداران وابسته به اکسیژن مانند انسان را حفظ کند.

گفته می‌شود که اکسیژن سطح ماه بسیار زیاد است، اما به شکل گاز نیست. این اکسیژن در یک لایه متشکل از سنگلاخ و غبار در سطح ماه نهان شده است. حال سوال اینجاست که آیا استحصال این اکسیژن مدفون در این لایه از ماه برای ادامه زندگی بشر کافی خواهد بود؟.

وسعت اکسیژن سطح ماه!

اکسیژن در بسیاری از سنگ‌ها و مواد معدنی زمین دیده می‌شود. حقیقت این که سطح ماه نیز شامل همین مواد موجود در زمین است. البته سنگ‌های ناشی از برخورد شهاب‌سنگ‌ها آنجا بیشتر به چشم می‌خورند. مواد معدنی مانند سیلیسیوم، آلومینیوم و اکسیدهای آهن و منیزیم در سطح ماه و چشم‌انداز آن قابل دسترسی هستند. همه این مواد معدنی حاوی اکسیژن هستند، اما نه به شکلی که ریه‌های ما به آن دسترسی داشته باشند.

این مواد معدنی در ماه به اشکال مختلف از جمله سنگ سخت، گرد و غبار، شن و سنگ‌هایی که سطح را می‌پوشانند وجود دارند. این مواد از برخورد شهاب‌سنگ‌ها به سطح ماه در طی هزاره‌های بی‌شماری ناشی شده‌اند.

بسیاری از مردم تصور می‌کنند که سطح ماه را به نوعی خاک پوشانده است. اما اگر بخواهیم علمی‌تر صحبت کنیم، نمی‌توان چندان از این نامگذاری مطمئن بود. خاک پدیده‌ای جادویی است که فقط در زمین رخ می‌دهد. خاک از یک سری فرایند‌های ارگانیسم پیچیده که طی میلیون‌ها سال روی سنگ‌ها رخ می‌دهد تشکیل شده است.

نتیجه این فرایند‌ها ظهور موادی در خاک است که در سنگ اولیه حضور نداشته‌اند. خاک زمین با ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل توجهی آمیخته است. در همین حال، مواد روی سطح ماه اساساً سنگلاخی به شکل اصلی و دست نخورده خود هستند. سنگلاخ ماه حدودا از ۴۵ درصد اکسیژن تشکیل شده است اما برای استفاده از این اکسیژن سطح ماه بایستی انرژی زیادی صرف کنیم زیرا که این اکسیژن به سختی با مواد معدنی اطراف خود پیوند دارد.

الکترولیز؛ راهی برای رسیدن به اکسیژن ماه!

شاید با فرایند الکترولیز آشنایی داشته باشید. این فناوری در کره زمین جهت جداسازی آلومینیوم از سنگ استفاده می‌شود. الکترولیز به این صورت انجام می‌شود که جریان الکتریکی به کمک الکترودها از مایع آلومینیوم اکسید(که آلومینا نامیده می‌شود) عبور داده شده تا آلومینیوم از سنگ جدا شود. در اینجا اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌شود. در ماه، اکسیژن محصول اصلی و آلومینیوم (یا فلز دیگر) استخراج شده، یک محصول جانبی بالقوه مفید محسوب خواهد شد.

فرایند الکترولیز کاربردی و ساده است، اما نیازمند انرژی بسیاری است. به نظر می‌رسد استفاده از انرژی خورشیدی یا سایر انرژی‌های موجود در سطح ماه، گزینه‌های خوبی برای استفاده پایدار از اکسیژن سطح ماه باشند.

استخراج اکسیژن از سنگ‌های ماه نیز به تجهیزات صنعتی قابل‌توجهی نیاز دارد. ابتدا باید اکسید فلز جامد را به شکل مایع تبدیل کنیم و یا با اعمال گرما یا گرمای ترکیب شده با حلال‌ها یا الکترولیت‌ها به این هدف دست یابیم. ما فناوری انجام این کار را در زمین داریم، اما انتقال این دستگاه‌ها به ماه و تولید انرژی کافی برای راه‌اندازی آن یک چالش بزرگ خواهد بود.

اوایل سال جاری، استارت‌آپ Space Applications Services مستقر در بلژیک اعلام کرد که در حال ساخت سه راکتور آزمایشی برای بهبود فرآیند تولید اکسیژن از طریق الکترولیز است. آنها انتظار دارند تا سال ۲۰۲۵ این فناوری را به عنوان بخشی از مأموریت استفاده از منابع درجا (ISRU) آژانس فضایی اروپا، به ماه بفرستند.

ظرفیت تولید اکسیژن ماه چقدر است؟

اما واقعا اگر بشر بتواند موفق به استخراج اکسیژن سطح ماه شود، مقدار آن چقدر خواهد بود؟. پاسخ این سوال این است که میزان اکسیژن تولیدی بسیار زیاد خواهد بود. اگر اکسیژن موجود در مواد سنگی عمیق‌تر ماه را نادیده بگیریم  و فقط سنگهای سطح را در نظر بگیریم که به راحتی قابل دسترسی است، می‌توانیم به تخمین‌هایی دست پیدا کنیم.

هر متر مکعب از مواد سنگی ماه به طور متوسط حاوی ۱/۴  تن مواد معدنی از جمله ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن است. ناسا می‌گوید که هر فرد در طول روز حدود ۸۰۰ گرم اکسیژن مصرف می‌کند. بنابراین با ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن می‌توان هر فرد را تا کمی بیش از ۲ سال زنده نگه داشت. حال بیایید فرض کنیم عمق لایه سطحی سنگلاخ ماه ۱۰ متر باشد و ما می‌توانیم تمام اکسیژن آن را استخراج کنیم. با یک محاسبه می‌توان دریافت که این اکسیژن برای مصرف هشت میلیارد انسان طی حدود ۱۰۰۰۰۰ سال کافی است.

اکسیژن سطح ماه

و در نهایت زمین ما که نباید فراموش شود

البته ارقامی که گفته شد به این بستگی دارد که نحوه مصرف و استخراج اکسیژن سطح ماه به چه نحوی باشد، اما بازهم می‌توان گفت که این ارقام شگفت‌انگیز هستند. به‌هرحال اوضاع ما در زمین بسیار خوب است و تا جایی که می‌توانیم بایستی از زمین و به‌خصوص خاک آن که بدون اینه تلاشی انجام دهیم به ادامه حیات زمینی کمک می‌کند، حفاظت کنیم.

مطلب قبلیتبلت‌های اندرویدی یا آی‌پد ها، کدام یک بهتر هستند؟!
مطلب بعدیاسپاتیفای با نتفلیکس برای راه‌اندازی Netflix Hub جدید همکاری می‌کند

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید