عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
انطباع الفنان عن قاعدة القمر. . | الائتمان: ESA – P. Carril
يمكن استخدام التربة المحفورة من القمر لإنتاج الأكسجين والميثان ، والتي يمكن استخدامها من قبل المستوطنين القمريين للتنفس وللوقود الصاروخ.
هذا هو استنتاج فريق من العلماء من الصين الذين وجدوا طريقة من خطوة واحدة للقيام بكل هذا. سواء كان ذلك قابلاً للحياة اقتصاديًا ، ومع ذلك ، فإنه أمر للنقاش.
لكن الفريق الصيني يعتقد أنه كذلك. وقال لو وانغ ، عضو الفريق ، وهو كيميائي من جامعة هونغ كونغ الصينية ، في أ إفادة. “إن التكامل من خطوة واحدة لاستخراج المياه القمرية وحفز ثاني أكسيد الكربون الضوئي يمكن أن يعزز كفاءة استخدام الطاقة ويقلل من تكلفة تنمية البنية التحتية.”
يشيرون إلى أن الدراسات أظهرت أن نقل الإمدادات من أرض إلى أي مستقبل قمر ستكون القاعدة باهظة الثمن لأنه كلما زادت كتلة البضائع ، كلما كان الصاروخ أكثر صعوبة في إطلاقه في الفضاء. وقد أشارت الدراسات إلى أنه سيكلف 83000 دولار لنقل جالون واحد فقط من الماء من الأرض إلى القمر ، ومع ذلك ، من المتوقع أن يشرب كل رائد فضاء 4 جالون من الماء يوميًا.
لحسن الحظ ، فإن القمر لديه مياه وفيرة ، على الرغم من أنه غير واضح تلقائيًا. أحضر إلى القمر بتأثيرات المذنباتو الكويكبات و micrometeoroids ، وحتى من قبل الرياح الشمسية، يتربص الماء في الحفر المظللة بشكل دائم في الأعمدة القمرية، محاصرين داخل المعادن مثل Ilmenite.
يعد استخراج الماء للشرب أمرًا سهلًا نسبيًا ، وهناك العديد من التقنيات التي تصف كيف يمكن القيام بذلك ، بما في ذلك تسخين Regolith من خلال تركيز أشعة الشمس عليها. ومع ذلك ، تمكن الفريق الصيني من اتخاذ هذه الخطوة إلى الأمام.
وقال فيليب ميتزجر ، وهو عالم فيزياء الكواكب من جامعة سنترال فلوريدا ، “ما هو الرواية هنا هو استخدام التربة القمرية كحافز لكسر جزيئات ثاني أكسيد الكربون ودمجها مع المياه المستخرجة لإنتاج الميثان”. لم يشارك Metzger في البحث الجديد ، لكنه المؤسس المشارك لمركز ناسا كينيدي للفضاء “يعمل المستنقعات'، مختبر أبحاث لتصميم التقنيات للبناء والتصنيع والتعدين على أسطح الكواكب (والقمر).
سيكون الميثان مرغوبًا أكثر من الهيدروجين السائل كوقود صاروخ محتمل لأنه من الأسهل الحفاظ على استقراره ، مما يتطلب أقل من الآلات وتكلفة أقل للحفاظ على القمر. الميثان السائل ، عند خلطه مع الأكسجين كأكسد ، هو وقود صاروخ قوي. العديد من الشركات التجارية مثل Landspace في الصين بالفعل إطلاق الصواريخ التي تعمل بالميثان.
التربة القمرية chang'e-5 جالسة في قاع مفاعل ضوئي. | الائتمان: صن وآخرون.
يعد إيلمينيت الحامل للمياه أيضًا حافزًا مفيدًا للتفاعل مع الماء مع ثاني أكسيد الكربون لإنتاج الأكسجين والميثان ، وقد طور الفريق الصيني عملية من خطوة واحدة للقيام بذلك. أولاً ، يقومون بتسخين الريجوليث إلى 392 درجة فهرنهايت (200 درجة مئوية) من خلال تركيز ضوء الشمس لإطلاق الماء في الداخل. بعد ذلك ، يضاف ثاني أكسيد الكربون مثل ما يمكن أن يتنفسه رواد الفضاء إلى المزيج ، مما تسبب في تحفيز الإلمينيت التفاعل بين الماء المستخرج وثاني أكسيد الكربون. اختبر الباحثون هذه العملية ، المعروفة باسم الحفز الحراري ، في المختبر باستخدام محاكاة على أساس عينات من regolith القمرية عادت إلى الأرض من قبل الصين chang'e 5 المهمة (عينات القمر هي قبل تدميرها في مثل هذه التجارب ، وهذا هو السبب في استخدام محاكاة بدلاً من ذلك).
على الرغم من أن التقنيات السابقة تمكنت أيضًا من تحقيق ذلك ، إلا أنها تطلب المزيد من الخطوات والمزيد من الآلات ، واستخدموا محفزًا يجب نقله من الأرض. يعتقد فريق البحث أن هذا يجعل عمليته أكثر كفاءة وأقل تكلفة من البدائل.
ومع ذلك ، فإن Metzger ليس واثقًا تمامًا من أنه سيعمل. لسبب واحد ، فإن Regolith القمري هو عازل حراري بارع ، لذلك لن يكون تسخين العينة طوال الطريق أمرًا سهلاً.
وقال ميتزجر: “لا تنتشر الحرارة بشكل أعمق بشكل فعال في التربة ، وهذا يقلل إلى حد كبير من كمية الماء التي يمكن إنتاجها في وقت معين”. يمكن أن يكون أحد الخيارات هو “التعثر” في إعادة التسجيل ، وتحويله مرارًا وتكرارًا بحيث يتم تطبيق الحرارة بشكل متساوٍ ، لكن هذا يبطئ استخراج الماء ويزيد من التعقيد الميكانيكي للعملية. في بيئة يدخل فيها غبار القمر في كل زاوية وركن ، وحيث يمكن أن تكون تقلبات درجة الحرارة بين الليل والنهار أكبر من 482 درجة فهرنهايت (250 درجة مئوية) ، فإن خطر الانهيار يزيد فقط مع دخول الأجزاء المتحركة إلى المعادلة.
وقال ميتزجر: “قد يكون ذلك ممكنًا ، ولكن هناك حاجة إلى مزيد من النضج للتكنولوجيا لإظهار أنها تنافسية بالفعل”.
يتم عرض عينات التربة القمرية التي تم جمعها بواسطة Chang'e 5 Lunar Probe خلال معرض علمي يحدد يوم العاشرة من الفضاء في الصين في مركز شنغهاي للمعرض العالمي للمؤتمرات في 27 أبريل 2025 في شنغهاي ، الصين. | الائتمان: VCG/VCG عبر Getty Images
هناك أيضًا مشكلة في تطبيق ثاني أكسيد الكربون ، وهو شيء معترف به من قبل كل من الفريق الصيني وميتزجر. على وجه التحديد ، هناك علامة استفهام حول ما إذا كان رواد الفضاء يمكن أن ينتجوا ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون من خلال الزفير الطبيعي. يحسب Metzger أن رواد الفضاء لا يمكنهم سوى توفير عُشر ثاني أكسيد الكربون المطلوب. بدلاً من ذلك ، يمكن أن يتم نقل ثاني أكسيد الكربون من الأرض ، لكن هذا يفضل هزيمة الغرض من التقنية المقترحة ، والتي كانت تتمثل في تطوير الكثير من وسائل التكلفة للحصول على المياه والأكسجين والميثان مع موارد متوفرة بالفعل على سطح القمر.
ومع ذلك ، على المدى الطويل ، ربما يكون شحن بعض المواد من الأرض مفيدة. يشير Metzger إلى تجربة مماثلة استخدمت محفزًا محببًا غريبًا-النيكل على كيسيلجهر (Kieselguhr هو نوع من الصخور الرسوبية)-بدلاً من Regolith القمري. يشتبه Metzger في أن مادة مصممة خصيصًا لتكون محفزًا ، مثل النيكل على Kieselguhr ، ستكون أكثر كفاءة من Regolith القمري. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أنه سيكون مكلفًا النقل من الأرض ، إلا أنه يمكن إعادة استخدام النيكل على Kieselguhr حتى تحتاج فقط إلى نقله إلى القمر مرة واحدة. في تحليل التكلفة والفوائد ، قد يكون من المدى الطويل أكثر كفاءة للقيام بذلك بدلاً من ذلك.
بغض النظر عن ذلك ، أظهر فريق البحث بشكل مقنع أن استخدام Regolith القمري كحافز لإنتاج أعمال الوقود والمياه. والخطوة التالية هي إظهار أنه يمكن توسيع نطاق التكنولوجيا للحفاظ على قاعدة على القمر بشكل أكثر كفاءة من التقنيات الأخرى ، وأنها يمكن أن تعمل في ظروف القمر حيث تكون الجاذبية أضعف ، وتتأرجح درجة الحرارة إلى أقصى درجات ، وهناك إشعاع مكثف من الفضاء.
وقال ميتزجر “أعتقد أن هذه نتائج مثيرة للاهتمام للغاية وقد تكون هناك تطبيقات إضافية لاستخدام التربة القمرية كمحفز ضوئي”. “ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإظهار ما إذا كان هذا المفهوم يمكن أن يكون منافسًا اقتصاديًا. أنا متشكك ، لكن جميع الأفكار الجيدة لها منتقاتهم ولا يمكنك أبدًا معرفة ذلك حتى يقوم شخص ما بالعمل لإثبات ذلك.”
القصص ذات الصلة:
-قد يكون تعدين المياه على القمر أسهل مما كان متوقع
– يمكن لرواد الفضاء خلط غبار القمر مع الأقمار الصناعية القديمة لصنع الوقود
– يجد العلماء الهيدروجين في صخور أبولو مون ، مما يشير إلى أن رواد الفضاء يمكنهم حصاد مياه القمر
بالتأكيد لا يوجد اندفاع فوري للتكنولوجيا. مع ناسا أرتميس الثالث المهمة ، التي تهدف إلى إعادة رواد الفضاء أخيرًا إلى سطح القمر في عام 2027 في أقرب وقت ، و تم توفير التمويل بالنسبة إلى Artemis IV و V في بعض الوقت غير المحدد في المستقبل ، لسنا بعد في وضع يسمح لنا ببناء قاعدة قمر دائمة.
ومع ذلك ، فإن مهام Artemis هي الفرصة المثالية لتجربة بعض هذه التقنيات وستكون مهمة للغاية لإظهار ما إذا كان بإمكاننا حقًا العيش على سطح القمر أم لا.
تم نشر البحث في 16 يوليو في المجلة جول.