كيف أصبح منجم مهجور مختبر القمر في كوريا

أعيد فتح منجم مهجور أبوابه – ليس للعبامة ، ولكن للعلماء.

يقوم معهد كوريا للعلوم الجيولوجية والموارد المعدنية (Kigam) بتحويل عمود الألغام السابق في مدينة Taebaek إلى منشأة بحثية لاختبار والتحقق من صحة التقنيات لاستخراج الموارد القمرية. تتضمن الخطة شراكة مع Taebaek City لتحويل الموقع إلى مجمع مظاهر واسعة النطاق لتقنيات الفضاء.

كانت مدينة تيبايك مشهورة ذات مرة بإنتاج الفحم. عندما سيطر الفحم على مزيج الطاقة في كوريا الجنوبية ، قدمت المدينة ما يقرب من 30 في المائة من إجمالي إنتاج البلاد وحصلت على لقب “مدينة سوداء الذهب”.

ولكن مع تحول مشهد الطاقة ، تغلق مناجمها واحدة تلو الأخرى. قاد هذا الإغلاق المدينة إلى البحث عن مسارات جديدة للتنشيط. رأى العلماء إمكانات في هذه الأعمدة المهجورة ، مع إعادة تعريفها كمواقع تجريبية يمكنها محاكاة الظروف الشبيهة بالقمر.

أوضح الدكتور كيم كيونج-جا ، مدير مركز الاستفادة من موارد الفضاء في كيجام ، سبب اختار الفريق منجمًا مهجورًا لمرفق الأبحاث والمظاهرة الجديدة: “إن المناطق تحت السطحية والكهوف على سطح القمر محمومون نسبيًا من الإشعاع والضربات النيفية ، لذا فإنهم يقودون المرشحين المقاتلين في المقبل. وقالت “التقنيات التي نحتاجها”. “ظلام منجم الفحم الدائم ودرجة حرارة مستقرة يتطابقان بشكل وثيق مع البيئة التي لا تشمس تحت سطح القمر.”

أكد الدكتور كيم أيضًا على فعالية التكلفة لإعادة استخدام البنية التحتية الحالية. “إذا لم يكن لدينا موقع مثل هذا ، فسيتعين علينا بناء منشأة مخصصة ، وسيستهلك ذلك قدرًا كبيرًا من الطاقة والموارد. نظرًا لأن الهياكل الأساسية موجودة بالفعل ويمكن تكييفها مع الحد الأدنى من التعديل ، يمكننا الحفاظ على كل من الأموال والمواد.”

يحلم العلماء بتعدين موارد القمر

سيركز الباحثون العاملين في المنجم على إظهار مجموعة من التقنيات لاستخراج الموارد واستخدامها مباشرة من القمر.

يُعتقد أن القمر يحمل كميات كبيرة من الموارد الرئيسية النادرة على الأرض. ومن الأمثلة الرئيسية هو الهيليوم 3 ، وغالبًا ما يتم الاستشهاد به كمصدر محتمل للطاقة النظيفة في المستقبل. لا تولد تفاعلات الانصهار التي تستخدم الديوتيريوم والهيليوم 3 أي نفايات مشعة تقريبًا ، مما يجعل الهيليوم 3 مصدرًا محتملاً للطاقة الصديقة للبيئة. على الرغم من وجود مبالغ تتبع فقط على الأرض ، يُقدر أن القمر يحتوي على أكثر من مليون طن.

أوضح مسؤول في كيجام ، “الهيليوم -3 خفيفة الوزن ولا يشغل مساحة كبيرة ، لذلك يمكن شحن كمية كبيرة من القمر في حجم صغير نسبيًا مقارنة بالخامات المعدنية ، مما يجعله اقتصاديًا للغاية. إنه المورد الذي يجب أن نعطي الأولوية للعودة إلى الأرض.”

عناصر الأرض النادرة هي مجموعة أخرى من الموارد التي يحتمل أن تكون متوفرة على سطح القمر. فهي حيوية للقطاعات مثل أشباه الموصلات والعروض والبطاريات. يتم توزيع هذه العناصر بشكل غير متساو على الأرض ، ومع ذلك يُعتقد أنها وفيرة نسبيًا على سطح القمر. تقول كيجام إنها تعمل على تطوير تقنيات لتحديد ودائعات الأرض النادرة واستخراجها.

قبل أن يتم استرداد هذه المعادن على سطح القمر ، يجب إثبات التقنيات الأساسية في البيئات التي تحاكي الظروف القمرية. تتعاون Kigam مع معاهد محلية متعددة لتصميم المعدات والأساليب المتقدمة لاستكشاف القمر واستخراجها.

في مارس الماضي ، أظهر المعهد العديد من أجهزة تطوير الموارد في الموقع داخل عمود منجم حمتي المهجور. تم الإعلان عن هذا الحدث كأول استخدام في العالم لمنجم مهجور باعتباره اختبارًا لتقييم جدوى وسلامة عمليات استخراج الموارد القمرية بدقة.

كان أحد أبرز الأحداث هو روفر القمر المصمم لاجتياز سطح القمر وتحليل التربة. يمكن للمركبة استكشاف التضاريس أثناء الحفر في وقت واحد تحت الأرض لجمع العينات. يحمل Rover Kigam Optype Rover آخر نظام التحليل الطيفي الناجم عن الليزر (LIBS).

يمكن أن تحدد LIBS تكوين وتركيز أكثر من 50 عنصرًا في الوقت الفعلي. يفعل ذلك عن طريق تفجير التربة بليزر قوي وتحليل ضوء البلازما الناتج.

خلال العرض التوضيحي المباشر ، قاد الروفر على منظر طبيعي القمر وهمية ، وتجمع التربة ، واستخدمت libs لتحليل مكياجها. في المستقبل ، من المتوقع أن تعمل LIBS جنبًا إلى جنب مع مطياف أشعة جاما (KGRS) لبناء خرائط شاملة لموارد القمر. أنتجت Kigam بالفعل خريطة عنصرية لسطح القمر باستخدام KGRS على Danuri ، أول مدار القمر في كوريا الجنوبية.

إلى جانب التعدين ، يتسارع العمل على تقنيات استخدام الموارد في الموقع (ISRU) التي من شأنها أن تمكن رواد الفضاء من توليد إمدادات حيوية على القمر. في المنجم ، أظهر Kigam مستخرجًا من الموارد تم تصميمه لإزالة الضروريات مثل الماء أو الأكسجين من Regolith القمري.

يركز الجهاز على الطاقة الشمسية لتسخين التربة إلى درجات حرارة متطرفة ، وتحطيمها على المستوى الجزيئي وإطلاق المواد القابلة للاستخدام. أثناء الاختبار ، اكتشف الهيدروجين والأكسجين والأرجون في الوقت الحقيقي. لاحظ الدكتور كيم ، “مع هذه التكنولوجيا ، يمكننا تحديد أي مادة ذات وزن ذري أقل من 200.”

سيتم أيضًا عرض العديد من التقنيات الأساسية الأخرى لتطوير موارد الفضاء في الموقع.

وهي تتراوح من مكعبات المكعبات التي تقوم بمسح المعادن وتوفر الاتصالات في مدار القمر المنخفض إلى مفاعلات أنبوب الحرارة من أجل طاقة التحقيق المستمرة وأنظمة نقل الطاقة اللاسلكية على السطح.

ومن بين الشركاء معهد كوريا لبحوث الطاقة الذرية (KAERI) ، ومعهد كوريا لبحوث التكنولوجيا الكهربائية (KERI) ، ومعهد أبحاث كوريا للمعايير والعلوم (KRISS) ، ومعهد كوريا لأبحاث الطاقة (KIER).

ومع ذلك ، فإن الباحثين يحذرون من أن تكرار البيئة القمرية داخل المنجم لا يزال يتطلب جهداً كبيراً. أوضح مسؤول في كيغام ، “ما زلنا على الأرض ، وتبدأ الاختلافات بالجاذبية”. وأضافوا ، “هدفنا هو جعل البيئة أقرب إلى ظروف القمر الحقيقية من خلال تثبيت غرف الجاذبية صفرية أو مضخات فراغ في المركز.”

تعتزم Kigam الانتهاء من تطوير ما يقرب من 10 قطع رئيسية من معدات الاستكشاف بحلول عام 2029 بالشراكة مع المعاهد والشركات الخاصة التي تمولها الحكومة.

قال الدكتور لي بيونج كو ، رئيس كيجام: “أجد أنه من المريح بعمق أننا في المكان الذي قمنا فيه بالتعدين من الفحم الذي غذ النمو الاقتصادي لأمتنا ، فإننا نشرع الآن في الأبحاث لجلب الهيليوم 3 من القمر إلى الأرض ، وربما كوقود دمج بحلول 2100”.

تم إنتاج القصة بالشراكة مع زملائنا في كوريا العلمية الشعبية.