اکتشاف فضایی جدید؛ تولید اکسیژن از ماه!

به نقل از یونیورس‌تودی، استفاده از منابع «در محل» (In situ) موضوع داغ این روزها در محافل اکتشافات فضایی است و دانشمندان و مهندسان از مزیت بزرگ دسترسی به مواد جدید در اجرام منظومه شمسی که پیش از این هرگز دیده نشده‌اند، مانند سیارک‌ها یا اجرامی که دهه‌ها است از آن‌ها بازدید نشده همچون ماه سخن می‌گویند. به تازگی، کاوشگر چانگ‌ای ۵ (Chang’e ۵) چین اولین نمونه از خاک ماه را پس از تقریباً ۵۰ سال به زمین بازگرداند. محققان چندین دانشگاه چینی با استفاده از بخشی از این نمونه، یک سیستم خودکار برای تولید سوخت موشک و اکسیژن از دی‌اکسیدکربن، با استفاده از خاک ماه به عنوان کاتالیزور ایجاد کرده‌اند.

این فرآیند از آن جهت قابل توجه است که دی‌اکسید کربن در ماه وجود دارد. در سال ۲۰۰۹، ماهوارهٔ مشاهده‌گر و حس‌گر دهانه‌های ماه (LCROSS) پس از برخورد با سطح ماه و تجزیه و تحلیل مواد حاصل از برخورد، مقادیری دی‌اکسید کربن را تشخیص داد. سوخت موشک و اکسیژن بخش‌های ضروری هر برنامه مهم اکتشاف فضایی خواهند بود. بنابراین استفاده از مواد موجود در سطح ماه مانند خاک آن برای کاتالیز کردن واکنش دی‌اکسید کربن و تبدیل آن به اکسیژن و سوخت موشک یک بازی دو سر برد به نظر می‌رسد.  

در این واکنش با استفاده از خاک ماه دی‌اکسید کربن به اکسیژن و متان تبدیل می‌شود. متان یک گاز گلخانه‌ای قوی است که به عنوان سوخت موثر موشک نیز عمل می‌کند. اکسیژن به عنوان سوخت موشک به خودی خود ضعیف عمل نمی‌کند، اما کاربردهای دیگری نیز دارد، از جمله اینکه برای تنفس انسان ضروری است.

اما محققان تنها به اثبات این که خاک ماه می‌تواند به عنوان یک کاتالیزور عمل کند نپرداختند، بلکه تا جایی پیش رفتند که سیستم کاملاً خودکار بسازند. آنها استدلال می‌کنند که هر پایگاهی در ماه در آینده با کمبود شدید نیروی کار مواجه خواهد بود، بنابراین هرگونه واکنش تولیدی باید کاملاً خودکار باشد.

آن‌ها با استفاده از مجموعه‌ای از ربات‌ها برای انتقال مواد لازم و تامین توان مورد نیاز برای انجام واکنش الکتروکاتالیستی، این سیستم را خودکار کردند. به نظر می‌رسد که این سیستم کار می‌کند، زیرا برای تولید مقدار نسبتاً کمی متان و اکسیرژن از بخشی از نمونه‌ای که  چنگ‌ای ۵ آورده بود، نیازی به دخالت نیروی انسانی نبود.

این که آیا این سیستم نسبت به فرآیند هیدرولیز سنتی‌تر که معمولاً به عنوان منبع سوخت موشک و اکسیژن قابل تنفس در ماه در نظر گرفته می‌شود سودمندتر است یا خیر، به عنوان بخشی از این مطالعه مورد بررسی قرار نگرفت. با این حال، آب، که اساس فرآیند هیدرولیز است، کاربردهای دیگری نیز دارد، از جمله اینکه برای ادامه حیات انسان ضروری است. از سوی دیگر، دی اکسید کربن برای انسان‌ها کاربرد چندانی ندارد، اگرچه اگر گیاهان در یک کلنی قمری در مقیاس بزرگ وجود داشته باشند، موضوع فرق دارد.

اکنون محققان به جمع‌آوری گرد و غبار بیشتری از ماه می‌پردازند تا دریابند چه آزمایش‌های دیگری می‌توان روی آن‌ها انجام داد.