پیشرفت چشمگیر در بهره برداری از منابع ماه

پژوهشگران چینی فناوری نوآورانه‌ای را معرفی کرده‌اند که امکان تحولی بزرگ در تداوم اکتشاف انسان در ماه را فراهم می‌کند. بنا بر مقاله‌ای که در نشریه Joule به چاپ رسیده است، دانشمندان موفق به توسعه یک سامانه فوتوترمال جدید شده‌اند که با بهره‌گیری بهینه از نور خورشید ماه، آب را از خاک ماه (رگولیت) استخراج کرده و آن را به همراه دی‌اکسید کربن به منابع حیاتی مانند اکسیژن، هیدروژن و سوخت موشک تبدیل می‌کند.

مرکز این فناوری پیشرفته، فرآیند فوتوترمال است که با استفاده از نور متمرکز خورشید، دماهای بالایی را به صورت مستقیم ایجاد می‌کند. این روش علاوه بر ساده‌تر کردن فرآیند سنتی استخراج آب، با ادغام دو مرحله استخراج آب و تبدیل دی‌اکسیدکربن، بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد. آب استخراج شده از خاک ماه به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌شود؛ فرایندی که هم برای پشتیبانی از حیات و هم برای تولید سوخت موشک حیاتی است. افزون بر این، دی‌اکسیدکربن حاصل از تنفس فضانوردان می‌تواند به مونواکسیدکربن و هیدروژن تبدیل شود و به عنوان تامین‌کننده انرژی در پیل‌های سوختی یا ساخت سوخت موشک به کار رود.

برخی از ویژگی‌ها و مزایای فنی کلیدی این فناوری عبارت‌اند از:

• یکپارچه‌سازی در یک مرحله: ادغام استخراج آب و کاتالیز فوتوترمال دی‌اکسیدکربن از پیچیدگی سیستم و هزینه‌های زیرساختی می‌کاهد.
• استفاده محلی از منابع ماه: پشتیبانی از فناوری بهره‌برداری در محل (ISRU) که برای ماموریت‌های بلندمدت سطح ماه و کاهش هزینه‌های سرسام‌آور انتقال منابع از زمین (هر گالن آب معادل ۸۳ هزار دلار) ضروری است.
• بهره‌وری بالای انرژی: بهره‌گیری مستقیم از منابع انرژی ماه و حذف نیاز به تجهیزات سنگین خارجی.

در مقایسه با روش‌های مرسوم برداشت آب از خاک ماه، که عمدتاً انرژی‌بر و اغلب فاقد مرحله تبدیل کامل به عناصر پایه هستند، فناوری توسعه یافته توسط دانشمندان چینی، روند فرآوری منابع را تسهیل می‌کند و مستقیماً بر تبدیل منابع برای پشتیبانی حیات و تولید سوخت تمرکز دارد. این سامانه فوتوترمال نه تنها انرژی کمتری مصرف می‌کند بلکه از نظر عملکردی نیز مناسب‌تر برای استفاده عملیاتی در فضاست.

این فناوری در یک آزمایش واقعی بر روی نمونه‌های خاک ماه که طی ماموریت Chang’e-5 چین در سال ۲۰۲۰ استخراج شده بود، مورد استفاده قرار گرفت و پژوهشگران توانستند در شرایط آزمایشگاهی، کارایی فرایند خود را اثبات کنند.

با این حال، چالش‌هایی مانند قرارگیری در محیط سخت ماه، تاثیر پرتوهای کیهانی، تغییرات شدید دمایی و جاذبه متفاوت همچنان پیش روی استقرار عملیاتی این سامانه قرار دارد و غلبه بر این مشکلات برای موفقیت پایگاه‌های آینده ماه و حضور طولانی انسان در خارج از زمین حیاتی است.

این دستاورد فناورانه، پیشرفت سریع چین در حوزه فناوری فضایی و بهره‌برداری از منابع ماه را به نمایش می‌گذارد. چین که زمانی در عرصه فضایی کمتر مورد توجه بود، اکنون با تلاش برای ساخت پایگاه دائمی روی ماه تا سال ۲۰۳۵، به یکی از بازیگران اصلی بدل شده است. در حالی که سیاست گذاری‌های فضایی آمریکا با تغییراتی روبه‌روست، نوآوری‌های مشابه می‌توانند برتری رقابتی چین را در دوره جدید اکتشاف ماه و توسعه تجاری فضا افزایش دهند.

در صورت پیاده‌سازی بر روی سطح ماه، این سیستم استخراج فوتوترمال می‌تواند زمینه‌ساز سکونت پایدار انسان، تولید سوخت موشک برای بازگشت یا سفرهای اعماق فضا و کاهش چشمگیر هزینه ماموریت‌ها شود. در نهایت، این پژوهش گامی عملی به سوی استقرار دائمی انسان بر ماه برداشته و مسیر را برای اکتشافات جاه‌طلبانه‌تر فضایی در آینده هموار می‌کند.