استخراج موفقیت‌آمیز آب و اکسیژن از گرد و غبار خاک با استفاده از نور خورشید

(روزنامه دن تری) - دانشمندان چینی با موفقیت آب، اکسیژن و متان را از غبار ماه تنها با استفاده از نور خورشید استخراج کرده‌اند و مسیری را به سوی خودکفایی منابع برای ماموریت‌های فضایی باز کرده‌اند.

این یک گام انقلابی در تلاش برای ساخت زیستگاه‌های فرازمینی است.

این کشف نه تنها چشم‌اندازهای فناوری را می‌گشاید، بلکه نوید ایجاد یک زنجیره تأمین داخلی در ماه را نیز می‌دهد، جایی که هزینه حمل و نقل یک گالن آب می‌تواند تا ۸۳۰۰۰ دلار برسد.

این تحقیق که توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه چینی هنگ کنگ (چین) انجام شده است، بر توسعه یک فرآیند یکپارچه تک مرحله‌ای متمرکز بوده است.

بر این اساس، رگولیت نه تنها برای استخراج آب استفاده می‌شود، بلکه به عنوان کاتالیزور در واکنش‌های شیمیایی با دی‌اکسید کربن (CO₂) برای تولید اکسیژن و متان (CH₄) نیز عمل می‌کند.

نمونه‌های خاک ماه که توسط کاوشگر چانگ ای ۵ جمع‌آوری شده است (عکس: VCG).

این فرآیند با متمرکز کردن نور خورشید برای گرم کردن غبار ماه تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد و آزاد کردن آب "محبوس" در مواد معدنی مانند ایلمنیت انجام می‌شود. سپس، هنگامی که CO₂ به مخلوط اضافه می‌شود، ایلمنیت به عنوان یک کاتالیزور فتوترمال عمل می‌کند و به آب اجازه می‌دهد تا با CO₂ واکنش داده و گاز اکسیژن و متان تشکیل دهد.

نکته قابل توجه این است که متان به دلیل توانایی‌اش در حفظ حالت مایع پایدار که ذخیره‌سازی و بهره‌برداری را آسان‌تر می‌کند، سوخت بالقوه ایده‌آل‌تری نسبت به هیدروژن برای ماموریت‌های فضایی محسوب می‌شود.

سازمان‌هایی مانند ناسا و شرکت‌های خصوصی مانند لنداسپیس (چین) موتورهایی را که از متان مایع استفاده می‌کنند با موفقیت آزمایش کرده‌اند. تولید مستقیم متان در ماه می‌تواند هزینه تأمین مجدد از زمین را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

یکی دیگر از مزایای قابل توجه این روش، محلی بودن آن است. به جای حمل کاتالیزورها از زمین، این فرآیند از خاک ماه استفاده می‌کند که هزینه‌های حمل و نقل را کاهش داده و سیستم فنی را ساده می‌کند.

با توجه به اینکه انتظار می‌رود ماموریت‌هایی مانند آرتمیس ۳ ناسا در سال ۲۰۲۷ انسان‌ها را به ماه بازگرداند، این یک فرصت طلایی برای انجام آزمایش‌های میدانی این فناوری‌های پیشگامانه است.

چالش‌های فعالیت روی ماه

تصویر نمایشی از یک پایگاه فرضی روی ماه (عکس: ESA).

اگرچه این روش پتانسیل بالایی دارد، اما متخصصان همچنان محتاط هستند. فیلیپ متزگر، فیزیکدان سیاره‌ای از دانشگاه فلوریدای مرکزی، خاطرنشان می‌کند که رگولیت ماه دارای خواص عایق‌بندی بالایی است که می‌تواند گرمایش یکنواخت را دشوار کند. این یک عامل کلیدی در استخراج آب کافی در مدت زمان کوتاه است.

مشکل دیگر در ورودی دی اکسید کربن نهفته است. اگرچه CO₂ محصول جانبی تنفس فضانوردان است، اما مقدار تولید شده تنها حدود یک دهم مقداری است که واکنش نیاز دارد. بنابراین، به یک سیستم کارآمد جذب و بازیافت CO₂ نیاز است، یا CO₂ باید از زمین منتقل شود، که با هدف "خودکفایی منابع در محل" در تضاد است.

علاوه بر این، متزگر عملکرد کاتالیزوری سنگ‌پوش ماه را نیز زیر سوال برد. او استفاده از کاتالیزورهای صنعتی مانند نیکل/کیزلگور را پیشنهاد کرد که می‌توانند راندمان کاتالیزوری بهتری ارائه دهند، به راحتی قابل استفاده مجدد باشند و فقط یک بار قابل حمل باشند.

در درازمدت، این می‌تواند گزینه اقتصادی‌تری نسبت به استفاده از تن‌ها سنگ‌پوش (رگولیت) کم‌بازده باشد.

منبع: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thanh-cong-chiet-xuat-nuoc-va-oxy-tu-bui-dat-bang-anh-sang-mat-troi-20250718100634950.htm