فقط با یک آینه آب در ماه پیدا می شود!

اکتشافات فضایی همواره با چالش بزرگی روبرو بوده است و آن به دست آوردن منابع لازم برای ادامه حیات در فراسوی زمین است. آب در خط مقدم این منابع ضروری قرار دارد که دارایی گرانبها و حیاتی برای بقای انسان در جهان است.

در حالی که آژانس‌های فضایی و دانشمندان همچنان به دنبال راه‌هایی برای بهره‌برداری از این منابع در ماموریت‌ها هستند، ایده‌ای به نام «کاوش یخ حرارتی بر روی اجسام سرد در منظومه شمسی» ایجاد شده است.

این مفهوم که توسط جورج سوورز، کارشناس منابع فضایی و استاد مهندسی مکانیک در دانشکده معادن کلرادو (CSM) ارائه شده است، می تواند از نیروی خورشید برای رساندن مقادیر زیادی آب از اجرام آسمانی استفاده کند.

این مفهوم به‌طور شگفت‌انگیزی ساده و در عین حال انقلابی است و در استفاده از ذره‌بین برای هدایت نور خورشید به یک نقطه خاص خلاصه می‌شود، درست مانند کودکان.

تصور کنید که یک تکه یخ دارید. اگر آن را در خلاء قرار دهید، به دلیل عدم وجود مولکول در فضای خالی که به تدریج گرما را از یخ خارج می کند، تصعید می شود و بدون گذراندن مرحله ذوب، مستقیماً از حالت جامد به گاز تبدیل می شود.

اما اگر بتوانید نور خورشید را با یک آینه غول پیکر روی یخ متمرکز کنید، گرمای نور خورشید می تواند باعث شود که یخ با سرعت بیشتری تعالی پیدا کند. بخار آب تولید شده توسط یخ تصعید شده می تواند جذب شده و به آب مایع تبدیل شود.

معماری اصلی این مفهوم ساده است و از چند جزء اصلی تشکیل شده است، از جمله یک آینه بزرگ یا هلیواستات که نور خورشید را هدایت می کند، یک چادر غول پیکر که آب تصعید شده را به دام می اندازد، و یک سیستم انتقال سرد که آب را هنگام فرار از سطح جذب می کند.

خورپا ابزاری مجهز به ساعتی است که همیشه جهت خورشید را در آسمان دنبال می کند که به آن خورشید یاب نیز می گویند. خورپا وسیله ای است که شامل آینه ای است که بر روی پایه نصب می شود و به دنبال حرکت ظاهری خورشید در آسمان، همیشه انعکاس نور خورشید را روی یک هدف مشخص در طول روز ثابت نگه می دارد.

این دستگاه اغلب در نیروگاه های خورشیدی برای ردیابی خورشید در آسمان استفاده می شود و معمولاً پایه این دستگاه مجهز به دو موتور برای حرکت آینه در دو جهت چرخش عمود بر یکدیگر است که به طور خودکار توسط مدار کنترلی هدایت می شوند.

ابتکار امیدوارکننده برای استخراج آب در ماه و مریخ

در حالی که مفهوم “استخراج حرارتی” دارای پتانسیل برای اجرام آسمانی مختلف مانند مریخ، سرس، و سیارک ها است، این ماه است که به عنوان امیدوار کننده ترین مکان برای استخراج آب در حال ظهور است.

اعتقاد بر این است که مناطق سایه دائمی (PSR) در ماه حاوی مقادیر زیادی آب هستند که آن را به مکانی ایده آل برای شروع استفاده از منابع انسانی در فضا تبدیل می کند.

از مزایای ماه نسبت به سایر اجرام آسمانی می توان به گرانش قابل کنترل آن، توانایی استفاده از کاوشگرهای استاندارد برای انتقال یخ و عدم وجود جوی که ممکن است مانع انتقال انرژی حرارتی خورشیدی شود، اشاره کرد.

علاوه بر این، نزدیکی ماه به زمین، آن را به یک هدف وسوسه انگیز برای ماموریت های اکتشاف و بهره برداری از منابع با استفاده از تکنیک های استخراج حرارتی تبدیل می کند.

چالش ها و راه پیش رو

مانند هر مفهوم نوآورانه دیگری، استخراج حرارتی چالش هایی دارد که قبل از تبدیل شدن به واقعیت باید به آنها پرداخت.

در طول اثبات مفهوم ایده‌اش، دکتر ساورز و تیمش با دو مشکل عمده روبرو شدند. اولین چالش راه اندازی سیستم بود، زیرا سیستم خنک کننده نیتروژن مایع بیشتر گرمای مورد نظر را جذب می کرد، که بر نیاز به ساخت یک محفظه آزمایش بزرگتر برای کاهش اثر تأکید داشت.

چالش دوم، همچنین پیچیده تر، مربوط به تشکیل یک لایه خشک در خاک مریخ به نام regolith در طول فرآیند تصعید است که به عنوان یک مانع حرارتی عمل می کند و از خروج بخار آب از لایه های عمیق تر جلوگیری می کند.

با وجود این چالش ها، ایده استخراج حرارتی در ماه امیدوارکننده است.

تیم دکتر ساورز تخمین می زند که کل هزینه توسعه این سیستم برای عملیات استخراج در ماه و در مناطق دائماً سایه دار تقریباً 800 میلیون دلار است. در حالی که نرخ بازیابی هزینه این پروژه را به ویژه با مشارکت مشتریان بالقوه از منابع تجاری به آژانس های فضایی ملی مانند ناسا امکان پذیر می کند.

اگرچه این ایده هنوز در مراحل برنامه ریزی است، اما فناوری اختصاصی آینده ای را نوید می دهد که در آن انسان ها می توانند آب و سایر منابع را از ماه و فراتر از آن استخراج کنند.

۵۸۵۸