تريد ناسا تحويل الماء الموجود على القمر إلى وقود صاروخي

هل تعلم أن هناك ماء على القمر؟ يخزن القطب الجنوبي الجليد في الحفر المتجمدة والمظللة بشكل دائم، والتي يمكن استخدامها لاستخراج الهيدروجين والأكسجين وتحويل القمر إلى محطة وقود الفضاء.

أدى اكتشاف الماء على القمر إلى تغيير السيناريو. ومن تأثيرات LCROSS في عام 2009 إلى بصمات الجليد الطيفية التي شوهدت لاحقًا، لم تعد فكرة تسخير هذه الرواسب خيالًا علميًا. ويناقش المهندسون والعلماء الآن كيفية تحديد موقع هذا الجليد، وحفر الثرى المتجمد وتحويله إلى وقود دافع. وراء ذلك يكمن دافع بسيط. إن إطلاق كل كيلو من الأرض يكلف الكثير. وفي عالم ذي جاذبية أقل ولا يوجد غلاف جوي مثل القمر، فإن تصنيع الوقود هناك من شأنه أن يجعل المهمات أرخص ويفتح طرقًا للوصول إلى المريخ.

أولا عليك أن تعرف أين يوجد الماء. يركز القطبان، وخاصة القطب الجنوبي، على المناطق المظللة بشكل دائم، وهو ما يسمى PSRs، وهو اختصار للمناطق المظللة بشكل دائم. وهي فوهات عميقة لا ترى الشمس أبدًا وتصل درجات الحرارة فيها إلى مستويات منخفضة جدًا. يمكن أن يبقى الجليد هناك، ليس مثل حلبة التزلج، ولكنه مختلط بالأرض. تشرح جولي ستوبار من معهد القمر والكواكب: “المياه ليست موجودة بالفعل مثل حلبة للتزلج على الجليد. إنها ممزوجة بالأرض”. يجبرنا هذا الخليط على تصميم تقنيات استخلاص تعمل في الفراغ، مع البرد الشديد والغبار الكاشط.

ثم يأتي كيف. الإستراتيجية الأكثر مباشرة هي تسخين التربة لطرد بخار الماء وحبسه في حاوية باردة. يتم اقتراح مصادر الحرارة المختلفة. يمكن أن يكون ضوء الشمس المركز مفيدًا عندما تكون هناك إضاءة. ومن المتصور أيضًا استخدام الحرارة الزائدة من مفاعلات الانشطار الصغيرة التي من شأنها تزويد القواعد المستقبلية بالطاقة، لأن الألواح الشمسية الموجودة في القطب الجنوبي توفر الطاقة بشكل غير منتظم. وهناك مقترحات خيالية، مثل استخدام محرك صاروخي تحت قبة مضغوطة للحفر بشكل أعمق وإطلاق المزيد من البخار. ويقوم آخرون، مثل مشروع LUWEX الأوروبي، بتسخين وتحريك وتدوير الثرى المتجمد داخل بوتقة لإطلاق الماء بكفاءة. وقد أنتج نموذجها الأولي بالفعل سائلا نقيا يصفه المهندسون بأنه “مياه صالحة للشرب”، على الرغم من أنه كان يبدو في السابق مثل “الحليب الرمادي” بسبب الغبار الدقيق الذي يحمله.

قم أولاً باستخراج الماء من القمر، ثم فصله إلى هيدروجين وأكسجين

استخراج المياه هو نصف المهمة فقط. ولتحويله إلى وقود، يجب تقسيمه إلى هيدروجين وأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي، وهي عملية تستخدم الكهرباء لكسر الرابطة الكيميائية بين العنصرين. يعمل التحليل الكهربائي كل يوم على الأرض، ولكن على القمر سيتعين عليك التعامل مع مياه نقية للغاية، لأن الشوائب تقلل من الكفاءة وتولد منتجات ثانوية غير مرغوب فيها. “ستكون هناك حاجة إلى تلميع إضافي،” يعترف المهندسون الذين يختبرون الأنظمة. والهدف هو تسييل الغازات وتخزينها على شكل هيدروجين سائل وأكسجين سائل، وهو نفس الثنائي الذي يشغل الصواريخ الحديثة.

الخطة لديها مكافأة. إذا أمكن إنتاج الوقود الدافع للقمر بشكل موثوق، فلن يظل القطب الجنوبي مجرد معسكر علمي. يقول جورج سويرز من كلية كولورادو للمناجم: “إن فوائد الوقود الدفعي الوافر الذي يتم إنتاجه على سطح القمر هائلة”. “الماء هو زيت الفضاء.” من شأن مستودع الوقود في الموقع أن يقلل بشكل كبير من تكلفة المهمة البشرية إلى المريخ وسيسمح بتزويد المركبات الجوالة وأنظمة خلايا الوقود بالوقود بدلاً من الاعتماد دائمًا على الشمس أو المفاعلات.

ولا تزال هناك حالة من عدم اليقين. لم يقم أحد بتشغيل PSR باستخدام روبوت التعدين المستقل لعدة أشهر. إن التنقل على المنحدرات، والملاحة دون خط رؤية للأرض، وإدارة الغبار تشكل تحديات تقنية خطيرة. يعترف بول زابيل، رئيس LUWEX: “ليس لدينا أي فكرة عما إذا كان سيعمل في ظل هذه الظروف”. هناك أيضًا مشكلة جيوسياسية. المورد ليس لانهائيًا وأفضل الرواسب يمكن أن تتركز في عدد قليل من الحفر. السباق للوصول أولاً قد يجهد التعايش القمري إذا لم يتم وضع قواعد واضحة.

ومع ذلك، يبدو أن الاتجاه محدد. عندما يتم تركيب القواعد الأولى ويقضي رواد الفضاء أكثر من بضعة أيام، فإن الاستمرار في إرسال الماء والهواء والوقود من الأرض سيكون غير مستدام. إن القمر باعتباره ورشة عمل ومحطة وقود يقلل من الميزانية، ويقلل من المخاطر، وقبل كل شيء، يحول القفز إلى المريخ إلى رحلة ذات نطاق معقول. لا يزال يتعين علينا أن نأخذ أول رشفة من الماء المصنع هناك وأول اشتعال لمحرك بالوقود القمري. ثم يقع الباقي في مكانه.

مرجع

دليل مباشر على وجود جليد مائي مكشوف على السطح في المناطق القطبية القمرية

الصورة: ناسا