رواد الفضاء على محطة الفضاء قد تبدو بعيدة ، لكنها لا تبعد سوى 248 ميلاً عن الأرض: أكثر قليلاً من المسافة بالسيارة من مدينة نيويورك إلى واشنطن العاصمة. يمكن تسليم كل ما يحتاجون إليه في وقت قصير نسبيًا. لن يتمكن رواد الفضاء الذين يزورون المريخ من الوصول بسهولة. يبلغ متوسط المسافة بين الكوكب الأحمر والأرض 140 مليون ميل.
يمكننا التخطيط لمهمات التوريد ، ولكن مع الأخذ كل شىء على طول الرحلة ستكون باهظة الثمن وغير عملية. مثل مارك واتني في • المريخ، سيتعين على المستكشفين ذلك عش خارج الارض أيضا.
كان هناك الكثير من المقترحات حول كيفية قيام رواد الفضاء بإنتاج الضروريات ، ولكن حتى وقت قريب لم يتم اختبار أي تقنية ميدانية. الآن ، بفضل آلة تسمى موشيعلى متن مركبة المثابرة التابعة لناسا ، يمكننا القول بشكل قاطع أن البشر سيكونون قادرين على إنتاج الأكسجين على المريخ.
في باقة ورقة نشرت هذا الأسبوع في علم السلفقال المحققون إن سبع عمليات تجريبية لمدة ساعة طوال عام 2021 تثبت أن MOXIE يمكن أن يحول بشكل موثوق ثاني أكسيد الكربون إلى كمية من الأكسجين في شجرة صغيرة. في الاختبارات التي شملت درجات حرارة وضغوطًا مختلفة ، ليلًا ونهارًا ، في الشتاء والصيف ، تتنفس الآلة الشجاعة بثبات في الغلاف الجوي للمريخ وتنفث ما لا يقل عن ستة جرامات من الأكسجين في الساعة.
تعمل MOXIE بسحرها عن طريق امتصاص الهواء وترشيح الغبار وضغط الغازات وتسخينها إلى 800 درجة مئوية. يتدفق الهواء الساخن من خلال أداة التحليل الكهربائي للأكسيد الصلب التي تقسم ثاني أكسيد الكربون - والذي يتكون منه 96٪ من الغلاف الجوي للمريخ- في الأكسجين وأول أكسيد الكربون. تقوم الآلة بعد ذلك بفصل الأكسجين وطرد أول أكسيد الكربون ، جنبًا إلى جنب مع الغازات الأخرى ، كعادم.
قال جيفري هوفمان ، نائب الباحث الرئيسي في MOXIE ، "هذا هو العرض الأول لاستخدام الموارد فعليًا على سطح جسم كوكبي آخر ، وتحويلها كيميائيًا إلى شيء مفيد لمهمة بشرية". علم الطيران والملاحة الفضائية ، في الإصدار.
غابة المريخ
المظاهرة ليست سوى البداية. نسخة مستقبلية حول حجم "مجمد أفقي صغير" ، ينتج الأكسجين بمعدل يعادل عدة مئات من الأشجار. بتصنيع حوالي ثلاثة كيلوغرامات من الأكسجين في الساعة على مدار 26 شهرًا ، يمكن للآلة تغذية خزان تخزين للحفاظ على تنفس رواد الفضاء وتزويدهم بالوقود في رحلتهم إلى المنزل.
للوصول إلى هناك ، يجب أن تثبت الآلة قدرتها على العمل دون توقف في بيئة المريخ القاسية - وستحتاج إلى قدر كبير من القوة.
"الطاقة هي المجال الذي نتوقع أن نرى فيه أكبر قدر من التحسن في MOXIE الموسع ،" الدكتور مايكل هيشتقال المدير المساعد في مرصد Haystack التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمحقق الرئيسي في MOXIE التفرد المحور.
"في المثابرة ، نستخدم ما يصل إلى 300 واط لإنتاج حوالي 8 جرامات في الساعة من الأكسجين ، وهو ما لا يمثل أكثر من 10 في المائة من الكفاءة مقارنةً بكمية الطاقة الكهروكيميائية التي تتطلبها فعلاً لتفكيك جزيء ثاني أكسيد الكربون. نتوقع أن يكون النظام الشامل أكثر كفاءة بنسبة 2 في المائة ، بناءً على دراسات مفصلة ".
وقال الدكتور هيشت إن بعض هذه المكاسب ستكون لأن آلة أكبر يمكن أن تعمل بضغوط منخفضة ، مما يوفر الطاقة عند الضغط. ولكن في الغالب سيكون ذلك بفضل وفورات الحجم - يمكنك إنتاج جرامات أو كيلوغرامات باستخدام نفس الأجهزة الإلكترونية ، على سبيل المثال.
لا يزال يتطلب مصدر طاقة موثوقًا ، بالطبع. وفقًا للدكتور هيشت ، يجب أن يقوم المفاعل النووي الذي تبلغ قدرته حوالي 10 كيلوواط (قيد التطوير حاليًا بواسطة وكالة ناسا) بالمهمة.
فائدة الحصول على الطاقة النووية هي الموثوقية وطول العمر. لقيت مركبة Opportunity Rover التابعة لناسا ، التي تعمل بألواح شمسية ، هلاكها عندما حجبت عاصفة ترابية عالمية الشمس. من ناحية أخرى ، فإن مصدر الطاقة النووية للمثابرة قائم بذاته و مصنفة لآخر 14 سنة.
بالحديث عن العواصف الترابية ، لآلة تكسب رزقها من امتصاص الهواء ، عواصف عالمية تستمر لأسابيع أو شهور سيبدو أعداء أقوياء. في الواقع ، قال الدكتور هيشت ، كما تتوقع أن تنسد مرشحات الهواء في المنزل ، سيحدث نفس الشيء على كوكب المريخ.
لقد درسنا ترشيح الغبار على نطاق واسع ، ويبدو أنه أحد تلك الحالات التي تكون فيها الطبيعة لطيفة معنا. وقال إن العواصف نفسها ليست مشكلة بقدر التناول المستمر للغبار. "لكن لحسن الحظ ، لا يتبع الغبار تدفق الهواء بسهولة عند تلك الضغوط المنخفضة ، لذلك يمكن التخلص منه تقريبًا عن طريق حواجز بسيطة تجبر الهواء على الالتفاف حول الزوايا أثناء سحبه إلى النظام."
على الرغم من الإجابة على بعض الأسئلة الكبيرة ، يخطط الفريق لمواصلة اختبار MOXIE. سيقومون بتشغيله عند الغسق والفجر ، عندما تتأرجح درجات الحرارة على كوكب المريخ بشكل أكبر ، ويدفعونه لإنتاج المزيد من الأكسجين ، ويراقبون التآكل والتلف بعناية. في غضون ذلك ، وبالعودة إلى الأرض ، قامت شركة Oxeon ، الشركة التي صنعت وحدة التحليل الكهربائي ، بالفعل ببناء واختبارها نظام أكبر بمئة مرة.
التالي وقف المريخ؟
متى سنحتاج إلى منتج نهائي غير مؤكد. تخطط ناسا لإطلاق Artemis I هذا العام ، كنقطة انطلاق إلى القمر ، وفي النهاية ، نأمل ، المريخ. في هذه الأثناء ، تتطلع الصين إلى الكوكب الأحمر ، وسبيس إكس تندفع لإكمال صاروخ المريخ. التواريخ المستهدفة للهبوط تتراوح من أواخر هذا العقد إلى وقت ما في ثلاثينيات القرن الحالي.
بين الحين والآخر ، سنحتاج إلى حل العديد من التحديات الكبيرة. لكن معرفة كيفية إنتاج الهواء للتنفس والوقود لرحلة العودة إلى الوطن هو مربع كبير يجب التحقق منه. "هذا ما فعله المستكشفون منذ زمن سحيق ،" هوفمان قال • لواشنطن بوست. "تعرف على الموارد المتاحة حيث ستذهب وتعرف على كيفية استخدامها."
الصورة الائتمان: وكالة ناسا
