مراسل التكنولوجيا

داخل دائرة كبيرة ، اخترق المهندسون أمتعتهم. كانت هناك مساهمة فضية معدنية ملفوفة بأسلاك ملونة أمامها – صندوق يأملون في يوم من الأيام أن يصنع الأكسجين على القمر.
بمجرد أن أفرغ الفريق الطائرة ، بدأت التجربة. كانت الآلة التي تحمل شكل الصندوق الآن تبتلع كمية صغيرة من التنظيم المترب – مزيج من الغبار والشحم الحاد الذي يحتوي على تركيبة كيميائية تقليد تربة القمر الحقيقي.
قريبا ، كان ريجيوليث غلوب. يتم تسخين طبقة منه عند درجة حرارة تزيد عن 1650 درجة مئوية. ومع إضافة بعض المفاعلات ، بدأ الجزيء الذي يحتوي على الأكسجين في أن يصبح فقاعة.
يقول برانت وايت ، الشركة الخاصة ، مدير برنامج Sierraspace: “لقد بذلنا الآن كل جهد على الأرض”. “الخطوة التالية هي الذهاب إلى القمر.”
جاءت تجربة Sierra Space إلى مركز جونسون للفضاء في ناسا هذا الصيف. إنها بعيدة عن التكنولوجيا التي يعمل بها الباحثون ، حيث يقومون بتطوير نظام يمكن أن يوفر رواد فضاء يعتمد على القمر.
سيحتاج رواد الفضاء هؤلاء إلى التنفس ، ولكن أيضًا لصنع وقود الصواريخ للمركبة الفضائية التي يمكن إطلاقها من القمر والذهاب إلى المزيد من الوجهات ، بما في ذلك المريخ.
يحتاج سكان القمر أيضًا إلى المعدن ويمكنهم أيضًا الحصول عليه من الأنقاض المملوءة بالتراب على سطح القمر.
يعتمد الكثير على ما إذا كان بإمكاننا إنشاء مفاعل يمكنه إزالة هذه الموارد بشكل فعال.
يقول السيد وايت: “هذا يمكن أن يوفر مليارات الدولارات من نفقات المهمة” ، كما يقول السيد وايت ، حيث يوضح أن البدائل – أن جلب الأكسجين والمعادن المذهلة إلى القمر – سيكون صعبًا ومكلفًا.

لحسن الحظ ، فإن تنظيم القمر مليء بأكسيد المعادن. ولكن في حين أن علم استخراج الأكسجين من أكاسيد المعادن ، على سبيل المثال ، يعتبر جيدًا على الأرض ، فمن الصعب القيام به على سطح القمر. على الأقل ليس بسبب الظروف.
في يوليو وأغسطس من هذا العام ، خلقت غرفة كروية كبيرة تستضيف اختبار الفضاء سييرا فجوة ونسخت درجة حرارة القمر وضغطها.
تقول الشركة إنها يجب أن تحسن طريقة عمل الماكينة بمرور الوقت حتى تتمكن من التعامل بشكل أفضل مع الهيكل الكاشط للغاية. يقول السيد وايت: “إنه يصل إلى كل مكان ، ويزيل جميع أنواع الآليات”.
واحد ، مهم ، الشيء الذي لا يمكنك اختباره على الأرض أو في المدار حول كوكبنا ، هو الجاذبية القمرية – التي هي ما يقرب من سادس الأرض. قد لا يكون حتى عام 2028 أو بعد أن يمكن لفضاء سييرا اختبار نظامها على القمر باستخدام تنظيم حقيقي في ظروف الجاذبية المنخفضة.

يقول بول بيرك بجامعة جون هوبكنز إن جاذبية القمر يمكن أن تكون مشكلة حقيقية لبعض التقنيات التي تستخرج الأكسجين ما لم يكن المهندسون يصممونها.
في أبريل ، هو ورفاقه نشرت أطروحة تفاصيل نتائج محاكاة الكمبيوتر ، والتي توضح كيف أن الجاذبية الضعيفة نسبيا للقمر قد تعطل عملية مختلفة لاستخراج الأكسجين. كانت العملية المعالجة هنا هي التحليل الكهربائي التنظيمي المنصهر ، والذي يتضمن استخدام الكهرباء لتوزيع معادن القمر في الأكسجين ، وذلك لإزالة الأكسجين مباشرة.
المشكلة هي أن مثل هذه التكنولوجيا تعمل عن طريق صنع فقاعات الأكسجين على مستوى القطب داخل اللائحة المنصهرة. يقول الدكتور بيرك: “هذا اتساق للعسل. إنه لزج للغاية”.
“لن ترتفع هذه الفقاعات بسرعة كبيرة – وفي الواقع قد تتأخر في الانفصال عن القطب.”
يمكن أن يكون هناك طرق من حوله. يمكن تحريك صانع الأكسجين بواسطة الماكينة ، والتي يمكن أن تحرر الفقاعات.
ويمكن أن تجعل الأقطاب الأقطاب الناعمة الإضافية من أسهل عزل فقاعات الأكسجين. يعمل الدكتور بيرك وزملاؤه الآن على مثل هذه الأفكار.
تختلف تقنية Sierra Space ، وهي عملية قاضية. في حالتهم ، عندما تحتوي الفقاعات التنظيمية على الأكسجين ، فإنها تفعل ذلك بحرية بدلاً من مستوى القطب. يقول السيد وايت إن هذا يعني أنه أقل عرضة للاحتقان.
مع التأكيد على قيمة الأكسجين لحملات القمر المستقبلية ، يقدر الدكتور بيرك أن رائد فضاء يتطلب الأكسجين الموجود في حوالي كيلوغرام أو ثلاثة من التنظيم يوميًا ، أي مستويات من اللياقة البدنية ونشاط رائد الفضاء.
ومع ذلك ، فإن نظام الدعم Lunar Life -Lock سيعيد إعادة تدوير الأكسجين من خلال رواد الفضاء. إذا كان الأمر كذلك ، فقط للحفاظ على اللاناريين على قيد الحياة ، فلن تكون هناك حاجة لاتخاذ الكثير من الإجراءات.
وأضاف الدكتور بيرك أن الاستخدام الحقيقي لتقنيات استخراج الأكسجين هو توفير وقود الصواريخ للمؤكسد ، والذي قد يلتزم بأبحاث الفضاء.

من الواضح أنه كلما زاد عدد الموارد على القمر ، كان ذلك أفضل.
يحتاج نظام الفضاء Sierra إلى زيادة الكربون ، على الرغم من أن الشركة تقول إنها يمكن أن تعيد تدوير معظمها بعد كل فترة من الأوكسجين التي تنتجها.
مع الزملاء ، طالب الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نظام التحليل الكهربائي التنظيمي المنصهرلإزالة الأكسجين والمعادن من تربة القمر.
وتقول: “إننا ننظر إليها حقًا من وجهة النظر هذه ، دعونا نحاول تقليل عدد المهام التي تم تقديمها إلى الحد الأدنى”.
عند تصميم نظامها ، حلت السيدة باتيل وزملاؤها المشكلة التي وصفها الدكتور بيرك: أن فصل فقاعات الأكسجين المصنوعة على قطب الجاذبية المنخفضة يمكن أن يعيق فصل الفقاعات. للتعامل مع هذا ، استخدموا “Sonicator” ، الذي يطير الفقاعات مع الموجات الصوتية للقضاء عليها.
تقول السيدة باتيل إنه في المستقبل ، يمكن للموارد التي تستخرج الآلات على القمر الحصول على الحديد أو التيتانيوم أو الليثيوم ، على سبيل المثال. يمكن أن تساعد هذه المواد رواد الفضاء الذين يعيشون على سطح القمر مع قطع الغيار المطبوعة ثلاثية الأبعاد لقاعدة القمر أو مكونات بديلة من المركبات الفضائية التالفة.
فعالية تنظيم القمر لا تتوقف هنا. تلاحظ السيدة باتيل أنها ، في تجارب منفصلة ، قامت بتنظيم اصطناعي وصنعت موادًا صعبة ، سوداء ، شبيهة بالزجاج.
عمل هو وزملاؤه في الطريق لتحويل هذه المادة إلى لبنة قوية جوفاء ، والتي قد تكون مفيدة لبناء هيكل على القمر. يوكي أسود، يقول. ولم لا؟