نخستین استخراج خودکار اکسیژن از خاک ماه رقم خورد

شرکت فضایی خصوصی «سیرا اسپیس» راکتور تولید اکسیژن کربوترمال(Carbothermal) خود را در مرکز فضایی جانسون ناسا با موفقیت آزمایش کرد و اولین استخراج خودکار اکسیژن از خاک شبیه‌سازی شده ماه را در محیطی شبیه به ماه رقم زد.

این پیشرفت، نوآوری این شرکت را در توسعه فناوری‌های فضایی برای حمایت از حیات فراتر از زمین برجسته می‌کند.

هنگامی که این فناوری توسعه پیدا کند، قادر به تولید مقادیر زیادی اکسیژن خواهد بود که به ناسا کمک می‌کند تا به یکی از اهداف اصلی برنامه آرتمیس که ایجاد اولین حضور دائمی انسان در ماه است، دست یابد.

ناسا از طریق ماموریت‌های آرتمیس، اولین زن و اولین فرد رنگین پوست را بر روی سطح ماه فرود خواهد آورد و راه را برای حضور طولانی مدت بشر در کره ماه هموار می‌کند که به عنوان پله‌ای برای فضانوردان در راهِ رفتن به مریخ عمل می‌کند.

تام وایس(Tom Vice) مدیرعامل شرکت سیرا اسپیس در بیانیه‌ای گفت: این آینده پایدار با توسعه فناوری و سیستم‌های اصلی که اکسیژن را در آن محیط ایجاد می‌کنند، با استفاده از منابع طبیعی محلی آغاز می‌شود.

موفقیت با خاک شبیه‌سازی شده ماه

دانشمندان ناسا در سال گذشته(۲۰۲۳) با موفقیت توانستند اکسیژن را از خاک شبیه‌سازی شده ماه در شرایط خلاء استخراج کنند و استفاده از منابع در محل را برای کمک به فضانوردان آینده برای مهار منابع روی سطح ماه ممکن کنند. اکنون «سیرا اسپیس» موفق شده این فرآیند را خودکار کند.

راکتور کربوترمال این شرکت، کار گرمایش و استخراج اکسیژن را انجام می‌دهد. سال‌هاست که کاهش حرارتی کربن روی زمین برای تولید فولاد و پنل‌های خورشیدی با حرارت دادن کربن دی‌اکسید یا کربن مونوکسید تا دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با هدف توسعه این فناوری در ماه اوت امسال، مهندسان شرکت «سیرا اسپیس» به مدت دو هفته در یک محفظه خلاء حرارتی در مرکز فضایی جانسون با یک شبیه‌ساز خاک ماه موسوم به رگولیت(regolith) کار کردند. این امر به سخت افزار اجازه داد تا محیط را شبیه به منطقه قطب جنوبی ماه که پر از یخ‌آب‌ است، در نظر بگیرد.

سیستم «سیرا اسپیس» تمام مراحل پردازش رگولیت و واکنش احیای کربوترمال را به صورت خودکار انجام داد که اکسیژن را از مواد معدنی موجود در شبیه‌ساز رگولیت، تحت فشار و دمای ماه آزاد می‌کند.

به گفته این شرکت، این آزمایش موفقیت آمیز تایید می‌کند که فناوری‌ها و تکنیک‌های استخراج اکسیژن «سیرا اسپیس» موثر هستند و می‌توانند روی سطح واقعی ماه کار کنند.

شاون باکلی(Shawn Buckley) معاون رئیس «سیرا اسپیس» می‌گوید: این تلاش‌ها تأیید کرد که فناوری سخت‌افزار ما به سطح شش آمادگی یا TRL-6 رسیده است، به این معنی که بلوغ لازم را دارد که می‌توان آن را به عنوان یک نمایشگر فناوری در مأموریت پرواز به ماه گنجاند.

نقطه عطف فناوری‌های ماه

آزمایشات راکتور تولید اکسیژن کربوترمال «سیرا اسپیس» در دمای بین منفی ۴۵ درجه سانتیگراد تا ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد انجام شد.

جدا از مشکلات کار در دماهای زیر صفر تا فراتر از نقطه جوش گدازه، فراهم کردن شرایطی برای کار کردن سخت افزار مورد نیاز برای انتقال رگولیت مصنوعی (ماده‌ای که فاقد فرآیندهای هوازدگی زمینی است و بنابراین بسیار ناصاف و زاویه‌دار است) نیز وجود داشت.

«سیرا اسپیس» با استفاده از یک طرح دریچه در حال ثبت اختراع که نشان داده شده است برای بیش از ۱۰ هزار چرخه کار می‌کند، گازهای داخل راکتور را با موفقیت حبس و اصطلاحا آب‌بندی کرد و ذرات بالقوه مضر را با سخت افزار مدیریت کرد.

این آزمایش تأیید کرد که سیستم «سیرا اسپیس» قادر است رگولیت ارسال شده توسط یک بازوی رباتیک یا ماه‌نورد را مدیریت کند و به طور خودکار آن را به محفظه واکنش منتقل کند.

سپس این سیستم می‌تواند فرآیند واکنش احیای کربوترمال را برای استخراج اکسیژن از مواد معدنی موجود در رگولیت انجام دهد و رگولیت پردازش شده را از سیستم خارج کند تا این فرآیند تکرار شود.

وایس گفت: «سیرا اسپیس» با فناوری پیشرفته که می‌تواند منبع قابل اعتمادی از اکسیژن در محل فراهم کند، آماده است نقش بالقوه‌ای در برنامه آرتمیس ناسا و سایر ابتکارات با هدف ایجاد حضور دائمی انسان در سطح ماه ایفا کند.

منابعی مانند اکسیژن، از اجزای ضروری هستند، زیرا در عین حال که برای تنفس استفاده می‌شوند، می‌توانند به عنوان پیشران نیز مورد استفاده قرار گیرند.

این فناوری استخراج اکسیژن، بازی را تغییر می‌دهد، زیرا امکان اکتشاف فضایی مقرون به صرفه را فراهم می‌کند که هزینه ماموریت‌های بعدی مریخ را کاهش می‌دهد و حضور پایدار در ماه را امکان‌پذیر می‌کند.

هدف اصلی این شرکت ایجاد چارچوبی برای پی‌ریزی زیرساخت تجاری در ماه است که شامل فناوری موتور هیدروژن-اکسیژن، بازیافت شیمیایی، استخراج اکسیژن و ذخیره‌سازی الکتریکی می‌شود.