برای زندگی بر روی ماه، باید اکسیژن آن را استخراج کنیم

منتشر شده در analyticsinsight به تاریخ ۱۵ ژانویه ۲۰۲۲لینک منبع To live on the Moon, we need to extract its oxygenهمراه با پیشرفت در اکتشاف فضا، ما اخیرا زمان و پول زیادی را صرف تکنولوژی‌هایی کرده‌ایم که امکان استفاده موثر از منابع فضایی را فراهم می‌کنند. و در خط مقدم این تلاش‌ها تمرکز شدید لیزر بر روی پیدا کردن بهترین راه برای تولید اکسیژن بر روی ماه بوده‌است.در ماه اکتبر، آژانس فضایی استرالیا و ناسا قراردادی برای ارسال یک مریخ‌نورد ساخت استرالیا به ماه تحت برنامه آرتمیس، با هدف جمع‌آوری سنگ‌های ماه که در نهایت می‌توانند اکسیژن قابل تنفس را در ماه فراهم کنند، امضا کردند.اگرچه ماه اتمسفر دارد، اما بسیار نازک است و اغلب از هیدروژن، نئون و آرگون تشکیل شده‌است. این نوع ترکیب گازی نیست که بتواند پستانداران وابسته به اکسیژن مانند انسان را حفظ کند.گفته می‌شود، در واقع مقدار زیادی اکسیژن روی ماه وجود دارد. فقط به شکل گاز نیست. در عوض، در داخل ریگولیت به دام افتاده‌است -لایه صخره و گرد و غبار زیبایی که سطح ماه را پوشش می‌دهد. اگر ما بتوانیم اکسیژن را از ریگولیت استخراج کنیم، آیا برای حمایت از زندگی انسان بر روی ماه کافی خواهد بود؟وسعت اکسیژناکسیژن می‌تواند در بسیاری از مواد معدنی موجود در زمین اطراف ما یافت شود. و ماه اغلب از همان سنگ‌هایی که بر روی زمین خواهید یافت، تشکیل شده‌است (هرچند با مقدار کمی مواد بیشتر که از شهاب‌سنگ‌ها می‌آید).مواد معدنی مانند سیلیس، آلومینیوم، آهن و اکسیده‌ای منیزیم بر چشم‌انداز ماه تسلط دارند. همه این مواد معدنی حاوی اکسیژن هستند اما نه به شکلی که شش‌ها بتوانند به آن دسترسی داشته باشند.بر روی ماه، این مواد معدنی به شکل‌های مختلفی از جمله سنگ سخت، گرد و غبار، شن و ماسه و سنگ‌هایی که سطح را پوشش می‌دهند، وجود دارند. این ماده در نتیجه برخورد شهاب‌سنگ‌ها با سطح ماه در طول هزاران سال ایجاد شده‌است.برخی افراد لایه سطحی ماه را خاک قمری می‌نامند، اما من به عنوان یک دانشمند خاک، در استفاده از این اصطلاح مردد هستم. خاک همان طور که می‌دانیم چیز جادویی زیبایی است که فقط روی زمین اتفاق می‌افتد. این توسط مجموعه وسیعی از ارگانیسم‌ها ایجاد شده است که در طول میلیون‌ها سال بر روی ماده اصلی خاک - سنگ‌لیت، مشتق شده از سنگ سخت - کار می‌کنند.نتیجه، ماتریسی از مواد معدنی است که در سنگ‌های اصلی وجود ندارند. خاک زمین با ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل‌توجهی ترکیب شده‌است. در همین حال، مواد روی سطح ماه به شکل اصلی و دست‌نخورده خود دوباره به حالت اولیه خود باز می‌گردند.یک ماده وارد می‌شود، دو ماده خارج می‌شوندسنگ ماه از تقریبا ۴۵٪ اکسیژن تشکیل شده‌است. اما آن اکسیژن به شدت به مواد معدنی ذکر شده در بالا متصل است. برای جدا کردن این پیوندهای قوی، ما باید انرژی داشته باشیم.اگر در مورد الکترولیز بدانید، ممکن است با این موضوع آشنا باشید. در زمین، این فرآیند معمولا در تولید استفاده می‌شود، مانند تولید آلومینیوم. جریان الکتریکی از طریق یک شکل مایع از اکسید آلومینیوم (که معمولا آلومینا نامیده می‌شود) از طریق الکترودها عبور داده می‌شود تا آلومینیوم را از اکسیژن جدا کند.در این مورد، اکسیژن به عنوان محصول جانبی تولید می‌شود. در ماه، اکسیژن محصول اصلی خواهد بود و آلومینیوم (یا دیگر فلزات) استخراج‌شده یک محصول جانبی بالقوه مفید خواهد بود.این یک روند بسیار ساده است، اما یک شرط وجود دارد: بسیار تشنه انرژی است. برای پایدار بودن، باید توسط انرژی خورشیدی یا دیگر منابع انرژی موجود بر روی ماه حمایت شود.استخراج اکسیژن از ریگولیت‌ها نیز به تجهیزات صنعتی قابل‌توجهی نیاز دارد. ما باید ابتدا اکسید فلز جامد را به فرم مایع تبدیل کنیم، چه با اعمال گرما و چه با حرارت ترکیب‌شده با حلال‌ها و یا الکترولیت‌ها. ما فن‌آوری انجام این کار را بر روی زمین داریم، اما حرکت این دستگاه به سمت ماه -و تولید انرژی کافی برای اجرای آن- یک چالش بزرگ خواهد بود.اوایل سال جاری، خدمات راه‌اندازی فضا در بلژیک اعلام کرد که در حال ساخت سه رآکتور آزمایشی برای بهبود فرآیند ساخت اکسیژن از طریق الکترولیز است. آن‌ها انتظار دارند که این فن‌آوری را تا سال ۲۰۲۵ به عنوان بخشی از ماموریت بهره‌برداری از منابع در محل آژانس فضایی اروپا (ISRU) به ماه بفرستند.ماه چقدر اکسیژن می‌تواند فراهم کند؟گفته می‌شود، وقتی ما موفق به انجام آن شویم، ماه واقعاً چقدر اکسیژن می‌تواند تحویل دهد؟ خوب، خیلی زیاد، همانطور که معلوم شد.اگر ما اکسیژن متصل به مواد سنگی سخت عمیق ماه را نادیده بگیریم -و فقط ریگولیت را در نظر بگیریم که به راحتی در سطح قابل‌دسترسی است- می‌توانیم برخی برآوردها را انجام دهیم.هر متر مکعب از ریگولیت ماه به طور متوسط شامل ۱.۴ تن مواد معدنی از جمله حدود ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن است. ناسا می‌گوید انسان‌ها باید روزانه ۸۰۰ گرم اکسیژن تنفس کنند تا زنده بمانند. بنابراین ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن یک فرد را حدود دو سال زنده نگه می‌دارد (یا فقط بیشتر از آن).حال فرض کنید که متوسط عمق رگرسیون روی ماه حدود ده متر است، و ما می‌توانیم تمام اکسیژن را از این استخراج کنیم. این بدان معنی است که ده متر بالای سطح ماه، اکسیژن کافی را برای حمایت از هر هشت میلیارد انسان روی زمین برای جایی در حدود ۱۰۰۰۰۰ سال فراهم می‌کند.این همچنین به این بستگی دارد که ما چگونه به طور موثر موفق به استخراج و استفاده از اکسیژن شدیم. صرف نظر از این، این رقم بسیار شگفت انگیز است!با این حال، ما اینجا روی زمین خیلی خوب هستیم. و ما باید هر کاری که می‌توانیم برای حفاظت از سیاره آبی -و به خصوص خاک آن- انجام دهیم که به حمایت از تمام زندگی زمینی بدون تلاش ما ادامه می‌دهد.این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.