مقالات علمی و پژوهشی
آیا کره ماه برای ۸ میلیارد نفر اکسیژن کافی دارد؟
این روزها در کنار پیشرفتها در اکتشاف فضا، شاهد سرمایهگذاری کلان در بخش فناوریهایی هستیم که میتوانند امکان استفاده مؤثر را از منابع فضایی فراهم کنند و درخط مقدم این تلاشها تمرکز لیزری بریافتن بهترین راه برای تولید اکسیژن در کره ماه است.
این روزها در کنار پیشرفتها در اکتشاف فضا، شاهد سرمایهگذاری کلان در بخش فناوریهایی هستیم که میتوانند امکان استفاده مؤثر را از منابع فضایی فراهم کنند و درخط مقدم این تلاشها تمرکز لیزری بریافتن بهترین راه برای تولید اکسیژن در کره ماه است.
به گزارش پایگاه اینترنتی singularityhub، سازمان فضایی استرالیا و سازمان فضایی آمریکا (ناسا) در ماه اکتبر، قراردادی برای ارسال یک مریخ نورد ساخت استرالیا به ماه تحت برنامه آرتمیس با هدف جمعآوری سنگهای ماه که در نهایت میتوانند اکسیژن قابل تنفس را در این سیاره فراهم کنند، امضا کردند.
اگرچه ماه جو دارد، اما بسیار نازک است و بیشتر از هیدروژن، نئون و آرگون تشکیل شده است. این نوع مخلوط گازی قادر به حفظ پستانداران وابسته به اکسیژن مانند انسان نیست.
این در حالی است که گفته می شود اکسیژن زیادی در ماه وجود دارد اما فقط به شکل گازی نیست. در عوض در داخل سنگ پوشه یا «رِگولیت» به دام افتاده است؛ سنگ پوشه یا رِگولیت لایه ای از سنگ و غبار ریز است که سطح ماه را می پوشاند اما اگر بتوانیم اکسیژن را از سنگ پوشه استخراج کنیم، آیا این اکسیژن برای حمایت از حیات انسان در ماه کافی است؟
وسعت اکسیژن
اکسیژن را می توان در بسیاری از مواد معدنی موجود در اطراف زمین یافت. کره ماه نیز بیشتر از همان سنگ هایی ساخته شده است که در زمین یافت می شود (اگرچه با مقدار کمی بیشتر از موادی که از شهاب ها به دست آمده است).
مواد معدنی مانند سیلیس، آلومینیوم و اکسیدهای آهن و منیزیم در زمین ماه غالب هستند. همه این مواد معدنی حاوی اکسیژن هستند اما نه به شکلی که ریههای ما به آن دسترسی دارند.
در سیاره ماه، این کانی ها به اشکال مختلف از جمله سنگ سخت، غبار، شن و سنگ هایی که سطح را می پوشانند، وجود دارند. این ماده نتیجه برخورد شهاب سنگ ها به سطح ماه در طول هزاره های بی شمار است.
برخی مردم لایه سطحی ماه را «خاک» قمری می نامند، اما محققان خاک در استفاده از این اصطلاح مردد هستند. خاک، ماده بسیار جادویی است که فقط روی زمین وجود دارد و توسط مجموعه وسیعی از ارگانیسمها ایجاد شده است که در طول میلیونها سال روی ماده اصلی خاک یعنی سنگگلیت، مشتق شده از سنگ سخت فعالیت میکنند. نتیجه، ماتریسی از مواد معدنی است که در سنگ های اولیه (زمین) وجود نداشتند.
خاک زمین با ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی قابل توجهی آغشته است. این در حالی است که مواد روی سطح ماه اساساً سنگ پوشه به شکل اصلی و دست نخورده آن هستند.
یک ماده وارد می شود، دو ماده خارج می شود
سنگ پوشه یا رگولیت در ماه تقریباً از ۴۵ درصد اکسیژن تشکیل شده است اما این اکسیژن به مواد معدنی که در بالا ذکر شده به شدت متصل است، برای از هم پاشیدن این پیوندهای قوی باید انرژی بگذاریم.
اگر اطلاعاتی در مورد الکترولیز داشته باشیم، ممکن است با این فرایند آشنا باشیم. روی زمین از الکترولیز معمولاً در فرایند تولید، مانند تولید آلومینیوم استفاده می شود. در این فرایند، جریان الکتریکی از شکل مایع اکسید آلومینیوم (که معمولاً آلومینا نامیده می شود) ازطریق الکترودها عبور می کند تا آلومینیوم را از اکسیژن جدا کند.
در این حالت، اکسیژن به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود اما در ماه، اکسیژن محصول اصلی و آلومینیوم (یا فلز دیگر) استخراج شده یک محصول جانبی بالقوه مفید خواهد بود. این یک فرایند کاملاً ساده است، اما نکته این است که به انرژی زیادی نیاز دارد بنابراین برای پایدار بودن این فرایند لازم است از انرژی خورشیدی یا دیگر منابع انرژی موجود در ماه پشتیبانی شود.
از سوی دیگر استخراج اکسیژن از سنگ پوشه به تجهیزات صنعتی قابل توجهی نیز نیاز دارد. به طوری که ابتدا باید اکسید فلز جامد را یا با اعمال گرما یا گرمای ترکیب شده با حلال ها یا الکترولیت ها به شکل مایع تبدیل کرد البته فناوری انجام این کار روی زمین وجود دارد اما انتقال این دستگاه به ماه و تولید انرژی کافی برای راه اندازی آن یک چالش بزرگ خواهد بود.
اوایل سال جاری میلادی، یک شرکت استارتاپی به نام « خدمات برنامه های فضایی» که در بلژیک مستقر است، اعلام کرد که در حال ساخت سه راکتور آزمایشی برای بهبود فرآیند تولید اکسیژن از طریق الکترولیز است. آنها انتظار دارند تا سال ۲۰۲۵، این فناوری را به عنوان بخشی از مأموریت استفاده از منابع درجا (ISRU) آژانس فضایی اروپا به ماه ارسال کنند.
ماه چقدر می تواند اکسیژن تامین کند؟
زمانی که انسان موفق به استخراج اکسیژن در سطح ماه شود این سوال مطرح می شود که این کره واقعا چقدر اکسیژن می تواند ارایه دهد؟
اگر اکسیژن موجود در مواد موجود در سنگ سخت در اعماق ماه را نادیده بگیریم - و فقط سنگ پوشه که دسترسی به آن راحت است را در نظر بگیریم، میتوانیم به تخمینهایی دست پیدا کنیم.
هر متر مکعب سنگ پوشه در ماه به طور متوسط حاوی ۱.۴ تن مواد معدنی از جمله حدود ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن است. ناسا می گوید انسان برای زنده ماندن نیاز به تنفس حدود ۸۰۰ گرم اکسیژن در روز دارد بنابراین ۶۳۰ کیلوگرم اکسیژن، یک فرد را برای حدود ۲ سال (یا کمی بیشتر) زنده نگه می دارد.
حال فرض کنیم که عمق متوسط سنگ پوشه در ماه حدود ۱۰ متر است و میتوانیم تمام اکسیژن را از آن استخراج کنیم، این بدان معناست که ۱۰ متر بالای سطح ماه اکسیژن کافی برای پشتیبانی از تمام هشت میلیارد انسان روی زمین را برای حدود ۱۰۰ هزار سال فراهم می کند.
البته این رقم همچنین به این بستگی دارد که چگونه به طور مؤثری اکسیژن را استخراج کرده و از آن استفاده کنیم. صرف نظر از این، این رقم بسیار شگفت انگیز است!
با این حال ما از اکسیژن کافی روی زمین برخوردار هستیم و باید هر کاری که می توانیم برای محافظت از این سیاره آبی و به ویژه خاک آن که حتی بدون تلاش ما از تمام حیات زمینی حمایت می کند، انجام دهیم.
این مقاله در نشریه The Conversation بازنشر شده است.
مطالب مرتبط
- آموزش مقاله نویسی
- پروپوزال چیست؟ راهنمای نوشتن پروپوزال
- پروپوزال (Proposal) چیست؟ ساختار و محتوای هر قسمت
- پروپوزال چیست و چگونه میشود یک پروپوزال خوب نوشت؟
- انجام پایان نامه کارشناسی ارشد و رساله دکتری(3)
- مقاله علمی نقد دیدگاه ابن عربی
- نقش قرآن در پایه گذاری علم لغت
- مقاله علمی نهجالبلاغه و نقد تاریخی
تگها
مطالب پربیننده
- چگونه تشخیص دهیم یک تصویر با هوش مصنوعی ساخته شده؟
- آموزش کامل تهیه سبزه عید با تخم شربتی
- کاهش وزن علمی و بدون برگشت
- چگونه میتوان از اینستاگرام، تیکتاک و گوشیهای همراه فاصله گرفت؟
- کمبود چه مواد غذایی باعث افزایش ابتلا به افسردگی میشود؟
- چطور مامان بابای خودمان باشیم؟
- مادران تلفنهمراه خود را به کودکشان بدهند یا خیر؟
- چرا مردان در بیان احساسات خود موفق نیستند؟
- آیا در برزخ، شفاعت وجود دارد؟
- "همای سعادت" اسطوره یا واقعیت؟!
- گیاهانی که استرس خانه و محل کار را کاهش میدهند
- سیگارهای الکترونیک یک جایگزین توهم زا
- سونامی سالمندی، بحران پیش روی کشور
- درباره خانه عباسیان، شاهکار معماری ایران در کاشان
- درباره قنات بلده فردوس؛ بیبدیل در دل کویر
- درباره شغاب، گورستان دلاوران در بوشهر
- کاخ خسرو کرمانشاه؛ شکوهی به جا مانده از دوران ساسانی
- درباره پل ساسانی دزفول، کهنترین پل آجری جهان
- چگونه سینمای ایران به رکورد فروش ۱۰۰۰ میلیارد تومان رسید؟
- لذتبخشترین نماز
- درباره تذهیب و انواع آن
- چقدر برای شریک زندگیمان وقت بگذاریم؟
- مواد غذایی موثر در بهبود علائم یائسگی
- حضرت زهرا (س) و تاکید روی آموزش علم
- هشدار؛ چه پیامکهایی را باز نکنید
- اسانسهای دافع اضطراب را بشناسیم
- حضرت زهرا (س)، الگوی بیبدیل یک زن مسلمان
- درمان تورم کف و قوزک پا
- معرفی غذاهای سنتی ایرانی در شب یلدا همراه با تصاویر
- نحوه آموزش صبر و بردباری به کودکان
- قوانین کلاس و مدرسه
- قالب آماده و زیبای پاورپوینت(15)
- ۵ فیلم که همه زنان ایرانی باید تماشا کنند
- شعار سال ۱۴۰۱ «سال تولید، دانشبنیان و اشتغالآفرین»
- قالب زیبای پاورپوینت برای ارائه پروپوزال و دفاع رساله دکترا
- قالب پاورپوینت کادر دار زیبا
- قالب پاورپوینت گرافیکی و طرح دار زیبا
- قالب پاورپوینت گرافیکی زیبا
- رنگ چشم هایتان درباره شما و اجدادتان چه می گوید؟
- قالب پاورپوینت گرافیکی جالب
- نمونه تدریس درس اول هدیه آسمان پنجم
- پورنوگرافی چیست و چه اثری بر مغز و رابطه جنسی دارد؟
- اندکی درباره درسپژوهی
- کتاب پسری که جادویی شد
- همه زائران سلطان
- قالب پاورپوینت
- معرفی کتاب
- دوستی با کتاب
- قالب پاورپوینت گرافیکی
- درباره محسن رضایی
- معرفی کتاب
- کتاب راهنمای کامل Interaction access
- درباره امیر کبیر
- کتاب پیوند زخم خورده
- کتاب آموزش علیه آموزش
- درباره فخرالدین عراقی
- خلاصه کتاب سواد بصری
- درباره محسن مهر علیزاده
- تورم به کدام سو میرود؟
- طغیان سرخک