تكنولوجيا

ربما يكون العلماء الأمريكيون قد حلوا مشكلة إنتاج الأكسجين في الفضاء

على الرغم من وجود أكسجين في الفضاء ،الجزء الرئيسي منه غير موجود في الشكل الذي استخدمناه للتنفس - الأكسجين الجزيئي ، أو O2. أعلن خبراء من Caltech (Caltech) أنهم قاموا بإنشاء مفاعل يسمح بتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين جزيئي ، والذي لا يمكن أن يساعد في المستقبل فقط في مكافحة تغير المناخ على الأرض ، ولكن أيضًا إنشاء إنتاج الأكسجين في الفضاء. جاء ذلك في مقال نشرته مجلة Nature Communications.

كيف تنتج الأكسجين في الفضاء؟

نقص الأكسجين هو واحد من أهمعقبات في تطوير الفضاء السحيق. الأرض هي المكان الوحيد الذي تكون فيه كميات هذا الغاز كافية لبقاء الجنس البشري ، ولكن الحاجة إلى أخذ احتياطيات كبيرة من هذا العنصر الحيوي إلى رحلات الفضاء الطويلة ستكون مهمة باهظة الثمن ومكلفة للغاية. على سبيل المثال ، في محطة الفضاء الدولية نفسها ، يتم تزويد مصدر الأكسجين بتجربة التحليل الكهربائي للماء (تحلله إلى هيدروجين وأكسجين). يتم ذلك على محطة الفضاء الدولية بواسطة نظام الإلكترون ، الذي يستهلك 1 كجم من المياه للشخص الواحد في اليوم. يتم أيضًا تجديد مخازن الأوكسجين من وقت لآخر أثناء بعثات الشحن إلى المحطة المدارية. هناك رأي مفاده أنه عندما تبدأ عملية إعادة تشكيل المريخ ، سيصبح التحليل الكهربائي إحدى طرق إنتاج الأكسجين لمستعمري المريخ ، لكن البشرية لا تملك مثل هذه التقنيات بعد ، لذلك من السابق لأوانه التفكير فيه.

لذلك ، قرر علماء من Caltech العثور داخلبحثه هو طريقة مختلفة لإنتاج الأكسجين. في النهاية ، توصلوا إلى إنشاء مفاعل ، ببساطة ، يأخذ ويزيل من صيغة CO2 (ثاني أكسيد الكربون) C (الكربون) ، وترك الأكسجين فقط. وجد الباحثون أنه إذا قمت بتسريع جزيئات ثاني أكسيد الكربون وضربها على الأسطح الخاملة ، مثل رقائق الذهب ، فيمكن تقسيمها إلى أكسجين جزيئي وكربون ذري.

يقول العلماء أن مفاعلها يعمل فيمبدأ تسريع الجسيمات. أولاً ، يتم تأين جزيئات ثاني أكسيد الكربون الموجودة فيه ، ثم تسريعها بواسطة المجال الكهرومغناطيسي ، ثم تصطدم بالسطح الذهبي. في النموذج الحالي ، يكون التثبيت منخفضًا للغاية: لكل 100 جزيء من ثاني أكسيد الكربون ، يكون قادرًا على الإنتاج حسب ترتيب واحد أو جزيئين من الأكسجين الجزيئي. ومع ذلك ، يشير الباحثون إلى أن مفاعلهم قد أثبت أن مفهوم إنتاج الأكسجين هذا ممكن بالفعل ويمكن أن يصبح قابلاً للتطوير في المستقبل.

شرح الباحثون أن رد فعل مماثليمكن أن يحدث إنتاج الأكسجين في الفضاء بشكل طبيعي. بدأ تطوير المفهوم بمحاولة لشرح الاكتشاف غير المتوقع للأكسجين الجزيئي على المذنبات. بعد اكتشاف المركبة الفضائية Rosetta غازًا يفر من سطح المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko ، افترض العلماء في البداية أن هذا الأكسجين كان في حالته المجمدة لمليارات السنين ، في الواقع منذ تكوين النظام الشمسي ، أي لمدة تقارب 4 ، 6 مليار سنة. لكن هذه الفرضية لا تزال مثيرة للجدل إلى حد كبير ، حيث أن مثل هذا الأكسجين الجزيئي "المجمد" يجب أن يكون له إمكانات كيميائية عالية جدًا وأن يدخل في تفاعلات مع مكونات أخرى من المادة الكوميتية ، وفقًا لعدد من العلماء.

ومع ذلك ، في عام 2017 ، اقترح فريق Koltehaتفسير آخر. لفت الأستاذ في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وأخصائي الهندسة الجزيئية كونستانتينوس جيابيس الانتباه إلى التفاعلات الكيميائية التي تحدث على سطح المذنب 67P / Churyumov-Gerasimenko ، لأنها بدت مشابهة له تمامًا لتلك التفاعلات التي درسها في المختبر لأكثر من 20 عامًا. اقترح العالم أن الآلية المدروسة جيدًا ، والتي تتألف من حقيقة أن الأكسجين الذري لمادة مذنب تتحول إلى أكسجين جزيئي تحت تأثير جزيئات الماء التي تقصف السطح ، والتي تحتوي أيضًا على ذرة أكسجين واحدة ، قابلة للتطبيق جيدًا في الفيزياء الفلكية لشرح البيانات التي حصل عليها علماء بعثة روزيت . هذا ألهم العلماء لتطوير مفاعل.

لماذا تنتج الأكسجين في الفضاء؟

في المستقبل ، يمكن استخدام المفاعلإنتاج الأكسجين لرواد الفضاء الذين سوف يطير إلى القمر ، المريخ وخارجها. على الأرض ، يمكن أن يكون التثبيت المماثل ، مع مراعاة المقياس ، مفيدًا للغاية ، لأنه يمكن أن يقلل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الجو ويحوله إلى أكسجين ، مما يساعد في مكافحة تغير المناخ العالمي. ومع ذلك ، يلاحظ العلماء أن المرحلة العملية لتركيبها ليست جاهزة بعد.

هل هذا هو الجهاز النهائي؟ لا. هل يمكن لهذا الجهاز حل المشكلة مع المريخ؟ لا. علق كونستانتينوس جابيس ، رئيس مشروع بحثي ، على الرغم من ذلك ، فقد أثبت هذا الجهاز مفهومًا تم اقتراحه مسبقًا بدا مستحيلًا.

يمكنك مناقشة الأخبار من خلال Telegram-chat.