“ناسا” تنجح في إنتاج الأكسجين على كوكب المريخ باستعمال “مفاعلات البلازما”
في العام الماضي ، حققت وكالة ناسا شيئًا كان كتاب الخيال العلمي يحلمون به منذ عقود: لقد خلقت الأكسجين على المريخ. حوَّل جهاز بحجم الميكروويف مُلحق بمركبة بيرسفيرنس الجوالة التابعة للوكالة ثاني أكسيد الكربون إلى 10 دقائق من الأكسجين القابل للتنفس. الآن ، يقول الفيزيائيون إنهم توصلوا إلى طريقة لاستخدام حزم الإلكترون في مفاعل البلازما لإنتاج المزيد من الأكسجين ، ربما في حزمة أصغر.
يقول مايكل هيشت ، العالم التجريبي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، إن هذه التقنية قد لا تساعد رواد الفضاء يومًا ما على التنفس على الكوكب الأحمر فحسب ، بل قد تكون أيضًا وسيلة لتوليد الوقود والأسمدة. لكن Hecht ، الذي يقود أداة المركبات الجوالة لصنع الأكسجين ، يقول إن النهج الجديد لا يزال يواجه عددًا من التحديات التي يجب التغلب عليها قبل أن يتمكن من الوصول إلى جارنا الشمسي.
عندما هبطت المثابرة في فوهة جيزيرو في عام 2020 ، حملت تجربة استخدام موارد الأكسجين الموجودة في المريخ (MOXIE). يقوم الجهاز بسحب هواء المريخ وهو 95٪ من ثاني أكسيد الكربون. عن طريق ضخ تيار بين قطبين مشحونين بشكل معاكس في خلية كهروكيميائية ، يمكن لـ MOXIE تقسيم ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون وأيونات الأكسجين. ثم تتحد أيونات الأكسجين مع بعضها البعض لإنتاج غاز الأكسجين.
كانت التجربة دليلاً ناجحًا على المفهوم. ولكن لكي تعمل ، يحتاج MOXIE إلى الضغط على هواء المريخ وتسخينه – مما يتطلب أجزاء إضافية تستهلك الطاقة وتجعله ضخمًا.
اعتقد فاسكو جويرا ، الفيزيائي بجامعة لشبونة ، أن مفاعل البلازما قد يكون نهجًا أفضل. يمكن لشعاع من الإلكترونات ، مع تسارعه إلى مستوى طاقة معين ، تقسيم ثاني أكسيد الكربون إلى أيونات مكونة ، أو بلازما ، تمامًا مثل MOXIE.
علاوة على ذلك ، سيكون مفاعل البلازما مناسبًا تمامًا للغلاف الجوي للمريخ ، والذي يكون أرق بمئة مرة من الغلاف الجوي للأرض. يقول Guerra إن تكوين شعاع من الإلكترونات وتسريعها في الهواء الرقيق أسهل كثيرًا. “هناك ضغط مثالي لعملية البلازما” ، كما يقول. “المريخ بالضبط هذا الضغط الصحيح.”
في المختبر ، قام هو وزملاؤه بضخ الهواء المصمم لمطابقة ضغط وتركيب المريخ في أنابيب معدنية. على عكس MOXIE ، لم تكن هناك حاجة لضغط الهواء أو تسخينه. ومع ذلك ، من خلال إطلاق حزمة إلكترونية في غرفة التفاعل ، تمكنوا من تحويل حوالي 30٪ من الهواء إلى أكسجين.
لقد قدروا أن الجهاز يمكن أن ينتج حوالي 14 جرامًا من الأكسجين في الساعة: وهو ما يكفي لدعم 28 دقيقة من التنفس ، كما أفاد الفريق اليوم في مجلة الفيزياء التطبيقية.
يلاحظ هيشت أن فريق Guerra لا يزال بحاجة إلى حل بعض المشكلات العملية. للعمل على كوكب المريخ، سيحتاج جهاز البلازما إلى مصدر طاقة محمول ومكان لتخزين الأكسجين الذي ينتجه ، وكل ذلك يمكن أن يجعله – إن لم يكن أكبر – ضخمًا من جهاز MOXIE ، كما يقول.
إذا كانت وكالات الفضاء على استعداد لإنفاق ملايين الدولارات على تطويره – كما فعلت وكالة ناسا مع جهاز MOXIE – فإن نهج البلازما يمكن أن ينضج ، كما يقول هيشت. إنه يحب بشكل خاص كيف يمكن ضبط شعاع الإلكترون لتقسيم جزيئات الغلاف الجوي الأخرى ، مثل النيتروجين ، لإنتاج السماد. “لا حرج في تقنية البلازما بخلاف أنها أقل نضجًا [من جهاز MOXIE]” ، كما يقول.
