نخستین استخراج خودکار اکسیژن از خاک ماه رقم خورد
شرکت خصوصی سیرا اسپیس موفق شد، اولین استخراج خودکار اکسیژن از خاک شبیه‌سازی شده ماه را عملیاتی کند؛ این شرکت پس از توسعه این فناوری، قادر به تولید مقادیر زیادی اکسیژن خواهد بود که به ناسا کمک می‌کند تا به یکی از اهداف اصلی برنامه آرتمیس که ایجاد شرایط حضور دائمی انسان در ماه است، دست یابد.
دانشمندان ناسا در سال ۲۰۲۳ با موفقیت توانستند اکسیژن را از خاک شبیه‌سازی شده ماه در شرایط خلا استخراج کنند و استفاده از منابع در سطح ماه را برای کمک به فضانوردان آینده ممکن کنند؛ اکنون شرکت فضایی خصوصی سیرا اسپیس (Sierra Space) در آمریکا، موفق شده این فرآیند را خودکار کند و با آزمایش موفقیت‌آمیز راکتور تولید اکسیژن کربوترمال (Carbothermal) خود در مرکز فضایی جانسون ناسا (Johnson Space Center) اولین استخراج خودکار اکسیژن از خاک را در محیطی شبیه‌سازی شده به ماه رقم زند؛ این نوآوری، توسعه فناوری‌های فضایی برای حمایت از حیات فراتر از زمین برجسته می‌کند.
تام وایس (Tom Vice)، مدیرعامل شرکت سیرا اسپیس، می‌گوید: «در آینده، توسعه فناوری و سامانه‌های اصلی که اکسیژن را در آن محیط ایجاد می‌کنند با استفاده از منابع طبیعی محلی آغاز می‌شود.»
موفقیت با خاک شبیه‌سازی شده ماه
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 اوت۲۰۲۴، مهندسان شرکت سیرا اسپیس به مدت دو هفته در یک محفظه خلا 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.
رگولیت ماه، ماده‌ای متشکل از سنگ‌ریزه، قطعات معدنی، شیشه‌های آتشفشانی و برخوردی و اجزای عجیب و غریبی به نام «چسباننده» است که فقط در ماه یافت می‌شود؛ این ماده روی سطح ماه و در جو رقیق آن وجود دارد و گاهی اوقات به عنوان خاک ماه نیز شناخته می‌شود.
سامانه 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؛ این آزمایش موفقیت‌آمیز تایید می‌کند که فناوری‌ها و تکنیک‌های استخراج اکسیژن این شرکت موثر هستند و می‌توانند روی سطح واقعی ماه کار کنند.
شاون باکلی (Shawn Buckley)، معاون رئیس سیرا اسپیس، می‌گوید: «این تلاش‌ها تایید کرد که فناوری سخت‌افزار ما به سطح شش آمادگی (TRL-6) رسیده است و ظرفیت لازم را دارد که بتوان آن را به عنوان یک نمایشگر فناوری در ماموریت پرواز به ماه گنجاند.»
نقطه عطف فناوری‌های ماه
آزمایشات راکتور تولید اکسیژن کربوترمال سیرا اسپیس در دمای بین منفی ۴۵ درجه 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 و ناصاف و زاویه‌دار است) نیز وجود داشت.
سیرا اسپیس با استفاده از یک طرح دریچه در حال ثبت اختراع که نشان داده 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 تایید کرد که سامانه 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 سامانه می‌تواند فرآیند واکنش احیای کربوترمال را برای استخراج اکسیژن از مواد معدنی موجود در رگولیت انجام دهد و رگولیت پردازش شده را از سامانه خارج کند تا این فرآیند تکرار شود.
وایس می‌گوید: «سیرا اسپیس با فناوری پیشرفته که می‌تواند منبع قابل اعتمادی از اکسیژن در محل فراهم کند، آماده است نقش بالقوه‌ای در برنامه آرتمیس (Artemis) 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.
ناسا از طریق ماموریت‌های آرتمیس، اولین زن و اولین فرد رنگین پوست را بر روی سطح ماه فرود خواهد فرستاد و راه را برای حضور طولانی مدت بشر در کره ماه هموار می‌کند که به عنوان پله‌ای برای فضانوردان در راه رفتن به مریخ عمل می‌کند.