پژوهشگران «دانشگاه فناوری سوینبرن»(Swinburne) و «سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود»(CSIRO) در استرالیا با موفقیت در شرایط مشابه مریخ، آهن تولید کردند که راه را برای تولید فلز در خارج از زمین می‌گشاید. ایده تأسیس سکونتگاه‌هایی در مریخ، به خیال‌پردازی میلیاردرها، برنامه‌های فضایی دولتی و طرفداران اکتشافات فضایی منجر شده است.

به گزارش ثریا - به نقل از اس‌تی‌دی، با وجود این، ساخت چنین سکونتگاه‌هایی به مقادیر زیادی مصالح نیاز دارد و حمل و نقل همه آنها از زمین عملی نیست. ارسال «مریخ‌نورد استقامت»(Perseverance) ناسا با وزن یک تن به مریخ حدود ۲۴۳ میلیون دلار هزینه داشت. بنابراین، بدیهی است که برای ساخت سکونتگاه به منابع بسیار بیشتری لازم داریم و چالش اصلی این است که چگونه آنها را به دست آوریم؟

جواب این سؤال برای دکتر «ددی نابابان»(Deddy Nababan)، پژوهشگر فوق‌ دکتری در سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود و فارغ‌التحصیل دانشگاه فناوری سوینبرن، در خاک مریخ با نام «رگولیت»(regolith) نهفته است. نابابان گفت: ارسال فلزات به مریخ از زمین ممکن است عملی باشد، اما اقتصادی نیست. می‌توانید تصور کنید که هزاران تن فلز به مریخ ببرید؟ این امری غیرعملی است. در عوض، ما می‌توانیم از آنچه در مریخ موجود است، استفاده کنیم. این رویکرد «بهره‌برداری منبع درجا»(ISRU) نام دارد.

دانشمندان با موفقیت آهن را در شرایطی شبیه به مریخ تولید کردند 

«بهره‌برداری منبع درجا» رویکردی در اکتشافات فضایی برای جمع‌آوری، پردازش، ذخیره‌سازی و استفاده از موادی است که در دیگر اجرام آسمانی مانند ماه، مریخ، سیارک‌ها یافت شده یا تولید شده‌اند. این مواد جایگزین موادی می‌شوند که لازم است که از زمین به فضا برده شوند.

دکتر نابابان به دنبال «اخترمتالورژی»(astrometallurgy) است. این علم مربوط به ساخت فلزات در فضاست.

تولید فلزات خارج از زمین

مریخ همان طور که مشخص است، تمام مواد لازم را برای ساخت فلزات بومی دارد. این مواد شامل اکسیدهای غنی از آهن در رگولیت مریخ و کربن موجود در جو رقیق آن است که به عنوان عامل کاهنده عمل می‌کنند. پروفسور «اکبر راحمدانی»(Akbar Rhamdhani) اخترمتالورژیست دانشگاه سوینبرن با دکتر نابابان همکاری کرد تا این فرآیند را با شبیه‌ساز رگولیت آزمایش کند.

دانشمندان از یک شبیه‌ساز «رگولیت» استفاده کردند که مواد موجود در مریخ را شبیه‌سازی می‌کند

راحمدانی گفت: ما یک شبیه‌ساز با خواص بسیار مشابه با آنچه در «دهانه گیل»(Gale Crater) مریخ یافت می‌شود، انتخاب کردیم و آنها را روی زمین با شرایط شبیه‌سازی شده مریخ پردازش کردیم. این کار به ما اطلاعات خوبی می‌دهد مبنی بر این که این فرآیند چگونه در خارج از سیاره ما عمل خواهد کرد.

دهانه گیل، دهانه‌ای در نزدیکی بخش شمال غربی مریخ است که دمای آن تا منفی ۹۰ درجه سلسیوس پایین می‌آید.

شبیه‌ساز در یک محفظه با فشار سطح مریخ قرار گرفت و در دماهای بالا گرم شد. آزمایش‌ها نشان دادند که فلز آهن خالص در حدود ۱۰۰۰ درجه سلسیوس و آلیاژهای مایع سیلیکون-آهن در حدود ۱۴۰۰ درجه سلسیوس تولید می‌شوند. راحمدانی گفت: تمام فلزات در دماهای بالا، به یک قطره بزرگ تبدیل شدند. این قطره سپس می‌تواند از «سرباره مایع» به همان روش موجود روی زمین جدا شود.

این دو دانشمند بر ساخت فلزات با حداقل ضایعات تمرکز دارند؛ فرآیندی که طی آن، محصولات جانبی برای ساخت اقلام مفید استفاده می‌شوند.

 سرباره، ماده زایدی است که در فرآیند ذوب فلزات یا سنگ‌های معدنی به دست می‌آید.

اگر نمی‌توانید آن را به فضا ببرید، آن را بسازید

«بهره‌برداری منبع درجا» در اکتشافات فضایی، به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند، زیرا هر یک کیلوگرم ماده‌ای که با موشک پرتاب می‌شود، به هزینه و پیچیدگی یک مأموریت می‌افزاید. اگرچه هزینه‌های پرتاب به تدریج در حال کاهش است، اما مقیاس منابع مورد نیاز برای حمایت از اکتشافات انسانی همچنان بسیار زیاد است. با وجود این، پیشرفت‌های قابل توجهی در این زمینه صورت گرفته است.

تولید فلزات، گام بزرگ بعدی است. راحمدانی امیدوار است که آلیاژهای ساخته شده در مریخ را بتوان به عنوان پوسته برای خانه‌ها یا تأسیسات مطالعاتی و در ماشین‌آلات حفاری استفاده کرد. وی افزود: قطعاً چالش‌هایی وجود دارد. ما باید بهتر بفهمیم که این آلیاژها به مرور زمان چگونه عمل می‌کنند و البته، آیا این فرآیند را می‌توان در سطح مریخ بازسازی کرد یا خیر.

شبیه‌سازی «رگولیت» در کوره‌ای قرار می‌گیرد که شرایط مریخ را شبیه‌سازی و آهن تولید می‌کند 

این گروه پژوهشی به تازگی یک کارگاه چهار روزه را در رابطه با اخترمتالورژی در کره جنوبی برگزار کردند و بازخوردها امیدوارکننده بودند. آنها خاطرنشان کردند: ما شاهد علاقه زیادی در این زمینه در سطح جهانی بودیم، زیرا جهان درباره اکتشافات مریخ جدی است و برای عملی کردن آن، به متخصصانی در بسیاری از زمینه‌ها نیاز خواهیم داشت.

دکتر نابابان افزود: مزایای این مطالعه فراتر از کشف آن است. من امیدوارم که مطالعات آنها، رویکرد فلزسازی کارآمدتری را در زمین به دنبال داشته باشد و همچنین امیدوارم با انجام این کار بتوانم به توسعه اکتشافات فضایی کمک کنم و در نهایت برای زندگی انسان در زمین مفید باشم.

منبع : مریخ