یک آینه غول‌پیکر، کمی نور خورشید و در نهایت تله‌ای برای جمع‌آوری آب ممکن است تمام چیزهایی باشند که ما برای استخراج و تامین آب در سفر به مریخ به آن‌ها نیاز داریم.

اکتشاف‌های فضایی همواره با یک چالش بزرگ روبرو بوده‌اند؛ به دست آوردن منابع ضروری برای حفظ حیات در فضا و در وهله اول و مهم‌تر از هر چیز، در اختیار داشتن آب که دارایی گران‌بها و حیاتی برای بقای انسان در کیهان محسوب می‌شود.

در حالی که سازمان‌های فضایی و دانشمندان به جست‌وجویشان برای استفاده از منابع موجود در سیارات و مکان‌های دیگر در کیهان ادامه می‌دهند، اینک یک ایده مبتکرانه طرح شده است: استخراج حرارتی یخ‌ در اجسام سرد منظومه شمسی.

این مفهوم که جورج سوورز، متخصص منابع فضایی و استاد مهندسی مکانیک در دانشکده معادن کلرادو (سی‌اس‌ام) آن را پیشنهاد کرده است، می‌تواند راهی برای استفاده از انرژی خورشید باشد تا به کمک آن بتوان مقدار زیادی آب را از اجرام آسمانی استخراج کرد.

این مفهوم به طرز شگفت‌انگیزی ساده و در عین حال تحول‌آفرین است. مبنای کلی این طرح چیزی شبیه به استفاده از ذره‌بین برای هدایت نور خورشید به یک نقطه خاص است؛ شبیه به کاری که کودکان ممکن است انجام دهند.

تصور کنید یک قطعه یخ دارید. اگر آن را در خلا قرار دهید، به دلیل وجود نداشتن مولکول در خلا که دمای یخ را به خود بگیرد، مستقیما بدون طی مراحل آب شدن، از جامد به گاز تبدیل می شود اما اگر بتوانید با یک آینه غول‌پیکر نور خورشید را روی یخ هدایت کنید، گرمای نور خورشید می‌تواند باعث تصعید سریع‌تر یخ شود. سپس بخار آب تولیدشده از یخ تصعید‌شده را می‌توان جذب و به آب مایع تبدیل کرد.

یونیورس‌تودی در گزارشی که در همین زمینه منتشر کرد، می‌نویسد برای این کار به یک آینه بزرگ یا هلیوستات نیاز است که نور خورشید را هدایت می‌کند، به یک چادر غول‌پیکر که آب تصعیدشده را به دام می‌اندازد و همچنین یک سیستم حمل‌ونقل سرد که آب را هنگام فرار از آن سطح جذب می‌کند.

ماه: منبع امیدوارکننده‌ای برای استخراج آب

در حالی که مفهوم استخراج حرارتی آب در اجرام آسمانی مختلفی مانند مریخ، سیاره کوتوله سرس، و سیارک‌ها قابل‌استفاده است اما کره ماه امیدوارکننده‌ترین جا برای استخراج آب به نظر می‌رسد.

گمان می‌رود نواحی موسوم به «مناطق همیشه در سایه» ماه (پی‌اس‌آر)، حاوی مقدار زیادی آب‌اند و این باعث می‌شود این مناطق به مکان‌هایی ایده‌آل برای شروع استفاده از منابع فضا تبدیل شوند.

از جمله مزایای ماه در مقایسه با سایر اجرام آسمانی می‌توان به گرانش قابل کنترل آن، امکان استفاده از ماه‌نوردهای معمولی برای حمل‌ونقل یخ و همچنین نبود جو اشاره کرد. دلیل مورد آخر این است که وجود اتمسفر می‌تواند مانع انتقال انرژی حرارتی خورشیدی شود.

علاوه بر این، نزدیکی ماه به زمین آن را به هدفی جذاب برای ماموریت‌های اکتشاف و بهره‌برداری از منابع با استفاده از روش استخراج حرارتی تبدیل می‌کند.

چالش‌ها و مسیر روبه‌جلو

استخراج حرارتی مانند هر مفهوم پیشگام دیگری با چالش‌هایی مواجه است که باید پیش از اینکه به واقعیت تبدیل شود، به آن‌ چالش‌ها بپردازیم.

سوورز و تیم او طی آزمایش اثبات مفهومی با دو مشکل قابل‌توجه مواجه بودند. نخستین چالش مربوط به راه‌اندازی آزمایش بود که در آن، دستگاه خنک‌کننده با نیتروژن مایع بخش زیادی از حرارت موردنظر را جذب می‌کرد و این موضوع نیاز به ساخت یک محفظه آزمایش بزرگ‌تر را نشان می‌داد.

دومین چالش که از مورد نخست پیچیده‌تر است، به تشکیل یک لایه خشک‌شده روی سطح رگولیت یا همان سنگ‌پوشه طی فرایند تصعید مربوط می‌شود. این لایه خشک‌شده به شکل یک مانع حرارتی عمل می‌کند و مانع از خروج بخار آب از لایه‌های عمیق‌تر می‌شود.

به رغم این چالش‌ها، استخراج حرارتی از نظر تجاری پیشنهاد خوب و جذابی به نظر می‌رسد. تیم دکتر سوورز کل هزینه ساخت و اجرای عملیات استخراج آب در نواحی همیشه در سایه ماه را تقریبا ۸۰۰ میلیون دلار براورد می‌کند.

میزان بازده داخلی سبب می‌شود که این پروژه عملی و اجرایی باشد. به‌ویژه با مشارکت مشتریان احتمالی از منابع تجاری گرفته تا سازمان‌های فضایی دولتی همچون ناسا.

این طرح اگرچه هنوز در مرحله برنامه‌ریزی است، فناوری ثبت‌شده آن نویدبخش آینده‌ای است که در آن، انسان می‌تواند آب و سایر منابع را از ماه و اجرام آسمانی فراتر از آن استخراج کند.