كشف آب در ماه چه تاثيري روي اكتشافات فضايي آينده دارد
پژوهشگران مدت‌ها قبل از اين كشف نيز ايده استخراج آب‌هاي موجود در سطح ماه را در ذهن داشتند. همان‌طور كه آب زمين براي زندگي ضروري است، آب ماه نيز مي‌تواند براي ماموريت‌هاي فضايي طولاني مدت يك منبع فوق‌العاده ارزشمند باشد. اين آب مي‌تواند درون يك زيستگاه قمري بازيافت شود يا به عنوان آب آشاميدني يا استحمام استفاده شود. آب همچنين مي‌تواند براي كاشت گياهان در ماه (براي تغذيه ساكنان آينده ماه) مورد استفاده قرار گيرد.
اما شايد مهم‌ترين و ضروري‌ترين استفاده از آب مي‌تواند به عنوان سوخت موشك باشد. اجزاي اصلي آب، هيدروژن و اكسيژن، دو مورد از پر استفاده‌ترين موادي هستند كه براي تأمين نيروي موشك‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. و استخراج سوخت موشك از آب موجود در ماه، مي‌تواند به شدت هزينه انجام ماموريت‌هاي بلند‌پروازانه‌ي فضايي را كاهش دهد. در حال حاضر، موشك‌هايي كه زمين را ترك مي‌كنند، سوخت مورد نياز را با خود حمل مي‌كنند. اما با بهره‌برداري از يخ ماه، موشك‌ها مي‌توانند پس از رسيدن به فضا سوخت‌گيري كنند و با هزينه كمتري به مكان‌هاي دوردست‌تري بروند.
جولي بريست، پژوهشگري از مؤسسه فضايي فلوريدا مي‌گويد:
در اين صورت مي‌توان نوعي زنجيره تأمين در خارج زمين داشت. بنابراين سفر به فضا از يك سياره به سياره ديگر راحت‌تر خواهد بود.
حمل هر نوع محموله‌اي به فضا، گران است. ماهواره‌ها براي رهايي از جاذبه زمين و رسيدن به مدار، نياز به سوخت زيادي دارند. در‌واقع، در هنگام پرتاب، بيشتر وزن يك موشك را سوختي تشكيل مي‌دهد كه براي رسيدن به فضا مورد نياز است. به همين ترتيب، هر چقدر بخواهيد در فضا دورتر برويد، نياز به سوخت بيشتري داريد. بنابراين ماموريت‌هاي فضاي عميق، نياز به هزينه بيشتري براي حمل سوخت اضافي خواهند داشت و بايد از موشك‌هاي بزرگتري براي جاي دادن سوخت بهره ببرند.
اين تصوير كه توسط داده‌هاي نقشه‌بردار كاني‌شناسي ماه (M3) به‌ثبت رسيده، پراكندگي يخ سطحي در قطب جنوب (سمت چپ) و قطب شمال (سمت راست) ماه را نشان مي‌دهد
اما اگر بتوان به‌جاي حمل سوخت مورد نياز، مخزن فضاپيما را با سوختي كه در ايستگاه سوخت‌گيري فضايي موجود است پر كرد، چه مي‌شود؟ در آن صورت ماموريت‌هاي فضايي به‌تدريج شبيه به سفرهاي جاده‌اي ميشوند.
جورج سيورس، استاد مدرسه معادن كلرادو و معاون سابق اتحاديه‌ي پرتاب فضايي ايالات متحده (ULA)، مي‌گويد:
فقط تصور كنيد، با خودروي خود به شهري سفر مي‌كرديد كه در آنجا هيچ پمپ بنزيني وجود نداشت. در آن صورت، مجبور مي‌شديد، براي سفرهاي طولاني، تمام سوخت لازم را با خود برداريد.
به همين دليل است كه ايده استخراج منابع ماه بسيار جذاب است. آب ماه مي‌تواند استخراج و جداسازي شود و به يك ايستگاه سوخت در نزديكي ماه يا در مدار پايين زمين برده شود. بنابراين، ديگر نيازي نيست كه موشك‌ها خيلي بزرگ باشند تا تمام سوخت مورد نياز را با خود حمل كنند. موشك‌ها مي‌توانند به راحتي با يك ايستگاه سوخت پهلو بگيرند و براي سفرهاي طولاني به فضا سوخت‌گيري كنند.
آب موجود در ماه، هزينه ماموريت‌هاي فضايي را به‌شدت كاهش مي‌دهد
هزينه حمل و نقل سوخت از ماه به مكان‌هاي ديگر در فضا، در مقايسه با حمل آن از زمين، بسيار پايين‌تر است. جاذبه ماه، يك ششم زمين است، بنابراين، در آنجا نياز به انرژي كمتري براي حفاري است. سيورس اخيراًً در مقاله‌اي، هزينه حمل سوخت ماه به مكان‌هاي مختلف در فضا را مطالعه كرده است. به عنوان مثال، حتي رساندن آب ماه به مدار پايين زمين، ارزان‌تر از اين است كه اين سوخت را از زمين به فضا ببريم.
سيورس مي‌گويد:
اگر از اين سوخت در مدار پايين زمين استفاده كنيد، باز هم ممكن است، بين ۲۰ تا ۳۰ درصد صرفه‌جويي كنيد.
دانشمندان دهه‌هاست كه به فكر تبديل آب ماه به سوخت موشك هستند، چرا كه شواهد نشان مي‌دهد، قطب‌هاي ماه ممكن است مهياي معدن‌كاري باشند. در سال ۱۹۹۴، ماموريت مشتركي از ناسا و پنتاگون به نام كلمانتين، شواهدي از وجود آب در دهانه‌هاي قطبي ماه پيدا كرد. از آنجايي كه نواحي قطبي هيچ‌گاه نور خورشيد را نمي‌بينند، دماي هوا در اين نواحي هرگز به بالاتر از منفي ۱۵۶ درجه سانتي‌گراد نمي‌رسد.
دهانه‌ي جواني در سمت تاريك ماه از نماي ابزار نقشه‌بردار كاني‌شناسي ماه (M3)
از آن زمان، چندين ماموريت نشان دادند كه ممكن است، در ماه آب وجود داشته باشد. در سال ۲۰۰۹، ناسا يك فضاپيما به نام ماهواره مشاهده‌گر و حس‌گر دهانه‌هاي ماه (LCROSS) را به ماه فرستاد كه پس از برخورد با دهانه‌اي به نام كابئوس، شواهدي از آب پيدا كرد. بعداًً ناسا دريافت كه حدود ۵ درصد آب در اين ناحيه وجود دارد.
با اين حال، مقاله‌اي كه هفته گذشته منتشر شد، نشان مي‌دهد كه برخي نواحي ماه ممكن است كه مملو از آب باشد. پژوهشگران دانشگاه هاوايي و دانشگاه براون، اطلاعات گردآوري شده توسط مدارگرد چاندريان-۱ متعلق به سازمان تحقيقات فضايي هند را كه در سال ۲۰۰۸ به ماه رفت، مطالعه كردند. آن‌ها با بهره بردن از يكي از ابرازهاي كاوشگر به نام نقشه‌بردار كاني‌شناسي ماه (M3) توانستند، ويژگي‌هاي بازتابنده يخ را مطالعه كنند. اين ابزار همچنين، چگونگي جذب نور مادون قرمز به‌وسيله‌ي مولكول‌هاي يخ را نيز تجزيه و تحليل كرد.
فيل مِتزر، فيزيكدان سياره‌اي از دانشگاه فلوريداي مركزي و يكي از بنيانگذاران آزمايشگاه سوامپ وركس در مركز فضايي كندي ناسا مي‌گويد:
ما واقعاًً نيازي نداريم كه همه‌جا به دنبال منابع مورد نياز خود بگرديم. بلكه فقط به‌برخي مكان‌ها احتياج داريم كه از آب كافي برخوردار باشند تا نيازهاي حمل و نقل فضايي ۳۰ سال آينده را تأمين كنند.
وجود يك ايستگاه سوخت در مدار پايين زمين، فرصت‌هاي زيادي براي ماموريت‌هاي جديد فضايي به‌وجود مي‌آورد. يك متخصصد چيزي است كه اصطلاحاًً به آن «يدك‌كش فضايي (Space Tug)» گفته مي‌شود كه در آن يك موشك در فضا باقي مي‌ماند و بارها سوخت‌گيري مي‌كند تا ماهواره‌ها را در موقعيت‌هاي مداري مختلف جا به‌جا كند.
در حال حاضر، ماهواره‌هايي كه در مدارهاي بالاي زمين قرار مي‌گيرند، به يك مدار اوليه فرستاده مي‌شود و پس از ۶ ماه تا ۱ سال به‌آرامي تراسترهاي خود را روشن مي‌كنند و به مقصد نهايي خود مي‌روند. در طول اين زمان، ماهواره نمي‌تواند وظايف خود را انجام دهد، بنابراين هيچ منفعت مالي هم ندارد.
سال‌هاست كه گفته مي‌شود آب، نفت فضا است
اما با استفاده از يدك‌كش فضايي، ماهواره‌ها مي‌توانند با موشك‌هاي كوچك‌تر به مدارهاي بسيار پايين‌تر فرستاده شوند و سپس يك موشك قابل‌استفاده مجدد كه قبلاًً به فضا رفته، مي‌تواند ماهواره را طي چند روز به مدار نهايي خود برساند. اين موجب صرفه‌جويي در هزينه‌هاي ماهواره مي‌شود. به اين ترتيب صاحبان ماهواره نيازي به موشك‌هاي بزرگ ندارند تا محموله خود را به فضا بفرستند و زمان بيشتري هم براي سودآوري ماهواره‌هاي خود در اختيار دارند.
طرح مفهومي از يك ماژول يدك‌كش سرنشين‌دار. طرح يك يدك‌كش قابل‌استفاده مجدد را در اواخر دهه ۱۹۶۰ و اوايل دهه ۱۹۷۰ به‌عنوان بخشي از سيستم حمل‌و‌نقل فضايي مورد مطالعه قرار گرفت كه يك ماژول سرنشين‌دار نيز مي‌توانست به آن متصل شود
بنابراين، مي‌توان از آب ماه همچون يك سوخت بهره برد، اما شروع استخراج آب در فضا راحت نخواهد بود. ابتدا، نياز به يك عمليات اكتشافي گسترده است. به لطف مقاله‌اي كه به تازگي منتشر شد، پژوهشگران اساساًًًً نقشه‌اي دارند كه نواحي حاوي آب يخ در قطب‌هاي ماه را نشان مي‌دهد.
دانشمندان دهه‌هاست كه به فكر تبديل آب ماه به سوخت موشك هستند
گام بعدي فرستادن كاوشگرها و سطح‌نوردها به ماه است تا بتوانند بهترين مكان را با بالاترين فراواني يخ مشاهده كنند. دانشمندان هنوز نمي‌دانند كه آيا يخ ماه به‌صورت گِل نرم مخلوط با خاك است يا مانند قالب‌هاي جامدي است كه با مواد سطحي ديگر تركيب شده است.
متزر مي‌گويد:
ما به‌خوبي مي‌دانيم كه چگونه تجهيزات لازم براي استخراج آب را طراحي كنيم. فقط نمي‌دانيم از كدام يك از تجهيزات استفاده كنيم.
ناسا مشغول كار روي طراحي‌هاي رباتيكي براي خاك‌برداري و حفاري در مريخ و ماه است
يك فرض مي‌تواند اين باشد كه ابتدا خاك ماه را به‌وسيله يك دستگاه رباتيك حفاري استخراج كنيم و سپس مواد را به يك دستگاه پردازنده بفرستيم. اين پردازنده يخ را از خاك جداسازي مي‌كند و آب را با برق تجزيه مي‌كند. مقاديري از اين سوخت‌ها را مي‌توان با يك فضاپيما به ايستگاه سوخت رساند. اما، مطمئناًً همه اين مراحل پرهزينه خواهند بود.
متزر مي‌گويد:
در‌واقع، هزينه‌ها تا سطح تجزيه و تحليل كاهش پيدا مي‌كنند. آيا ارزان‌تر است كه موشكي با سوخت را از زمين به فضا فرستاد يا اينكه تجهيزات را يك بار به فضا بفرستيم و سپس از اين تجهيزات نگهداري كنيم و به‌طور مداوم از آن‌ها براي استخراج سوخت موشك استفاده كنيم؟
بر اساس مطالعه‌هايي كه توسط متزر، بريست و سيورس انجام گرفته، آن‌ها تخمين مي‌زنند نياز به يك دهه است تا معادن ماه به منفعت مالي برسند. اما از آنجايي كه معدن‌كاري در ماه، سرمايه‌گذاري پر ريسكي است، ممكن است كه سرمايه‌گذاران زيادي بلافاصله جذب اين فرصت نشوند.
به همين دليل است كه اعضاي تيم پيشنهاد مي‌كنند كه ناسا مي‌تواند با تأمين بخشي از منابع مالي به پيشرفت معدن‌كاري در ماه كمك كند. در‌واقع، وقتي كه يك مؤسسه دولتي معتبر وارد اين جريان شود و برخي از هزينه‌ها را بپردازد، سرمايه‌گذاران تجاري بيشتري مشتاق ورود ميشوند.
اما بر اساس تجزيه و تحليل‌هاي سيورس، ناسا تنها به سرمايه‌گذاران منفعت نمي‌رساند. بلكه آژانس فضايي برآورد كرده كه براي اكتشاف ماه سالانه نياز به ۱۰۰ تن سوخت دارد. اگر ناسا مجبور باشد همه‌ي اين سوخت را از زمين به ماه ببرد، بايد حدود ۳٫۵ ميليارد دلار در سال هزينه كند. بنابراين، با صرفه‌جويي حاصل از توليد سوخت در ماه، هزينه ماموريت‌هاي ماه و مريخ به‌شدت كاهش پيدا مي‌كنند.
سيورس مي‌گويد:
اين سوخت هزينه ماموريت‌هاي مريخ را كم‌تر مي‌كنند و اساسا هر برنامه ديگري كه خارج از زمين داريم را مقرون به‌صرفه مي‌كند.
به عنوان مثال، استفاده از سوخت ماه براي سوخت‌گيري موشك‌ها، هزينه‌هاي رفتن به ماه را تا ۳ برابر كاهش مي‌دهد. همين نكته مهم مي‌تواند، ناسا را دوباره به فكر بازگشت به ماه بيندازد.
سيورس مي‌گويد:
سال‌هاست كه گفته مي‌شود آب، نفت فضا است. اگر ناسا برنامه‌اي براي اقامت دائمي انسان در ماه دارد، اولين چيزي كه به آن نياز خواهد داشت، توليد سوخت است.
هم انديشي ها