تقنية "شمسية" لاستخراج الماء والأكسجين والوقود من تربة القمر
ندى فاروق
٣٠ يوليو ٢٠٢٥
في إنجاز قد يُغيّر قواعد البعثات الفضائية، ابتكر العلماء تقنية ثورية تعمل بالطاقة الشمسية تتيح استخراج الماء من تربة القمر وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين ووقود قد ما يقلل الاعتماد على الأرض في البعثات الفضائية.
تركز هذه الدراسة على تطوير تقنية مستدامة لاستخراج المياه من تربة القمر باستخدام طريقة التحفيز الضوئي الحراري، والاستفادة منها مباشرة في تحويل ثاني أكسيد الكربون صورة من: NASA/Zuma/picture alliance
إعلان
ابتكر علماء تقنية متقدمة تعمل بالطاقة الشمسية قادرة على استخراج الماء من تربة القمر، وتحويل ثاني أكسيد الكربون الذي يفرزه رواد الفضاء إلى أكسجين قابل للتنفس ووقود. وفقًا لدراسة نُشرت في 16 يوليو بمجلة Joule، تمكن فريق بحثي من تطبيق هذه التقنية لاستخلاص الماء من تربة القمر، واستخدامه في تفاعلات تحفيزية تحول ثاني أكسيد الكربون إلى موارد حيوية، ما يمثل خطوة حاسمة نحو تقليل الاعتماد على الإمدادات القادمة من الأرض، لا سيما المياه والوقود.
قال لو وانغ، الباحث في الجامعة الصينية في هونغ كونغ – شنتشن، لموقع SciTech Daily:"لم نكن نتخيل يومًا أن تربة القمر تخفي هذا القدر من الإمكانات. وكانت المفاجأة الكبرى هي النجاح الفعلي لهذا النهج المتكامل، إذ إن دمج استخراج ماء القمر مع التحفيز الضوئي الحراري لثاني أكسيد الكربون يعزز كفاءة استخدام الطاقة ويُقلّل من تكلفة وتعقيد بناء البنية التحتية."
استخراج الماء والوقود من تربة القمر
شكّل القمر محورًا في خطط وكالات الفضاء لاستكشاف الفضاء العميق، لكن أكبر التحديات ظلت توفير الموارد الأساسية، وعلى رأسها الماء. وتشير الدراسة إلى أن تكلفة إرسال جالون واحدمن الماء إلى الفضاء قد تصل إلى نحو 83,000 دولار، مما يجعل تأمين احتياجات رائد الفضاء اليومية — التي تقدر بحوالي أربعة جالونات — عبئًا ماليًا ولوجستيًا كبيرًا.
"صغيرة لكنها عملاقة" ـ الخطوات الأولى للإنسان على سطح القمر
قبل خمسين عاما وطأت أقدام الإنسان على سطح القمر وكان شرف هذه الخطوة التاريخية، من نصيب رائد الفضاء الأمريكي نيل أرمسترونغ. هذه الجولة المصورة تسترجع تفاصيل ذلك الحدث.
صورة من: picture-alliance/dpa/NASA/N. Armstrong
" خطوة صغيرة لكنها عملاقة"
الخطوات الأولى على سطح القمر.. عندما وضع نيل أرمسترونغ قدميه يوم 20 يوليو 1969 على سطح القمر قال واحدة من أكثر الجمل شهرة على الإطلاق: "هذه خطوة صغيرة للإنسان لكنها قفزة عملاقة للبشرية".
صورة من: NASA
العد التنازلي للدقيقة صفر
من غرفة التحكم في مركز كينيدي للفضاء يشرف مدير برنامج Apollo، صمويل سي. فيليبس، على التجهيزات قبل موعد الإطلاق في 16 من أبريل 1969. "أبولو 11" كانت أول بعثة لمهمة الهبوط على سطح القمر، انطلقت المركبة بحامل الصواريخ "Saturn V" وعلى متنها نيل أرمسترونغ وإدوين بوز- ألدرين ومايكل كولينز.
صورة من: NASA
في انتظار اللحظة التاريخية
هؤلاء الثلاثة (في الصورة) كانوا من بين آلاف الأشخاص الذين عاشوا بخيامهم على الشواطئ والطرق بجوار مركز كينيدي للفضاء التابع للناسا في فلوريدا لمتابعة إطلاق مركبة "أبولو 11" عن قرب. وزار حوالي مليون شخص مركز كينيدي للفضاء لمتابعة هذه الرحلة التاريخية.
صورة من: NASA/Kennedy Space Center
متابعة واهتمام عالمي
هذا الحدث التاريخي لم يتابعه آلاف الأشخاص المتحمسين فحسب، بل وأيضا آلاف المراسلين لتقديم تقارير إعلامية عن "أبولو 11". 3 آلاف وخمسمئة صحفي اجتمعوا في المكان المخصص للصحفيين بمركز كينيدي للفضاء. وفي 16 من يوليو 1969 أنطلق الصاروخ الحامل لمركبة "أبولو 11".
صورة من: NASA
زملاء الرحلة
أحد أفراد الطاقم لم يُسمح له بمرافقة الفريق الذي هبط على سطح القمر وكان عليه البقاء في المِسبار الفضائي. قال مايكل كولينز عام 2009: "شعرت بأنني جزء مما حدث على سطح القمر. وربما يقال عني أني كاذب أو أحمق إذا قلت إنني حصلت على أفضل ثلاثة مقاعد في مركبة "أبولو 11". ولكن يمكنني أن أقول بصراحة أنني راض جدا عن مشاركتي في هذه المهمة".
صورة من: NASA/Kennedy Space Center
هبوط الصقر
في 20 من يوليو 1969، على الساعة الـ8 و17 دقيقة و58 ثانية مساء، كانت أولى كلمات أرمسترونغ إلى مركز المراقبة والعالم الذي يشاهده: "هيوستن، قاعدة الهدوء هنا، هبط الصقر". ولكن مر وقت كبير حتى وضع أمسترونغ وألدرين أقدامهما على سطح القمر. فقد توجَّب على الطاقم أولا تحضير رحلة العودة، وبعد ذلك جاءت اللحظة التاريخية الكبيرة ووضع نيل أرمسترونغ قدمه على سطح القمر.
صورة من: picture-alliance/Heritage Images/NASA/Oxford Science Archive
صورة تاريخية
التقط هذه الصورة مايكل كولينز في 21 من يوليو 1969، ويظهر فيها "الصقر" أثناء رحلة العودة من القمر، وراءها سطح القمر وفي أفقها الأرض. في الوقت الذي كان أرمسترونغ وألدرين يضعان أقدامهما على سطح القمر كان كولينز مكلفا بوحدة القيادة "كولومبيا".
صورة من: NASA
عينات من سطح القمر
خلال عملية الاستكشاف التي استمرت ساعتين ونصف جمع أرمسترونغ وألدرين أكثر من 21 كيلوغراما من مواد من القمر أخذت إلى الأرض، هذه القطعة الصغيرة واحدة منها. تم التقاط هذه الصورة في 27 من يوليو بعد العودة. خلال المرات الست التي هبط فيها الإنسان على سطح القمر جمع رواد الفضاء 2415 عينة؛ أي ما يقارب 400 كيلوغرام تم جمعها في أرشيف خاص بالقمر.
صورة من: NASA/AccuSoft Inc.
تذكارات فلكية غريبة
زوار القمر تركوا خلفهم كذلك أشياء كثيرة هناك. دبوس الزينة الظاهر في الصورة، والذي يعد أحد الأشياء الأكثر رمزية، تركه نيل أرمسترونغ على سطح القمر. وهو عبارة عن غصن زيتون يبلغ طوله 15 سنتيمترا ويرمز للسلام. زوار الفضاء في المستقبل يمكنهم كذلك أن يعثروا على كرات الغولف وصورة عائلية مع كاميرا وأعمال للفنان أندي وارهول أو ريشة لصقر.
صورة من: NASA/Johnson Space Center
العودة إلى الأرض
في 24 من يوليو على الساعة الـ4 و50 دقيقة بعد الزوال بالتوقيت العالمي هبط طاقم "أبولو 11" في المحيط الهادئ على بعد 21 كيلومترا من حاملة الطائرات الأمريكية "يو إس إس هورنيت"، وعلى بعد 1480 كيلومترا جنوب غرب هاواي. ولتفادي إمكانية جلب رواد الفضاء لأي مسببات الأمراض معهم، تم وضع الطاقم تحت الحجر الصحي.
صورة من: NASA/Johnson Space Center
نجوم غير عاديين
رواد المهمة الفضائية "أبولو 11" دون بدلاتهم الفضائية المعتادة، عوض ذلك يحتفلون مع الجماهير بزي وعباءات وقبعات مكسيكية. جولة حول العالم قادت رواد الفضاء 45 يوما في 24 دولة و27 مدينة. أرادت الولايات المتحدة الأمريكية من خلال هذه الجولة التأكيد على استعدادها لتبادل المعرفة الفضائية مع باقي العالم. وكما نرى هنا تم الاحتفال برواد الفضاء مثل النجوم في مدينة مكسيكو سيتي. إعداد: ه. فوكس / ترجمة: ع. اعمارا
صورة من: NASA
11 صورة1 | 11
تعتمد التقنية المقترحة على التحفيز الضوئي الحراري لاستخراج الماء من تربة القمر باستخدام معادن مثل الإلمنيت كمحفز، عبر تسخين التربة وتحفيز تفاعلات تنتج الأكسجين والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. وتُظهر النتائج أن هذه الطريقة بسيطة وفعالة، مما يعزز إمكانية استخدام القمر كمصدر للماء والوقود في مهام استكشاف الفضاء العميق مستقبلاً.
تركز الدراسة على تطوير تقنية مستدامة تستغل الطاقة الشمسية الوفيرة والظروف الحرارية القاسية على سطح القمر لاستخراج المياه وتحويل ثاني أكسيد الكربون مباشرة إلى مواد مفيدة مثل أول أكسيد الكربون والهيدروجين والأكسجين، ما يقلل من استهلاك الطاقة الخارجية ويبسط العمليات التشغيلية.
استُخدمت عينات تربة قمريّة محاكاة من مهمة تشانغ إي-5 لتقييم جدوى الطريقة، وأظهرت النتائج إمكانية استخراج المياه من المركبات المرتبطة بالهيدروجين في التربة، ثم استخدامها في تفاعل حراري ضوئي لتحويل ثاني أكسيد الكربون وإنتاج مركبات كيميائية أساسية تدعم بقاء الإنسان وإمكانية الاستكشاف الطويل الأمد في الفضاء.
تقدم هذه الدراسة حلاً مبتكرًا لاستخدام الموارد المحلية على القمرلتأمين المياه والوقود اللازمين للبعثات المستقبلية على القمر وما بعده، عبر دمج عمليتي استخراج الماء وتحويل ثاني أكسيد الكربون في نظام واحد فعال ومستدام.
مرصد فيرا سي. روبين يطلق أولى صوره ويبدأ في سبر أغوار الكون
بعد سنوات من العمل الدؤوب، بدأ مرصد مرصد فيرا سي. روبين الفلكي الرائد في تشيلي بجمع أولى صوره عالية الدقة للسماء الجنوبية مقدما رؤية فريدة لمراقبة النجوم والمجرات ويجمع المرصد بيانات ضخمة يوميًا بدقة غير مسبوقة
صورة من: NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory/AFP
اختبارات متواصلة
على قمة سيرو باتشون في تشيلي، حيث يقع مرصد فيرا سي. روبين الجديد، يجتمع فريق من العلماء داخل غرفة التحكم، لمراقبة أنظمة التلسكوب بدقة، في محاولة لمعالجة مشكلة تؤرّقهم منذ فترة: ارتفاع حرارة كاميرا التلسكوب، وذلك قبل أسابيع قليلة فقط من الموعد المنتظر للكشف عن أولى صور المرصد للعامة
صورة من: H. Stockebrand/NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory/dpa/picture alliance
بناء نظام بيانات فلكية
يهدف مشروع مرصد فيرا سي. روبين إلى إجراء مسح واسع للمكان والزمان (LSST) على مدار عشر سنوات. خلال هذه الفترة، سيجمع المرصد كمية هائلة من الصور والبيانات تصل إلى 500 بيتابايت، تساعد العلماء على فهم بنية الكون وتطوره، بالإضافة إلى دراسة مختلف الأجرام السماوية فيه.
صورة من: Vera C. Rubin Observatory
أكبر كاميرا رقمية في العالم: 3 مليارات بكسل لأعلى جودة
كاميرا رقمية ضخمة تحتوي على 3.2 مليار بكسل. تُغطي هذه الكاميرا مجال رؤية واسع يصل إلى 3.5 درجة، مما يسمح بالتقاط صور شاملة للسماء الجنوبية. تُظهر الصور أيضا تفاصيل دقيقة للأجرام السماوية، بما في ذلك المجرات البعيدة والنجوم المتفجرة (السوبرنوفا).
صورة من: Vera C. Rubin Observatory
مسح شامل
ولا يقتصر دور هذا المرصد على التقاط صور ثابتة، بل سيجري مسحا شاملا للسماء كل بضعة ليالٍ، يُوثّق تطور الكون عبر الزمن. وسيمكّن العلماء من تتبع الكويكبات، ورصد المستعرات العظمى، والكشف عن أي تغيّرات مفاجئة في السماء.
صورة من: Javier Torres/AFP via Getty Images
القبة العملاقة التي تُغلق لحماية التلسكوب
أجزاء القبة وهيكل التلسكوب الداخلي، في بيئة صحراوية مثالية لإنشاء المراصد الفلكية، حيث يسود الجو الصافي ويكاد ينعدم التلوث الضوئي. ستوفر سرعة ودقة المسح لعلماء الفلك القدرة على متابعة تغيرات الكون بشكل فوري، من ليلة لأخرى.هذا هو جوهر علم الفلك الزمني، الذي يركز على دراسة مصادر الضوء المتغيرة مع مرور الوقت، سواء كانت أحداثًا تظهر وتختفي خلال ثوانٍ، ساعات، أيام، أو حتى سنوات.
صورة من: Vera C. Rubin Observatory
ثلاثية السُدم في كوكبة القوس
تُظهر الصورة تكتلات هائلة من الغاز والغبار، تتوهج بألوان وردية وزرقاء نتيجة النشاط النجمي الكثيف في هذه المنطقة. ويُعد هذا الثلاثي السماوي من أهم المواقع التي تشهد ولادة نجوم جديدة في مجرتنا "درب التبانة"، حيث تتفاعل الأشعة فوق البنفسجية القوية الصادرة عن النجوم الفتية مع سُحب الهيدروجين والغبار، لتضيء الفضاء المحيط بألوان مذهلة.
صورة من: Giulio Ercolani/StockTrek Images/IMAGO
مشهد كوني من أعماق الفضاء
تظهر الصورة مجرتين حلزونيتين بارزتين في الزاوية السفلية اليمنى، وثلاث مجرات في طور الاندماج في الزاوية العلوية اليمنى ضمن عنقود العذراء، إلى جانب عدد من المجموعات المجرية البعيدة، وكوكبة من نجوم مجرة درب التبانة.