استخراج معادن در فضا

فرارو: همانند زمین، اجرام سیاره‌ای مانند ماه، مریخ، سیارک‌ها و دنباله دار‌ها دارای ذخایر قابل توجهی از منابع ارزشمند هستند. این موضوع توجه پژوهشگران و صاحبان صنایع را به خود جلب کرده است و امید است روزی بتوانند آن منابع را برای حمایت از اقتصاد فضایی استخراج کنند.

به نقل از کانورسیشن، با این وجود، راه اندازی هر نوع صنعت استخراج از معدن در خارج از سیاره زمین کار کوچکی نخواهد بود. بیایید ببینیم چه موانعی پیش روی آن قرار خواهد داشت.

هنگامی که به استخراج معادن خارج از زمین فکر می‌کنید ممکن است تصور کنید که مواد را از اجسام مختلف در فضا استخراج کرده و آن را به زمین باز می‌گردانید. اما بعید است که این اولین نمونه تجاری قابل دوام باشد.

همان طور که ناسا پیشنهاد کرده اگر بخواهیم شرایط حضور دائمی انسان در ماه را فراهم سازیم به فضانوردانی که در آنجا زندگی می‌کنند نیاز داریم. منابعی مانند آب تنها تا حدی قابل بازیافت هستند.

در همین حال، پرتاب منابع از زمین بسیار گران است. از سال ۲۰۱۸ میلادی پرتاب یک کیلوگرم ماده به مدار پایین زمین و پرتاب آن به سطح بالاتر یا روی ماه حدود ۳۶۴۵ دلار استرالیا هزینه به همراه داشته است. احتمالا مواد استخراج شده در فضا در همانجا نیز مورد استفاده قرار خواهند گرفت تا در این هزینه‌ها صرفه جویی شود.

برداشت مواد مورد نیاز در محل را «استفاده از منابع درجا» می‌نامند. این کار می‌تواند شامل هر چیزی از استخراج یخ گرفته تا جمع آوری خاک برای ساختن سازه‌ها باشد. ناسا در حال حاضر در حال بررسی امکان ساخت ساختمان‌هایی در ماه با استفاده از تکنیک پرینت سه بعدی است. هم چنین، استخراج معادن در فضا می‌تواند مدیریت ماهواره را متحول سازد. روش کنونی آن است که ماهواره‌ها پس از ۱۰ تا ۲۰ سال زمانی که سوخت آن تمام می‌شود از مدار خارج شوند.

یکی از اهداف بلند شرکت‌های فضایی مانند Orbit Fab طراحی نوعی از ماهواره است که می‌تواند با استفاده از پیشران جمع آوری و فراهم شده در فضا سوخت گیری کند. حتی برای ماهواره‌های مدار پایین زمین انرژی لازم برای رسیدن به آن از ماه کم‌تر از انرژی لازم برای رسیدن به آن از زمین است.

چه منابعی وجود دارند؟

زمانی که صحبت از فرصت‌های استخراج خارج از زمین به میان می‌آید منابع کمی وجود دارند که هم فراوان و هم ارزشمند باشند. برخی از سیارک‌ها حاوی مقادیر زیادی آهن، نیکل، طلا و فلزات گروه پلاتین هستند که می‌توان از آن برای ساخت و ساز و الکترونیک استفاده کرد.

سنگ‌پوش ماه (سنگ و خاک) (یک لایه نازک خاکستری روی سطح ماه متشکل از مواد قطعه قطعه و به صورت خفیف متراکم شده که گمان می‌رود تشکیل آن بر اثر برخورد‌های مکرر شهاب سنگ‌ها به سطح ماه رخ داده است) حاوی هلیوم-۳ می‌باشد که اگر همجوشی هسته‌ای قابل دوام و گسترده باشد ممکن است در آینده به یک منبع ارزشمند تبدیل شود. شرکت بریتانیایی «متالایزس» فرآیندی را توسعه داده است که می‌تواند اکسیژن را از سنگ‌پوش ماه استخراج کند.

انتظار می‌رود یخ در سطح ماه در دهانه‌های سایه دار دائمی نزدیک قطب‌های آن وجود داشته باشد. هم چنین، این گمانه زنی مطرح شده که یخ در زیر سطح مریخ، سیارک‌ها و دنباله دار‌ها وجود دارد. این یخ می‌تواند برای حمایت از حیات مورد استفاده قرار گیرد یا به اکسیژن و هیدروژن تجزیه شود و به عنوان پیشران استفاده شود.

استخراج در فضا چگونه صورت می‌گیرد؟

برخی از پیشنهادات برای استخراج خارج از زمین مشابه استخراج بر روی زمین است. برای مثال، می‌توانیم سنگ‌پوش ماه را با یک بیل مکانیکی استخراج کنیم یا یک سیارک را با استفاده از دستگاه حفاری تونل استخراج کنیم.

پیشنهادات دیگر نا آشناتر هستند مانند استفاده از یک پمپ خلاء برای کشیدن سنگ‌پوش ماه به سمت لوله (که کاربرد محدودی در حفاری روی زمین دارد). پژوهشگران دانشگاه نیو ساوت ولز سیدنی و دانشگاه ملی استرالیا استفاده از بیومینینگ را پیشنهاد می‌کنند. در این روش، باکتری‌های وارد شده به یک سیارک مواد معدنی خاصی را مصرف کرده و گازی تولید می‌کنند که می‌تواند توسط یک کاوشگر برداشت و جمع آوری شود.

چه چالش‌هایی پیش روی استخراج معادن در فضا وجود دارد؟

چالش‌ها فنی و اقتصادی هستند. هزینه‌های پرتابی برای شروع استخراج خارج از زمین به این معناست که رساندن تجهیزات استخراج به فضا گران است. عملیات معدن باید تا حد امکان سبک باشد تا مقرون به صرفه قلمداد شود یا حتی امکان‌پذیر باشد. علاوه بر آن، هر چه چیزی از زمین دورتر باشد رسیدن به آن بیش‌تر به طول می‌انجامد. هنگام ارسال فرمان به مریخ نورد و یافتن موفقیت‌آمیز بودن آن تا ۴۰ دقیقه تاخیر وجود دارد. ماه تنها ۲.۷ ثانیه تاخیر برای ارتباطات دارد و ممکن است گزینه راحت‌تری برای استخراج از راه دور باشد.

اجرام نزدیک به زمین نیز مدار‌هایی مشابه زمین دارند و گهگاه در فواصل قابل مقایسه با ماه از کنار زمین عبور می‌کنند. آن اجرام نامزد‌های ایده آلی برای استخراج هستند، زیرا برای رسیدن و بازگشت به انرژی کمی نیاز دارند. با توجه به چالش‌های اضافی اعزام انسان به فضا مانند نیاز به پشتیبانی حیاتی، اجتناب از تشعشع و هزینه‌های اضافی پرتاب استخراج معادن خارج از زمین باید عمدتا خودکار باشد یا از راه دور کنترل شود.

با این وجود، حتی سیستم‌های استخراج روی زمین نیز هنوز کاملا خودکار نیستند. پیش از استخراج سیارک ها، تجهیزات و فناوری‌های رباتیک باید بهبود یابند. در حالی که فضاپیما‌ها چندین بار بر روی سیارک‌ها فرود آمده‌اند و حتی نمونه‌هایی که در طول ماموریت‌های هایابوسا ۱ و ۲ به وومرا در استرالیای جنوبی بازگردانده شدند مورد بازیابی قرار گرفتند میزان موفقیت کلی ما برای فرود روی سیارک‌ها و دنباله دار‌ها پایین است. در سال ۲۰۱۴ میلادی فرودگر فیلائه طی یک فرود ناموفق در یک گودال سقوط کرد.

چالش دیگر ملاحظات زیست محیطی‌ای است که وجود دارد. استخراج معادن در فضا ممکن است به کاهش میزان استخراج مورد نیاز روی زمین کمک کند، اما این در صورتی است که استخراج خارج از زمین منجر به پرتاب موشک‌های کمتر و نه بیشتر شود یا منابع به زمین بازگردانده شده و از آن استفاده شود.

اگرچه جمع آوری منابع در فضا ممکن است به معنای‌عدم پرتاب آن از زمین باشد، اما به ناچار با رشد اقتصاد فضایی ممکن است پرتاب‌های بیشتری صورت گیرد. سپس این پرسش مطرح می‌شود که آیا تکنیک‌های استخراج پیشنهادی حتی در محیط‌های فضایی نیز کار می‌کنند.

اجسام سیاره‌ای مختلف دارای جو‌های متفاوت، گرانش، زمین‌شناسی و محیط‌های الکترواستاتیکی متفاوتی هستند (برای مثال، ممکن است به دلیل ذرات خورشید دارای خاک باردار الکتریکی باشند). چگونگی تاثیر این شرایط بر عملیات خارج از زمین هنوز تا حد زیادی ناشناخته است

علیرغم چالش‌ها کار در حال انجام است

در حالی که هنوز روز‌های اولیه گام گذاشتن در استخراج معادن در فضا می‌باشد تعدادی از شرکت‌ها در حال توسعه فناوری‌هایی برای استخراج خارج از زمین، اکتشاف منابع فضایی و اجرای پروژه‌های دیگر در فضا هستند.

شرکت معدن فضایی کانادا در حال توسعه زیرساخت‌های مورد نیاز به منظور پشتیبانی از حیات در فضا از جمله ژنراتور‌های اکسیژن و سایر ماشین آلات است.

شرکت آمریکایی Off World در حال توسعه ربات‌های صنعتی به منظور عملیات بر روی زمین، ماه، سیارک‌ها و مریخ است و شرکت استخراج سیارک نیز در تلاش است تا بازاری برای منابع فضایی ایجاد کند.