اگر بخواهیم روزی مأموریتهای سرنشیندار به مریخ ارسال کنیم، همانطور که ناسا و چین برای دهههای آینده برنامهریزی کردهاند، باید معیارهای متعددی محقق شوند. برخی از فوریترین آنها نیاز به پیشرانش پیشرفتهتر، فناوریهایی که سلامت و ایمنی فضانوردان را تضمین کنند، و پیشرانه برای سفر بازگشت است. بسته به معماری مأموریت، یکی از گزینهها داشتن ایستگاههای سوختگیری در مریخ است که از «بهرهبرداری از منابع در محل» (ISRU) برای تولید پیشرانه بهره میبرند.
در مؤسسه فناوری ماساچوست (امآیتی)، لانی مککینی، دانشجوی دکتری، و پژوهشگران گروه پلاسمای هوافضا در حال ساخت فناوریای هستند که جو مریخ را به پیشرانه تبدیل کند. این فناوری از پلاسمای سرد برای تبدیل دیاکسید کربن فراوان مریخ به اکسیژن و مونوکسید کربن استفاده خواهد کرد که میتواند از سیستمهای پشتیبانی حیات و ایستگاههای پیشرانه در مریخ حمایت کند.
مککینی از طریق کارگاه منابع فضایی امآیتی در مسابقات ناسا شرکت کرده است که به دنبال راهکارهای نوآورانه برای زندگی پایدار در فضا بودند. این گروه که توسط دانشجویان بنیانگذاری و اداره میشود، سیستمهای اثبات مفهوم را برای حمایت از ISRU در ماه و مریخ توسعه میدهد. در اولین مسابقه، او و همتیمیهایش وظیفه طراحی یک مأموریت خودپایا در مریخ را داشتند که ۱۰ سال طول بکشد.
مککینی و دستگاه تخلیه دیالکتریک تکرارشونده با نبض نانوثانیه (NRP-DBD) او. اعتبار: گرچن ارتل/اخبار امآیتی
او همچنین در مارس گذشته در چالش «لونا ریسایکل» (LunaRecycle) ناسا شرکت کرد و تیم کامپوزیتها برای بازیافت فرازمینی با مهندسی مجدد و ارتقای بازچرخانی زوتک (CERBERUZ) امآیتی را مشترکاً رهبری کرد. این تیم اخیراً جایزه اول فاز دوم را برای سیستمی کسب کرد که زبالههای مخلوط را به پودری تبدیل میکند که میتواند از طریق قالبگیری تزریقی برای ساخت قطعات یدکی و فیلامنت چاپ سهبعدی دوباره استفاده شود؛ جایزهای که مبلغ ۷۷۵,۰۰۰ دلار به آنها تعلق گرفت.
زیر نظر استاد راهنمای خود، کارمن گوئرا-گارسیا، استاد انجمنی استر و هارولد ای. ادگرتون در امآیتی، مککینی یک راکتور پلاسمای کوچک توسعه داده است که فرآیند تبدیل را انجام میدهد. این راکتور به عنوان «تخلیه دیالکتریک تکرارشونده با نبض نانوثانیه» (NRP-DBD) شناخته میشود، نوعی راکتور پلاسما که اکسیژن را از دیاکسید کربن استخراج میکند. کار فعلی او راکتور را با یک غشای انتخابگر اکسیژن ترکیب میکند که اکسیژن را به سرعت استخراج میکند تا از بازترکیب آن با CO پس از جداسازی اولیه جلوگیری شود. این یک چالش است زیرا فرآیند تبدیل هنوز به خوبی درک نشده است و مشخص نیست که غشا چگونه به محیط پلاسمای واکنشی پاسخ خواهد داد.
«ما در واقع میتوانیم مرحله تبدیل را بسیار خوب انجام دهیم،» مککینی در یک داستان اخبار امآیتی اظهار داشت. «اما آنچه در پلاسما رخ میدهد این است که ما آن را تبدیل میکنیم و سپس مخلوطی به دست میآوریم که باید جدا شود. ما کاملاً مطمئن نیستیم که چه چیزی خواهیم دید.»
پروژه دیگری که مککینی در آن شرکت کرد، مهندسان و معماران را از طریق دوره معماری فضا امآیتی گرد هم آورد؛ هدف آن توسعه ایدههایی برای محافظت از زیستگاههای قمری در برابر تشعشعات تنها با استفاده از منابع قمری بود. راهحل تیم مککینی تولید آجرهایی از رگولیت ماه بود که میتوانستند بدون ملات یا چسب روی هم چیده شوند.
یکی از فناوریهای احتمالی برای ساخت زیستگاهها در ماه و مریخ شامل چاپ سهبعدی از منابع محلی است (اعتبار: ESA)
به گفته مککینی، این تلاشها و دیگر پروژهها به او آموخت که حل مشکلات کاوش فضایی انسان نیازمند همکاری بینرشتهای است:
انواع راهحلهای نوآورانهای که میتوان هنگام کار در تیمی که تخصصها و تجربیات مختلف را گرد هم میآورد کشف کرد، یکی از نکات اصلی این پروژه بود. احساس میکنم چیزهای زیادی از عضویت در این تیمهای مختلف یاد گرفتهام. من عاشق کاوش و ماجراجویی هستم. و فضا نهاییترین چیزی است که میتوان آن را کاوش کرد.
همین روحیه همکاری برای دستیابی به مراحل بعدی پس از رسیدن به ماه و مریخ ضروری است. توسعه فناوری و راهکارهای مورد نیاز برای رساندن فضانوردان به آنجا تنها قدم اول است. اگر انسانها قصد داشته باشند برای مدت طولانی در سطح ماه و مریخ کار (و در نهایت زندگی) کنند، به راهکارهایی نیاز است که تنها از طریق همکاری چند رشتهای و همچنین مشارکتهای عمومی-خصوصی و بینالمللی به دست میآیند.
«اگر در مریخ پمپبنزین نسازیم، بازگرداندن انسانها به زمین بسیار دشوار خواهد بود. ما به راهی برای تولید پیشرانه در محل نیاز خواهیم داشت. آنچه بعد از آن میآید، ایجاد حضور دائمی است تا بتوانیم علم شگفتانگیزی انجام دهیم و در کاوش بسیار مؤثر باشیم.»
مطالعه بیشتر: امآیتی