تنفس الصعداء على المريخ - ستحمل مركبة المريخ القادمة جهازًا لإنتاج الأكسجين

ستقوم مهمة ناسا إلى المريخ 2020 أيضًا بتشغيل منشأة ستنتج الأكسجين من غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي استعدادًا لرحلة مأهولة مستقبلية. كما يستعرض إيتاي نيبو المهام الأخرى المخطط لها للمريخ، بما في ذلك المهمة الخاصة MARS ONE

وقد هبطت وكالة الفضاء الأمريكية بالفعل أربع مركبات فضائية على سطح المريخ. وكان جميعهم يشاركون في مهام بحثية: البحث عن المياه وعلامات الحياة، وتصوير السطح، وتحليل تكوين التربة، والبحث الجيولوجي، وفحص تكوين الغلاف الجوي. يجب على مركبة المريخ القادمة التابعة لناسا، والتي من المقرر إطلاقها في عام 2020، ألا تشارك لأول مرة في البحث السلبي عن الموجود فحسب، بل يجب أيضًا إجراء تجربة باستخدام أداة فريدة من نوعها، والتي ستكون الخطوة الحقيقية الأولى نحو طيران البشر إلى الأحمر كوكب. وستحمل المركبة، المعروفة حاليًا باسمها الأصلي Mars 2020 Rover، معها جهازًا لاستخلاص الأكسجين من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي الرقيق للمريخ.

الهواء للتنفس

الجهاز المعروف باسم MOXIE (اختصار أكثر أو أقل لـ: تجربة استخدام الموارد في موقع Mars OXygen، أي "تجربة في استخدام الموارد لإنتاج الأكسجين على المريخ")، تم تطويره في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). الجهاز في الواقع عبارة عن خلية وقود مقلوبة. تستخدم خلية الوقود العادية الوقود والمؤكسد لإنتاج الطاقة. كما ذكرنا سابقًا، ستقوم MOXIE بالعملية في الاتجاه المعاكس: حيث ستستثمر الطاقة في إنتاج الأكسجين من مواد الوقود. وفي هذه الحالة يكون الوقود هو ثاني أكسيد الكربون، المكون الرئيسي (96%) من الغلاف الجوي للمريخ. يحتوي كل جزيء من ثاني أكسيد الكربون (CO2)، على ذرتي أكسجين، واستثمار الطاقة في تحلله يجب أن ينتج عنه جزيئات الأكسجين (O2)، التي نحتاجها للتنفس.

إذا نجحت تجربة MOXIE، فستكون وكالة ناسا قادرة على بناء نظام أكبر لتزويد الأكسجين لأفراد الطاقم الذين سيصلون يومًا ما إلى المريخ. علاوة على ذلك، يقول معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إن استخدام النظام على نطاق واسع سيجعل من الممكن أيضًا إنتاج الأكسجين السائل، الذي يستخدم كوقود للصواريخ، وسيجعل من الممكن إطلاق مركبة فضائية من المريخ إلى الأرض. يقول رئيس فريق البحث البروفيسور مايكل هيشت (Hecht) من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "أتخيل السيناريو التالي، حيث تقوم مركبة فضائية غير مأهولة بإسقاط نظام MOXIE كبير على المريخ، بجانب مفاعل نووي سيوفر الطاقة لتشغيله". . وفي غضون عامين تقريبًا، سيمتلئ خزان الأكسجين الخاص به، وعندما يصل رواد الفضاء إلى المريخ، سيكون لديهم الهواء للتنفس والوقود الذي سيسمح لهم بالعودة إلى ديارهم. وبحسب هيشت، فإن التغلب على الحاجة إلى جلب الأكسجين إلى المريخ سيقلل 75% من حجم ووزن المهمة المأهولة هناك، كما سيريح ناسا من الحاجة إلى تنفيذ مهمة معقدة، مثل إسقاط حاوية أكسجين مجمدة. بشكل منفصل على المريخ.

كيمياء العالم

يعد MOXIE واحدًا من سبعة أجهزة اختارتها وكالة الفضاء الأمريكية هذا الأسبوع لمركبة المريخ القادمة، من بين 58 مقترحًا أرسلها إليها علماء من جميع أنحاء العالم. وهي مخصصة بشكل أساسي لاستكشاف سطح الكوكب بأدوات أكثر تطوراً من تلك المتوفرة لمركبات المريخ السابقة. أما الأجهزة الستة الأخرى فهي:

• SuperCam - كاميرا ليزر متطورة مصممة للتحليل الكيميائي لتركيبة التربة، تم تطويرها في مختبرات لوس ألاموس بالتعاون مع المعهد الفرنسي للفيزياء الفلكية.
• Mastcam-Z - كاميرا بانورامية محسنة مع إمكانية التركيز، والتي تسمح بالتحقيق بدقة كبيرة في طبيعة المعادن الموجودة على السطح.
• PIXL - مطياف (جهاز لتحليل التركيب الكيميائي) يعمل بالأشعة السينية، ومن المفترض أن يقوم بتحليل العناصر التي تشكل المواد المختلفة. تم تطوير الجهاز في جامعة أريزونا.
• SHERLOC – نوع مختلف من مطياف يعمل مع الأشعة فوق البنفسجية. والجهاز الذي تم تطويره في مختبرات وكالة ناسا مخصص بشكل أساسي للكشف عن المواد العضوية الموجودة في التربة، والتي قد تشير إلى وجود علامات على وجود الحياة في الحاضر أو ​​في الماضي.
• MEDA - جهاز لقياس المعلمات البيئية تم تطويره في المعهد التكنولوجي بإسبانيا، ويتضمن أجهزة استشعار لدرجة الحرارة والرطوبة وسرعة الرياح واتجاهها بالإضافة إلى كمية الغبار وتوصيف جزيئاته.
• ريمفاكس - رادار اختراق الأرض تم تطويره في معهد فورسكنينج في النرويج، وهو مخصص لدراسة السمات الجيولوجية للمريخ تحت السطح، بمستويات عالية للغاية من الدقة.

وقال جيمس رويثر، نائب مدير برنامج المريخ في مديرية مهمة تكنولوجيا الفضاء التابعة لناسا: "يسعدنا أن المركبة الجوالة مارس 2020 ستثبت قدرتنا على إنتاج الأكسجين النقي من ثاني أكسيد الكربون الوفير". "إن عرض هذه التكنولوجيا سيمهد الطريق لمهمات مأهولة رخيصة الثمن إلى المريخ حيث سيكون الأكسجين مطلوبًا لدعم الحياة ودفع الصواريخ."

سيتم تطبيق الأدوات التي تم تطويرها من المقترحات المختارة على مركبة فضائية مماثلة لمركبة كيوريوسيتي الموجودة حاليًا على كوكب المريخ، وبالتالي توفير تطوير منصة جديدة، مع زيادة الثقة في تشغيل النظام.

مزدحمة، ولكن بعيدة

ستكون Mars 2020 Rover هي خامس مركبة متجولة للمريخ تابعة لناسا. سبقتها مركبتان من طراز فايكنغ هبطتا على المريخ في عام 1976 (ولم تكونا متنقلتين بعد الهبوط) ومركبة سوجورنر المخصصة لجميع التضاريس التي هبطت على المريخ كجزء من مهمة باثفايندر في عام 1997؛ سبيريت وأبورتيونيتي اللتان هبطتا في عام 2004 (كان من المفترض أن يتضررا كلاهما لمدة ثلاثة أشهر: سبيريت عملت لأكثر من خمس سنوات، وتستمر أوبرتيونيتي في العمل حتى يومنا هذا، وقبل بضعة أيام حطمت الرقم القياسي للسفر عبر جرام سماوي خارج الأرض). الأرض، واستكمال رحلة تزيد عن -40 كم)؛ ومركبة الأبحاث كيوريوسيتي، التي تصادف هذه الأيام مرور عامين على هبوطها، وهي مستمرة أيضًا في العمل.

وفي السنوات المقبلة، تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق مركبتين بحثيتين أخريين إلى المريخ: إنسايت، المخصصة للأبحاث الجيولوجية على أعماق كبيرة، والمقرر إطلاقها في عام 2016، وإكسومارس، المقرر إطلاقها بعد عامين. ويتم تطويره بالتعاون مع روسيا (المسؤولة بشكل أساسي عن نظام الهبوط)، وستكون مهمته الأساسية هي البحث عن علامات الحياة على المريخ، والتي بالطبع يمكن أن توفر أيضًا إرشادات حول وجود المواد العضوية، و العناصر الضرورية لاستمرار الحياة هناك اليوم، ولإنتاج المواد اللازمة للمهمات المأهولة.

وعلى الرغم من النشاط المرتقب على سطح المريخ، فمن المشكوك فيه أن تطأ قدم الإنسان هناك في أقل من عشرين عاما. وعلى الرغم من أن الإنسان يقترب أكثر فأكثر من القدرات التكنولوجية اللازمة لتحقيق مثل هذا الإنجاز، على الأقل في المستقبل المنظور، فلن يكون هناك أي كيان على استعداد للقيام بتمويل مثل هذا المشروع الباهظ التكلفة. ستتكلف مهمة Mars 2020 Rover ما يقرب من ملياري دولار. ستكون المهمة المأهولة أكثر تكلفة بعدة مرات، وبالتأكيد إذا كانت الخطة تتضمن إعادة الطاقم إلى الأرض. ربما تكون الطريقة الوحيدة لتحقيق حلم الهبوط المأهول على المريخ، هي تعاون عالمي واسع النطاق، والذي قد يشمل أيضًا إنشاء محطة وسيطة على القمر، حيث يكون من الأسهل بكثير إطلاق مركبات فضائية كبيرة، نظرًا إلى الجاذبية الضعيفة.

وفي الوقت نفسه، بالمناسبة، قرر رجل أعمال خاص في هولندا أن يبدأ برنامجه الخاص، MarsOne. وفقًا لهذه الخطة، سيتم نقل 24 متطوعًا إلى المريخ (في ست مركبات فضائية مع أربعة رواد فضاء) اعتبارًا من عام 2024، وسيتم إنشاء مستعمرة مأهولة دون القدرة على العودة إلى الأرض. سجل أكثر من 200,000 ألف شخص في البرنامج، وبعد الاختيارات الأولى، بقي حوالي 700 مرشح (بما في ذلك ثمانية إسرائيليين). ومن المفترض أن يتم اختيار المرشحين النهائيين في برنامج واقعي يبثه التلفزيون الهولندي، ولكن من المشكوك فيه إلى حد كبير ما إذا كان كيان خاص قادراً على مواجهة التحدي الاقتصادي الذي تفرضه المهمة، من دون تعاون واسع النطاق من جانب البلدان التي تمتلك المال والتكنولوجيا. لا يزال هبوط الإنسان على المريخ أمرًا بعيد المنال، ولكن ربما إذا نجحت تجربة MOXIE، فسوف تحصل المؤسسة بأكملها على المزيد من الهواء للتنفس.