استغلال موارد القمر
إن استغلال غبار
القمر المفتاح وراء التغلب على تحديات الحياة عليه وعندما قام نيل آرم استرونج
بأول وأهم خطوة فى تاريخ البشرية على سطح القمر عام ( 1969 ) غاص حذاؤه فى طبقة
رقيقة رمادية من الغبار لتترك بصمة تصدرت أهم البصمات فى التاريخ ( ريجولت ) على
الغبار القمرى وهو مقتبس من شقين يونانيين بمعنى ( الصخر المنبسط ) وقد اعتبر
العلماء
( الريجولت ) جزءا
من طبيعة القمر وتوصل العلماء إلى أن ( الريجولت ) أهم التحديات التى قد تواجه
الحياة على القمر حيث تغطى السطح القمرى كله من عمق ( 7 أقدام : 100 قدم ) أو أكثر
وتتضمن كل شىء من
الجلمود حتى الذرات التى يبلغ قطرها بضعة نانومترات ولكن أغلب الطبقة من الهريس
الناتج من النيازك متناهية الصغر واللانهائية والتى تصطدم بالقمر دون أن يعترض
طريقها الغلاف الجوى منذ أكثر من ( 3 مليارات عام ) حيث تتكون حفنة ( الريجولت )
من أجزاء من الصخر والمعادن وذرات من الزجاج الناتج بفعل حرارة التصادمات الصغيرة
وجزيئات ملحومة معا من الزجاج والمعادن والصخور .
إن اليل والنهار
على القمر يعادلان ( 14 يوما ) على الأرض وإن الوصول بالمعدات الثقيلة للفضاء مهمة
شاقة ومستحيلة .
س : لماذا العودة
للقمر ؟
ج : إن عصور من الانصهار والبرودة وتكتل ذرات
الزجاج فى القشرة العليا للقمر ( الريجولت )
لمسحوق ذى حواف
مسننة ذات تأثير كاشط تلتصق بأى شىء يلمسها وتتكوم بشكل كثيف حتى تصبح شديدة
الصلابة على أى عمق اسفل ( 4 بوصة ) .
وتشكل الطبقة
عائقا منيعا لكل من يرغب فى استكشاف القمر أو المريخ أو البحث عن المواد أو بناء
المراصد عالية الدقة لما لها من تأثير مدمر على الآلات وأنسجة الإنسان فبعد ( 3
أيام ) من السير على القمر هددت طبقة ( الريجولت ) بسحق وصلات بذلات رواد فضاء
المركبة
( أبوللو / 11 )
كما أحدثت حوادث فى المركبة ذاتها من أجل وجود قاعدة دائمة على القمر فإن الحوادث
الميكانيكية قد تسبب فى كارثة محققة .
تدمر طبقة (
الريجولت ) الهيدروليات وتتجمد على مفاتيح التشغيل والإغلاق وتحول مسند الكرات إلى
ما يشبه حبوب الإفطار فعندما يثار غبار القمر تطير الذرات الصغيرة وتهبط وتلصق
نفسها على أى سطح ولا يمكن إزالة طبقة ( الريجولت ) بسهولة كما أن استنشاقها يمكن
أن يسبب تلفا رئويا وتأثيره يماثل الرئة السوداء ولا شبيه للريجولت على الأرض فإن
الأرض تحدث بها عمليات جيولوجية تفرق وتصنف أما على القمر فهناك تصادمات نيزكية تمزج
كل شىء معا .
فنسبة الاكسجين تصل
إلى ( 42 % ) وزنا وباستخلاصه يمكن الحصول على هواء نقى للتنفس ووقود للصواريخ كما
يتحد مع الهيدروجين لينتج الماء وبتسخين طبقة ( الريجولت ) يجعلها صلبة لرصف الطرق
وصنع الطوب والسيراميك أو حتى الألواح الشمسية للإمداد بالكهرباء فإن تغطية منطقة
صالحة للسكن بطبقة كثيفة من ( الريجولت ) يمكن أن يمكن رواد الفضاء من الحياة فى
منطقة خالية من الإشعاع قد تكون طبقة ( الريجولت ) لعنة الاستكشاف القمرى ولكنها
نعمة لا يمكن انكارها .
ففى يناير ( 2004
) أعلن الرئيس الأمريكى رؤيته لاستكشاف الفضاء فعودة الإنسان للقمر بحلول عام (
2020 ) ووصوله للمريخ وظهرت تفاصيل الخطة بشكل أوضح فى ديسمبر عام
( 2013 ) ففى
المعهد الأمريكى لملاحة الطيران والفضاء الخارجى فى هيوستن ويفكر العلماء فيما هو
مطلوب لجعل العلم حقبقة وبينما يدور الجدل حول استمرار الرغبة السياسية فى دعم
استكشاف القمر .
تتجه خطط ناسا
لمجموعة أولى من مهمات القمر الألية لاختيار التكنولوجيات وجمع المعلومات القادمة قبل أن تصبح سفينة الفضاء ( أوريون )
الجديدة على استعداد للوصول برواد فضائها
( 4 ) تجاه القمر
وبوقت كاف .
ففى العام ( 2018
) فقد تم التوصل لحل بعض الألغاز الغامضة المتعلقة بالكون فيوجد هناك ترسبات
جليدية فى أحد قطبى القمر أو إن كان يمكن استخدام حلة الفضاء فى أكثر من رحلة على
طول سطح القمر وإن كان جسم الإنسان يتحمل الحياة بالرغم من الغبار أو الحياة
لفترات طويلة فى مكان ذى جاذبية منخفضة أو التعرض الطويل للأشعة الكونية .
ستشبه الرحلات الأولى مهمات ( أبوللو ) من حيث
الفترات الزمنية القصيرة لاختبار التكنولوجيات والمعدات والبدء فى بناء القاعدة
القمرية فلا بد أن تحتوى القاعدة القمرية على أماكن للسكن فمنصة اطلاق أماكن تخزين
للوقود والإمدادات ومولد للطاقة وبحلول عام
( 2024 ) يتوقع
خبراء ناسا الحصول على ما يكفى من البنية التحتية لدعم الوجود البشرى الدائم
بمساعدة ( 4 رواد فضاء ) فى طيران مستمر كل ( 6 أشهر ) وهى تماثل مدة البقاء فى
محطة الفضاء العالمية ( الدولية ) .
إن بناء قاعدة
قمرية دائمة أكثر رهبة من إنشاء القاعدة على المريخ فى العديد من النواحى فالمريخ
يشبه الأرض فى الغلاف الجوى والطقس والفصول وتعادل الجاذبية ثلث جاذبية الأرض وفى
المقابل تصل جاذبية القمر لسدس جاذبية الأرض بدون غلاف جوى ويوجد وابل لا يرحم
ومستمر من الإشعاع والنيازك الصغيرة .
ما هى الحاجة
للذهاب للقمر طالما كان المريخ الهدف فى النهاية ؟
إن تحمل البقاء
فترات طويلة فى الفضاء فإن الذهاب للقمر يقدم التوجيهات الضرورية حيث يحلق رواد
الفضاء فى المحطة الفضائية الدولية فى المدار المنخفض للأرض على بعد ( 224 ميل )
من الأرض سيكون على بعد ( 3 أيام ) من احتياجهم للمساعدة ولكن فى حالة المريخ فإن
أفضل تقدير قد يصل لشهور من بعد التحليق لن يتعلم المستكشفون تحمل البقاء فترات
طويلة فى بيئة منخفضة الجاذبية فعليهم أن يعملوا لفترات ممتدة فى بيئة من المحتمل
أن تكون مميتة ولا يمكن التحكم بها كما يجب عليهم صنع مواد قابلة للاستهلاك
كالاكسجين مع إمكانية إعادة تدويرها بالاضافة لتدوير المخلفات فيجب أن يكونوا
قادرين على اصلاح المعدات اللازمة ومعرفة أن مهمتهم العلمية ليست الوحيدة المعتمدة
على الاصلاحات كما عليهم أن يتواءموا مع المرض وتثبيت العظام المكسورة واستئصال الزائدة
الدودية فى الحالات الطارئة .
إن ناسا أصدرت
مؤتمرا حول مبادرة القمر بأن البشرية فى حاجة لاعادة تطوير عميق لهيكل ونظام
الفضاء مداراة لفشلها فى كل من مهمة كل من المكوكين ( تشالنجر / كولومبيا ) .
إذا كان الذهاب
للقمر خطر فما هو الحال بالنسبة للمريخ ؟
لا تتوقف مفاجآت
القمر عند الريجولت الكاشطة فى بيئته القاسية بل تمتد لخط الاستواء القمرى الذى
يتميز بإمكانية الهبوط السلس إلا أن درجات الحرارة تصل ل ( 250 درجة فهرنهايت )
خلال النهار وتهبط إلى ( - 240 درجة فهرنهايت ) خلال الليل وكلا اليل والنهار
يعادلان ( 14 يوما ) أرضيا ولقد كان رواد المركبة ( أبوللو / 11 ) يمارسون عملهم
خلال المعادل القمرى من النهار المبكر والضحى من أجل الرؤية ودون ارتفاع شديد فى
الحرارة ولقد كان المناخ القمرى السبب الرئيسى فى إعلان ( ناسا / ) أنها ستبنى قاعدتها القمرية من أحد
قطبى القمر ومن أفضل المواقع المرصودة ( حفرة شاكلتون ) ( ) فى القطب الجنوبى
للقمر والذى من المتوقع أن يتميز بدرجات الحرارة المعتدلة ما بين ( - 50 : 50 درجة
فهرنهايت ) كما تتميز حفرة شاكلتون بأنها فى مسار ضوء الشمس على الرغم من ضعفه إلا
أنه يستمر ( 80 % ) من العام لأن ضوء الشمس ضرورى لتوليد الكهرباء وإذا ما تم بناء
القاعدة القمرية على خط الاستواء القمرى فإنها ستواجه الظلام لمنتصف كل شهر
فالخلايا الشمسية ستكون عديمة الفائدة
كما أن توفر
الموارد الطبيعية المفيدة أحد الأسباب وراء اختيار القطب الجنوبى القمرى لبناء
القاعدة فقد رصدت المركبات المدارية للقمر فى التسعينات من ( ق / 20 ) نسبة مركزة
من الهيدروجين وهو مصدر محتمل لوقود الصواريخ ويعتقد العلماء أن مذنبا اصطدم
بالقمر منذ زمن بعيد ليترك الجليد المائى مدفونا فى الحفر الظليلة بشكل دائم ولقد
أصبح التعرف على مصادر الهيدروجين الهدف الرئيسى لمهمات رواد الفضاء الآليين التى
ستسبق هبوط البشريين على القمر وكما يتميز القطب الجنوبى القمرى بدرجات الحرارة
المعتدلة وتوفر الهيدروجين إلا أنه ملىء بالأجراف والمناطق الوعرة التى تصعب هبوط
المركبات الفضائية أكثر من منتصف القمر عند خط الاستواء القمرى وإن كان العلماء
يرون أن مميزات القطب الجنوبى للقمر تطغى على مخاطره .
فما زال رواد
الفضاء فى انتظار مواجهة الجاذبية المنخفضة والإشعاعات فى رحلاتهم القمرية الطويلة
وعلى الرغم من ضعف العضلات والعظام من تأثير الجاذبية المنخفضة فالاهتمام الأكبر
حماية الرواد من الإشعاعات المدمرة .
فتتمثل الأفكار
المطروحة فى إحاطة المنطقة المأهولة القمرية بغلاف يمتلىء بالماء الممتص للإشعاع
وتتمثل فكرة أخرى فى إعداد مجال مغناطيسى صناعى لتحريف الأشعة السيئة قد تكون أفضل
الحلول وأيسرها فى الاستفادة من طبقة ( الريجولث ) حيث يتم وضع النماذج السكنية فى
حفرة ودفنها فى طبقة كثيفة من الغبار القمرى .
فما هو الكم
المطلوب من طبقة ( الريجولث ) ؟
فإن الإشعاع يسبب
سلسلة من التفاعلات أسفل سطح التربة القمرية ليسبب الانقسام الناتج من التفاعلات
الثانوية والتى هى أكثر ضررا للنسيج البشرى من التعرض للانفجارات الكونية دون
حماية فقد تكون البشرية فى حاجة إلى أكثر من ( 10 أقدام ) من التربة القمرية لعزل
رواد الفضاء .
ولقد أصبح على
رواد الفضاء الحفر فى طبقة ( الريجولث ) وتتمثل التحديات للوصول بالمعدات الثقيلة
للفضاء فعلى العلماء التفكير بشكل أصغر حجما فالبشرية فى حاجة لحاملة ( الريجولث )
القمرية فى حجم
مجرة ( العشب ) وتقوم ناسا بمسابقة حفر لطبقة الريجولث فإختراع الإنسان الآلى الذى
يستطيع حفر أكبر كم من طبقة ( الريجولث القمرية ) فى ( 30 دقيقة ) على أن تزن
الحفارة أقل من ( 90 رطلا ) .
وتتمثل التحديات
فى علم الفيزياء حيث تعتمد المعدات الثقيلة فى كوكب الأرض على الاحتكاك والجاذبية
من أجل تقديم الثبات المطلوب عند القطع والدفع والجذب والحفر والكشط والسحق أما
على القمر فسيكون القصور الذاتى لأن الجاذبية لها دور كبير فتختلف ردود الأفعال عن
مثيلتها على الأرض .
وتتمثل أحد الحلول
فى بناء صندوق فى مؤخرة الحفار وملئه بالريجولث لتحقيق ثقل موازن قبل بدء عملية
الحفر .
ويتمثل الحل الآخر
فى تجهيز الحفارة ببريمة حفر وبتثبيت الحفار فى سطح القمر فالتخلص من
الجزء الخاص
بالحفر وعمل مكنسة ضخمة تستخدم طاقة أقل وتتخلص من طبقة الريجولث قليلا قليلا .
إن المكنسة
القمرية ليست حلا مثاليا حيث ستحيط برواد الفضاء سحابة من الغبار القمرى وإن تأثير
عواصف غبار ( الريجولث ) على المعدات منذ هبوط ( أبوللو / 11 ) على سطح القمر عام
( 1969 ) وإن
تأثير السحابة الغبارية التى صنعتها عند الهبوط على المركبة المهجورة
( ) ولقد وحد العلماء
الغبار فى كل ركن وزاوية وشق وأصبح الهبوط على القمر أو الإقامة عليه تحديا يجب
مواجهته .
وتواجه ناسا تحديا
بسبب الغبار القمرى فبذلات رواد الفضاء خلال إقامتهم على القمر حيث اكتشف العلماء
خلال رحلات ( أبوللو ) أن ( 3 أيام ) من السير على القمر أقصى مدة قبل أن تفسد
الزمامات المنزلقة وتتيبس المفاصل وتنسد القطع الموصلة فيحتاج المستكشف الفضائى
الجديد لحل يمكنه من العمل على سطح القمر فيجب صنع بذلات الفضاء ذات الكرات
الحامية للوصلات وتغيير السدادات .
ويحاول العلماء
التوصل لبذلات فضائية لا تقطع بسهولة أو تفسد ولا تزن أكثر من ( 200 باوند )
على الأرض = ( 33
باوند ) على القمر .
إن طبقة (
الريجولث ) تقوم بالحماية من الإشعاع الكونى وللإمداد بمواد البناء من أجل قاعدة
بشرية دائمة على القمر وإن ذرات الزجاج والحديد المعدنى فى التربة القمرية (
الريجولث ) .
إن الطبقة الرقيقة
من الريجولث تحتوى على ما يكفى من ذرات الزجاج والحديد المعدنى وأنه يمكن صهر كومة
من التربة القمرية ( الريجولث ) فى مدة تستغرق من ( 10 / 20 ث ) ثم سلط المعجل
الممغنطى على عينة أخرى ووجد أن ( 50 وات ) من الطاقة لنحصل على مكعب 1 سم
من التربة القمرية
فى درجة حرارة ( 1700 درجة سيلزيوس ) فى ( 10 ثوان ) .
فباستخدام
الميكروويف على التربة القمرية يستطيع العلماء صهر الذرات معا لتشكيل أساس قابل
للاستخدام فإذا ما زادت درجة الحرارة تنصهر الطبقات العليا وتتحول لزجاج متين ولا
تهب طبقة
( الريجولث ) من
نفسها على القمر بل إن حركة إطارات المركبات الفضائية أو خطوات الأقدام هى ما
تثيرها فالتحرك على الطرق الممهدة سيوقف من حركة الغبار القمرى .
إن ( الميكروويف
الشمسى ) يمهد الجليد وأنه بالإمكان صهر التربة القمرية ( الريجولث ) لعمق
( 1 قدم )
باستخدام مجموعة من المعجلات المغناطيسية ثم مجموعة أخرى لإذابة عمق بوصتين من
القمة وتحويلها لزجاج .
إن اختراع مصنع
لاستخلاص الأكسجين من الريجولث حيث يمثل الأكسجين السائل
( 75 : 80 % ) من
كتلة وقود سفينة الفضاء فلن يكون على القمر حاجة لوقود اكسجينى احتياطى من الأرض
وسيكون اطلاق المركبات الفضائية أقل وزنا وتكلفة وإمكانية زيادة الحمولة
فناسا تريد صنع
مكعب ( 9 طن ) من الاكسجين كل عام = ( 44 كجم ) ( 97 رطلا ) يوميا خلال النهار بحيث يمكن تزويد مركبتين كل عام بالوقود
.
إن وجود المصانع
فى الفضاء منذ ( 15 سنة ) فعن طريق قيامه فى معامل ( لوكهيد ) ليس تجارب مجردة فى
مرحلة متقدمة نحو الأمام .
إن من الطرق
العديدة لصنع الاكسجين من التربة القمرية ( الريجولث ) فطريقة اختزال الهيدروجين
حيث تتم الطريقة فى درجات حرارة منخفضة نسبيا ( 1300 : 1500 فهرنهايت )
ويوجد عيب فى هذه
الطريقة هو استخلاص الكسجين من أكسيد الحديد مما يعادل ( 10 % )
من طبقة (
الريجولث ) وإن استخلاص ( 100 يارده مربعة ) من الريجولث على عمق بوصتين يمكن أن
ينتج ( 660 باوند ) من الأكسجين وهوما يكفى لبقاء فريق استكشافى من ( 4 أفراد )
فى الفضاء لمدة ( 75
يوم )
ويماثل شكل الحفار
الآلى ماكينة جزء العشب وله أوعية من الصلب ذات جرافات تعلوه وعنما يبدأ فى
التشغيل له أوعية من الصلب ذات جرافات من الأكسجين فعند انزلاق الروبوت على الأرض
لصندوق رمال على بعد ( 20 قدم ) حيث تنخفض الأوعية ونبدأ فى الدوران حيث تبدأ
الجرافات فى العمل وتضع الرمال فى القادوس حتى يمتلىء ويعود الروبوت للأرض القمرية
.
وعندما يملأ
الحفار الخزان بالقرب من سفينة الفضاء يرفع مصعد بالتربة القمرية للمفاعل والذى
سيقيس مسافة ( 20 بوصة ) طولا ليحوله للخليط الأسمنتى ثم يتعرض الريجولث للحرارة
وتدور تحت ضغط بينما يرشح الأكسجين من خلاله حيث يبدأ ( أكسيد الحديد ) فى التصدع
عند درجات الحرارة الأكبر من ( 1300 درجة فهرنهايت ) ويبدأ الأوكسجين فى الاتحاد
مع الهيدروجين ويتصاعد بخار الماء فإذا ما احتاج رواد الفضاء للماء ستتوقف العلمية
عند هذا الحد ولكن فى عدم الاحتياج للماء
يدخل البخار لغرفة ثانية للتحليل الكهربى حيث يتم ضخ الأوكسجين لغرف المعيشة أو
صهاريج تخزين الوقود بينما يعود الهيدروجين للمفاعل لإعادة استخدامه .
إنه مصنع حقيقى
للأكسجين يمكنه أن يحرر مستقبل مستكشفى القمر من القيود والإمدادات بمركبات الأرض
الفضائية .
اكتشاف جزيئات
الماء على القمر :
اكتشف العلماء
جزيئات من الماء فى المناطق القطبية على القمر حيث رصدت الأجهزة التى تحملها ( 3
مركبات فضائية ) أن جزيئات الماء تتواجد بكميات أكبر ما تم التنبؤ به وإن كانت
الكمية ما زالت قليلة نسبيا كما تم رصد الهيدروكسيل وهو جزىء يتكون من ذرة أكسجين
وذرة هيدروجين فى تربة القمر ( الريجولث ) .
رصد الاكتشاف محدد
المعادن القمرية الذى اعتلى مركبة البحث الهندية ( تشاندرايان ) وقد أكدت على
الاكتشاف مركبتى ( كاسينى إيبوكسى ) التابعتان لناسا .
ولقد تحقق اكتشاف
الماء على القمر نتيجة التعاون العالمى بين ناسا ومنظمة بحوث الفضاء الهندية ولقد
استطاع المنظار الطيفى ومحدد المعادن القمرية من موقعه من قياس انعكاس الضوء عن
سطح القمر عند الأطوال الموجية تحت الحمراء وتشتيت الألوان الطيفية لسطح القمر لأجزاء
صغيرة ليكشف عن تفاصيل جديدة فى تكوين التربة القمرية ( الريجولث ) وعن طريق تحليل
البيانات وجدوا أن الأطوال الموجية للضوء والتى تم امتصاصها تتوافق مع أنماط
امتصاص جزيئات الماء والهيدروكسيل فالماء على القمر يعنى جزيئات الماء
والهيدروكسيل التى تتفاعل مع جزيئات الصخور القمرية والغبار القمرى بشكل محدد فى
أعلى المليمترات الأولى من سطح القمر
ولقد اكتشفت
جزيئات الماء والهيدروكسيل فى مناطق مختلفة من البقعة المشمسة على القمر وإن كان
وجود الماء يتزايد فى المناطق المرتفعة ولقد اشتبه فى وجود جزيئات الماء
والهيدروكسيل فى البيانات الصادرة من المركبة ( كاسينى ) عند تحليقها بالقرب من
القمر عام ( 1999 ) .
وإن وجود الماء
والهيدروكسيل وإن كان الاختلاف فى الوفرة حيث تتمتع تربة القمر ب 1000 جزىء ماء من
مليون جزىء فإن طن من تربة القمر يمكنه أن يجنى ( 32 أو نصه ) من الماء
فعن طريق استرجاع
البيانات المستخرجة من رحلة ( إيبوكسى ) بينما كانت تحلق بالقرب من القمر وفى
طريقها للاصطدام بالمذنب ( هارتلى 2 ) فلقد أكدت البيانات كل ما تم التوصل إليه
سواء من المركبة ( كاسينى ) أو المنظار الطيفى وقدمت المزيد من المعلومات وأنه مع
اتساع الرصد والمدى الطيفى للقطب الشمالى للقمر تم اكتشاف مناطق الماء
والهيدروكسيل اعتمادا على درجة الحرارة والارتفاع والتكوين والزمن وإن التحليلات
تؤكد بشكل قاطع وجود جزيئات الماء على سطح القمر .
فما هى أصل مياه
القمر وتأثيرها على معادن القمر ؟
دعاء الخطيب
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق