هل أصبحت الرحلات الطويلة إلى القمر والمريخ واقعا؟ جهاز جديد يوفر الطاقة والأكسجين في الفضاء
تاريخ النشر: 25th, June 2023 GMT
في خطوة جديدة لدعم الحياة على القمر والمريخ، يعمل الباحثون في التكنولوجيا المستدامة على حصاد الطاقة الشمسية في الفضاء، والاستفادة منها في عدة أغراض، أبرزها السفر في رحلات طويلة إلى خارج كوكب الأرض، كالانتقال إلى كوكب المريخ الذي يستغرق نحو عامين عادة، وسط صعوبات تتعلق بإرسال إمدادات الوقود والأكسجين من الأرض.
وفي هذا الاتجاه، قام باحثون من جامعة "ووريك" (University of Warwick) في إنجلترا بتطوير تقنية جديدة يمكنها إنتاج الطاقة الخضراء المتجددة من خارج الغلاف الجوي للأرض تعمل على امتصاص ضوء الشمس على القمر والمريخ.
وتعد التقنية الجديدة جمعًا لمختلف آليات التمثيل الضوئي الاصطناعية، ومن المتوقع أن تعمل على تمكين العلماء من استكشاف النظام الشمسي كونها تساعد رواد الفضاء على التنفس على سطح المريخ، إضافة إلى قدرتها على إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون والحفاظ على الطاقة المستدامة في استكشاف الفضاء.
ووفقا لموقع "ذا كونفرسيشن" (The Conversation)، فإن عملية التمثيل الضوئي كانت من بدايات أشكال الحياة على كوكب الأرض، إذ يرجع عمرها إلى أكثر من 2.3 مليار سنة، وبواسطتها تتمكن النباتات من جمع ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلى أكسجين وطاقة على شكل سكريات.
أما التمثيل الضوئي الاصطناعي، فهي عملية تحاكي عملية التمثيل الضوئي الطبيعية، يتم فيها التقاط وتخزين الطاقة من ضوء الشمس في الروابط الكيميائية للوقود الشمسي، إلى جانب تقسيم الماء المحفز ضوئيا إلى هيدروجين وأكسجين، ويعمل التمثيل الضوئي الاصطناعي على تقليل ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الضوء.
ووفقا للدراسة التي نشرتها دورية "نيتشر كوميونيكيشنز" (Nature Communications)، فإن التطورات الحديثة في أجهزة التمثيل الضوئي الاصطناعي قد تكون مفتاحا للبقاء والازدهار بعيدا عن الأرض، ومن هذه التطورات ما قام به العلماء في جامعة ووريك من تطوير تقنيتهم التي تعتمد على أشباه الموصلات لامتصاص ضوء الشمس على القمر والمريخ.
وحسب البيان الصحفي الصادر من جامعة ووريك، فإن التقنية المستخدمة تطوير لأجهزة التمثيل الضوئي الاصطناعي، إذ تم جمعها في جهاز واحد أثقل وزنا لكنه أكثر كفاءة، وتعمل عند درجة حرارة الغرفة، كما تقوم كل يوم بالمعالجة الكيميائية لتوليد الطاقة، وذلك لمساعدة صناعة الفضاء على أن تصبح أكثر استدامة.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن الجهاز المقترح يستخدم مواد شبه موصلة مغلفة بمحفزات معدنية بديلة للكلوروفيل في دعم التفاعل الكيميائي المطلوب لامتصاص الضوء، وتخضع التقنية لنفس العمليات التي تحافظ على النباتات حية على الأرض، فهي تحول الماء إلى أكسجين باستخدام ضوء الشمس فقط في أثناء إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون.
أيضا تتمتع هذه الأنظمة المتكاملة للتمثيل الضوئي الاصطناعي بميزة الاستخدام المباشر للطاقة الشمسية ويمكن أن توفر الوزن على الرحلات الفضائية الطويلة المدى مقارنة بالأنظمة التقليدية المستخدمة حاليا في محطة الفضاء الدولية، وهو ما يجعل السفر إلى الفضاء أكثر كفاءة.
وحسب ما ورد في بيان جامعة ووريك، فإن هناك حاجة ماسة إلى مصادر طاقة فعالة وموثوقة في الفضاء لتمكين استكشاف نظامنا الشمسي، متوقعا أن يتم تثبيت هذه التقنية على القمر والمريخ لحصاد الطاقة الخضراء للمساعدة في تشغيل الصواريخ واستكمال أنظمة دعم الحياة لإنتاج الأكسجين والمواد الكيميائية الأخرى، بالإضافة إلى إعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون.
ويضيف البيان إن الرؤى المكتسبة في هذه الدراسة فيما يتعلق بتحسين كفاءات الأجهزة تغذي أيضًا تحسينها للتطبيقات على الأرض وتوفر أيضًا رؤى حول أداء الخلايا الشمسية التقليدية في الفضاء.
وختمت كاتارينا برينكرت أستاذة الكيمياء المساعدة بجامعة ووريك -في تصريحها الذي تضمنه البيان- بأن "استكشاف الإنسان للفضاء يواجه التحديات نفسها التي يواجهها انتقال الطاقة الخضراء على الأرض، فكلاهما يتطلب مصادر طاقة مستدامة، مع توفر ضوء الشمس بكثرة في الفضاء، إذ أظهرنا كيف يمكن استخدام هذا المصدر لحصد الطاقة -مثل النباتات الموجودة على الأرض- لأنظمة دعم الحياة للسفر في الفضاء على المدى الطويل، إذ يمكن أن توفر هذه التقنية إنتاجا وفيرا من الأكسجين وإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون على كل من القمر والمريخ".
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
من الأرض إلى الأثير.. الإمارات تستكشف آفاق الفضاء في إكسبو 2025 أوساكا
برزت منصة «مستكشفو الفضاء» في جناح دولة الإمارات ضمن فعاليات «إكسبو 2025 أوساكا- كانساي» كنقطة جذب رئيسية تجسد مسيرة الدولة في استكشاف الفضاء من الإنجازات الطموحة إلى رؤى المستقبل، حيث تستعرض المنصة المراحل المتقدمة من البرامج الفضائية الإماراتية.
ومن «مسبار الأمل» وصولاً إلى «المستكشف راشد»، ومشاريع استكشاف الكويكبات، تعكس هذه المحطات التزام الدولة بتوسيع آفاق المعرفة وتمكين الجيل الجديد من رواد الفضاء، حيث تسلط بدورها منصة «الحالمون المنجزون.. استكشاف الفضاء» الضوء على القيادات الإماراتية الشابة الطموحة في قطاع الفلك والفضاء.
وبصفتها الشريك الرسمي في منطقة «مستكشفي الفضاء» ضمن الجناح الوطني، تلعب شركة «سبيس 42» دوراً محورياً في إثراء هذا المحتوى من خلال تسليط الضوء على مساهماتها في دفع حدود الابتكار الفضائي والتكامل بين التقنيات الذكية والتطبيقات الأرضية، حيث تأتي رعاية «سبيس 42» امتداداً لمهمتهم في دفع حدود الممكن وإلهام الأجيال القادمة، وتحقيق قيمة حقيقية من الأرض إلى الفضاء وما بعدها.
وفي هذا الإطار، أكد سليمان آل علي، الرئيس التنفيذي للشؤون التجارية في «سبيس 42»، أن دعم الشركة للجناح الذي يحمل شعار «من الأرض إلى الأثير»، يأتي تجسيدا لرحلة الإمارات من إرثها الغني إلى مستقبل الابتكار والاستكشاف، مشيرا إلى أن الشركة تسعى إلى إعادة تعريف كيفية التقاء الاتصالات الفضائية والتحليلات الجيومكانية والذكاء الاصطناعي لابتكار حلول تُحدث أثرًا ملموسًا في المجتمعات والاقتصادات.
وأوضح آل العلي أن «سبيس 42» تعد أول شركة تكنولوجيا الفضاء تعتمد على الذكاء الاصطناعي في دولة الإمارات كعنصر أساسي في بنيتها التشغيلية، ما يجعلها شريكا فاعلا في تحقيق طموحات الدولة في الريادة العالمية في مجالات الفضاء والتكنولوجيا، مع جعل حلول الفضاء أكثر وصولًا وارتباطًا بحياة الإنسان.
وأشار الرئيس التنفيذي للشؤون التجارية ب «سبيس 42» إلى تطلعهم للتوسع عالمياً انطلاقاً من المشاركة في إكسبو 2025 أوساكا الذي يشكل محطة لتلاقي الحضارات والعقول، ويعد منبرا رئيسيا للدول للنظر في كيفية تطوير مجالات الفضاء والاستدامة وغيرها، لافتاً إلى العلاقات الوطيدة مع اليابان التي أثمرت عن الوصول إلى الفضاء وما بعده.
وأوضح أن خدمات «سبيس 42» تغطي حالياً أكثر من 150 دولة حول العالم، وتشمل محفظتها أكثر من ستة أقمار صناعية تقدم حلولا ذكية للاتصال والتصوير الفضائي، بما في ذلك رصد الكوارث والاستجابة للأزمات، مشيراً إلى أبرز مشاريعهم المتمثلة في إطلاق خدمات التنقل من الجيل المقبل عبر القمر الاصطناعي «الثريا 4»، وتوسيع كوكبة أقمار «فورسايت» المتخصِّصة في رصد الأرض، إلى جانب بناء القمرين الاصطناعيين «الياه 4» و«الياه 5» لدعم العقود الموقّعة مع حكومة دولة الإمارات، والعمل على إنجاز كوكبة الأقمار الاصطناعية الرادارية المتكاملة بحلول 2027، إضافة إلى تطوير أكثر من 15 منتجاً جديداً لتلبية الطلب المتنامي عبر مختلف القطاعات.
وفي لفتة تجسد التقاء التراث بالابتكار، تتوسط منصة «مستكشفو الفضاء» قطعة فنية فريدة لصاروخ مصمم بالكامل من «الخوص» عمل عليه أمهات إماراتيات من «بيت الحرفيين» خلال فترة استغرقت من شهرين إلى ثلاثة أشهر، حيث شكلت التحفة شاهدا بصريا على قدرة الأيادي الإماراتية على تحويل المواد التراثية إلى رموز مستقبلية تعبر عن الطموح الوطني في بلوغ الفضاء، وتؤكد على أن الإبداع الإماراتي متجذر في الأصالة وممتد نحو المستقبل.
العدو الإسرائيلي يشدد إجراءاته العسكرية على حاجز الحمرا في الأغوار الشمالية