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.
التقنية الجديدة تعد جمعًا لمختلف آليات التمثيل الضوئي الاصطناعية وتعمل على امتصاص ضوء الشمس (شترستوك) تطوير أجهزة التمثيل الضوئي الصناعيووفقا 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.
التمثيل الضوئي الاصطناعي عملية تحاكي عملية التمثيل الضوئي الطبيعية بمحفزات معدنية بديلة للكلوروفيل (شترستوك) الحاجة إلى الطاقة في الفضاءوحسب 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:
توقيع مذكرتي تفاهم بين جهاز مستقبل مصر للتنمية المستدامة و«مصدر» الإماراتية
شهد الدكتور مصطفى مدبولي، رئيس مجلس الوزراء، اليوم الأربعاء، بمقر مجلس الوزراء بالعاصمة الإدارية الجديدة، مراسم توقيع مذكرتي تفاهم بين جهاز مستقبل مصر للتنمية المستدامة، وشركة أبوظبي لطاقة المستقبل «مصدر» الإماراتية، بشأن التعاون في تطوير وإقامة مشروع للطاقة الشمسية العائمة بقدرة 5 جيجاوات ببحيرة ناصر، وكذا مشروع تطوير وإقامة مشروع للطاقة الشمسية بقدرة 2.8 جيجاوات بنجع حمادي.
حضر التوقيع الدكتور سلطان الجابر، وزير الصناعة والتكنولوجيا المتقدمة في دولة الإمارات، والعقيد دكتور بهاء الغنام، المدير التنفيذي لجهاز مستقبل مصر للتنمية المستدامة، والسفيرة مريم الكعبي، سفيرة دولة الإمارات لدى مصر.
ويهدف هذا التعاون إلى تعزيز البنية التحتية للطاقة النظيفة في كلا البلدين، مما يسهم في تقليل التكاليف على المدى الطويل وتحقيق أمن الطاقة، كما يسهم الجهد المشترك في تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية، وخفض انبعاثات الكربون، بما يتماشى مع الأهداف الوطنية والإقليمية للتنمية المستدامة.
ويأتي توقيع مذكرتي التفاهم، في إطار العلاقات الأخوية الراسخة بين مصر وشقيقتها دولة الإمارات العربية المتحدة، وتماشياً مع الجهود الدولية لمواجهة التغيرات المناخية وتعزيز التحول نحو الطاقة النظيفة.
وتتضمن مذكرتا التفاهم، التي وقعها اللواء مهندس خالد صلاح، مدير الإدارة الهندسية لجهاز مستقبل مصر للتنمية المستدامة، ومحمد جميل الرمحي، الرئيس التنفيذي لشركة «مصدر»، تطوير وإقامة مشروع للطاقة الشمسية العائمة بقدرة إنتاجية تصل إلى 2 جيجاوات كمرحلة أولى، و3 جيجاوات كمرحلة ثانية على بحيرة ناصر، إضافة إلى مشروع للطاقة الشمسية بقدرة 2.8 جيجاوات في منطقة شمال نجع حمادي.
ويُعتبر هذا التعاون خطوة محورية في تحقيق الأهداف المشتركة للبلدين في مجال التحول إلى مصادر طاقة مستدامة وصديقة للبيئة، مما يسهم في تقليل الانبعاثات الكربونية وتعزيز التنمية الاقتصادية المستدامة.
وتهدف مذكرتا التفاهم إلى تعزيز الاستثمارات المشتركة في مجالات الطاقة النظيفة، مع التركيز على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كمصادر متجددة لإنتاج الكهرباء، كما تسعى إلى تبادل الخبرات التقنية بين الجانبين، مما يسهم في تعزيز القدرات الوطنية في تصميم وتنفيذ وإدارة مشروعات الطاقة المتجددة، ويوفر فرص عمل كثيرة في مجالات الطاقة والتكنولوجيا، داعمًا بذلك الاقتصاد المحلي والتنمية البشرية.
ومن المتوقع أن يسهم تطوير هذه المحطة، المرشحة لتكون أكبر مشروع من نوعه في العالم، إلى جانب الاستفادة من الخبرة العالمية لشركة «مصدر» في مجال تطوير محطات الطاقة الشمسية العائمة، في دعم جهود مصر ومساعيها للاعتماد على حلول الطاقة المستدامة، كما تهدف المبادرة إلى استغلال الإمكانات الكبيرة التي توفرها بحيرة ناصر لتعزيز أمن الطاقة في مصر، بالإضافة إلى أن المشروع يشكل نموذجًا يحتذى ويمهد الطريق لإقامة مشروعات طاقة متجددة مستقبلية في المنطقة.
اقرأ أيضاًرئيس الوزراء: مشروع جديد مرتقب للربط الكهربائي بين مصر وإيطاليا
رئيس الوزراء: 5 محافظات ستدخل المرحلة الثانية من منظومة التأمين الصحي الشامل بتكلفة 115 مليار جنيه
رئيس الوزراء: وقعنا مذكرات تفاهم واتفاقيات مع الجانب الإماراتي في مجالات الطاقة المتجددة