يمكن أن يساعد صنع الأكسجين بالمغناطيس رواد الفضاء على التنفس بسهولة

يمكن أن يساعد صنع الأكسجين بالمغناطيس رواد الفضاء على التنفس بسهولة

25 أغسطس , 2022

ترجم بواسطة:

أماني نوار

دقق بواسطة:

زينب محمد

اقترح فرِيق دولي من العلماء، بما في ذلك عالم كيمياء من جامعة وارويك، طريقة قد تكون أفضل لصنع الأكسجين لرواد الفضاء في الفضاء،وذلك باستخدام المغناطيسية. ويستند هذا الاستنتاج إلى بحث جديد حول فصل الطور المغناطيسي في الجاذبية الصغرى، نُشِرَ في المجلة العلمية Microgravity) npj) من قبل باحثين من جامعة وارويك في المملكة المتحدة، وجامعة كولورادو بولدر وجامعة فراي-برلين في ألمانيا. 

يُعد الحفاظ على تنفس رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية والمركبات الفضائية الأخرى عملية معقدة ومكلفة. لذلك وجب إيجاد تقنيات أفضل، وخاصةً في ظل مخططات البشر لبعثات مستقبلية إلى القمر أو المريخ.

 صرَّح المؤلف الرئيسي ألفارو روميرو كالفو، صاحب شهادة الدكتوراه وخريج جامعة كولورادو بولدر قائلاً:” يُولّد الأكسجين، في محطة الفضاء الدولية، باستخدام خلية التحليل الكهربائي التي تقسم هباءة الماء إلى هيدروجين وأكسجين، ومن ثم إخراج تلك الغازات من النظام. بيَّن بحث حديث، في مركز آميس للأبحاث التابع لوكالة ناسا، أن تكييف نفس التقنية في رحلة إلى المريخ سيخلف آثارًا سلبية بحيث لن يكون من المنطقي استخدامها”.

صرحت الدكتورة كاثرينا برينكرت من قسم الكيمياء بجامعة وارويك ومركز تكنولوجيا الفضاء التطبيقية والجاذبية الصغرى (ZARM) في ألمانيا قائلةً: “يمثل طور الفصل الفعّال في بيئات الجاذبية المنخفضة، منذ الرحلات الأولى إلى الفضاء في الستينيات، عقبةً أمام استكشاف الإنسان للفضاء. وتمثل هذه الظاهرة تحديًا خاصًا لنظام دعم الحياة على متن المركبات الفضائية والمحطة الفضائية الدولية (ISS). حيث يُنتج الأكسجين للطاقم في أنظمة المحلل الكهربائي، ثم فصله عن القطب الكهربائي والسائل المنحل بالكهرباء”.

القضية الأساسية هي الطفو

فلنتخيل كأسًا من مشروب غازي. على الأرض، تطفو فقاعات ثاني أكسيد الكربون على نحوٍ سريع إلى الأعلى. أما في غياب الجاذبية، فلا يوجد مكان لهذه الفقاعات، بل يظلون معلقين في السائل.

تستخدم ناسا حاليًا أجهزة الطرد المركزي لإخراج الغازات، لكن هذه الآلات كبيرة تتطلب جهدًا كبيرًا وطاقة وصيانة. في أثناء ذلك، أجرى الفريق تجارب تثبت أنه في بعض الحالات، يمكن للمغناطيس تحقيق نفس النتائج. على الرغم من أن القوى المغناطيسية معروفة ومفهومة جيدًا، إلا أن استخدامها من قبل المهندسين في التطبيقات الفضائية لم يتم استكشافه بشكل كامل لأن الجاذبية تجعل من الصعب إثبات التكنولوجيا على الأرض.

يوجد داخل مركز تكنولوجيا الفضاء التطبيقية والجاذبية الصغرى (ZARM) في ألمانيا، عالم يدعى برينكرت، والذي له أبحاث مستمرة وممولة من مركز الفضاء الألماني (DLR). قاد برينكرت الفريق في اختبارات تجريبية ناجحة  تحاكي ظروف الجاذبية الصغرى، وذلك في منشأة برج الإسقاط. هنا، طورت المجموعات إجراءً لفصل فقاعات الغاز عن أسطح الأقطاب الكهربائية في بيئات الجاذبية الصغرى المتولدة لمدة 9.2 ثانية، في برج بريمن دروب. توضح هذه الدراسة أنه لأول مرة يكمن “جذب” فقاعات الغاز و”صدها من” مغناطيس النيوديميوم في الجاذبية الصغرى، وذلك عن طريق غمرها في أنواع مختلفة من المحلول المائي. يمكن أن يفتح هذا البحث طرقًا جديدة للعلماء والمهندسين الذين يطورون أنظمة الأكسجين، بالإضافة إلى أبحاث فضائية أخرى تتضمن تغييرات في الطور من الحالة السائلة إلى الغازية.

يقول الدكتور برينكرت: “هذه التأثيرات لها عواقب وخيمة على تطوير أنضمة فصل الطور، مثل البعثات الفضائية طويلة المدى. مما يشير إلى أن الأكسجين الفعال، وعلى سبيل المثال، إنتاج الهيدروجين في أنظمة المحلل الكهربي المائي يمكن  تحقيقه حتى في ظل الغياب شبه التام للقوة الطافية”.

يقول البروفيسورهانز بيتر شاوب من جامعة كولورادو بولدر: “بعد سنوات من البحث التحليلي والحسابي، قدمت القدرة على استخدام برج الإسقاط المذهل في ألمانيا دليلًا ملموسًا؛ على أن هذا المفهوم سيعمل أيضًا في بيئة الفضاء الخالية من الجاذبية”.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: أماني نوار

تويتر: amani_naouar

مراجعة وتدقيق: زينب محمد


اترك تعليقاً

القائمة البريدية

اشترك في قائمتنا البريدية ليصلك جديد مقالاتنا العلمية وكل ماهو حصري على مجموعة نون العلمية

error: Content is protected !!