شهدنا مؤخرا استثمار الكثير من الوقت والمال في التقنيات التي يمكن أن تسمح باستخدام الموارد الفضائية بشكل فعال. وفي طليعة هذه الجهود، كان التركيز الشديد بالليزر على إيجاد أفضل طريقة لإنتاج الأكسجين على القمر. وفي أكتوبر، وقعت وكالة الفضاء الأسترالية ووكالة ناسا صفقة لإرسال روفر أسترالية الصنع إلى القمر في إطار برنامج Artemis، بهدف جمع الصخور القمرية التي يمكن أن توفر في النهاية أكسجينا قابلا للتنفس على القمر. وعلى الرغم من أن القمر له غلاف جوي، إلا أنه رقيق جدا ويتكون في الغالب من الهيدروجين والنيون والأرجون. إنه ليس نوع الخليط الغازي الذي يمكن أن يحافظ على الثدييات المعتمدة على الأكسجين مثل البشر. ومع ذلك، يوجد بالفعل الكثير من الأكسجين على القمر، ليس في شكل غازي. وبدلا من ذلك، يُحتجز داخل الثرى - طبقة الصخور والغبار الناعم الذي يغطي سطح القمر.

وإذا تمكنا من استخراج الأكسجين من الثرى، فهل سيكون ذلك كافيا لدعم الحياة البشرية على القمر؟. يمكن العثور على الأكسجين في العديد من المعادن الموجودة في الأرض من حولنا. والقمر مصنوع في الغالب من الصخور نفسها التي ستجدها على الأرض (على الرغم من وجود كمية أكبر قليلا من المواد التي أتت من النيازك). وتهيمن المعادن مثل السيليكا والألمنيوم وأكاسيد الحديد والمغنيسيوم على منظر القمر. وتحتوي كل هذه المعادن على الأكسجين، ولكن ليس بالشكل الذي يمكن أن تصل إليه الرئتان. وتوجد هذه المعادن على سطح القمر في عدة أشكال مختلفة بما في ذلك الصخور الصلبة والغبار والحصى والأحجار التي تغطي السطح. ونتجت هذه المادة عن آثار اصطدام النيازك بسطح القمر على مدى آلاف السنين. ويطلق بعض الناس على الطبقة السطحية للقمر اسم "التربة" القمرية، ولكن جون غرانت، وهو محاضر في علوم التربة بجامعة "ساوثرن كروس"، قال إنه متردد في استخدام هذا المصطلح. فالتربة كما نعرفها سحرية جدا تتواجد فقط على الأرض. ونتجت عن مجموعة واسعة من الكائنات الحية التي تعمل على المادة الأم للتربة - الثرى، المشتق من الصخور الصلبة - على مدى ملايين السنين. والنتيجة هي مصفوفة من المعادن التي لم تكن موجودة في الصخور الأصلية. وتُعرف تربة الأرض بكونها مشبعة بخصائص فيزيائية وكيميائية وبيولوجية رائعة. وفي الوقت نفسه، فإن المواد الموجودة على سطح القمر هي أساسا ثرى في شكلها الأصلي لم يمسها أحد. ويتكون ثرى القمر من زهاء 45% من الأكسجين. ولكن هذا الأكسجين مرتبط بإحكام بالمعادن المذكورة أعلاه. ومن أجل تفكيك تلك الروابط القوية، نحتاج إلى وضع الطاقة. وقد تكون على دراية بهذا الأمر إذا كنت تعرف شيئا عن التحليل الكهربائي. وعلى الأرض، تُستخدم هذه العملية بشكل شائع في التصنيع، مثل إنتاج الألومنيوم. ويمر تيار كهربائي عبر شكل سائل من أكسيد الألومنيوم (يسمى عادة الألومينا) عبر أقطاب كهربائية، لفصل الألمنيوم عن الأكسجين. وفي هذه الحالة، يُنتج الأكسجين كمنتج ثانوي. وعلى سطح القمر، سيكون الأكسجين هو المنتج الرئيسي، والألمنيوم (أو معدن آخر) المستخرج سيكون منتجا ثانويا مفيدا. وهذه عملية مباشرة إلى حد ما، ولكن هناك مشكلة: إنها متعطشة للغاية للطاقة. ولكي تكون مستدامة، يجب أن تدعمها الطاقة الشمسية أو مصادر الطاقة الأخرى المتاحة على القمر.

ويتطلب استخراج الأكسجين من الثرى أيضا معدات صناعية كبيرة. وسنحتاج أولا إلى تحويل أكسيد الفلز الصلب إلى شكل سائل، إما عن طريق تطبيق الحرارة، أو الحرارة الممزوجة بالمذيبات أو الإلكتروليتات. ولدينا التكنولوجيا اللازمة للقيام بذلك على الأرض، ولكن نقل هذا الجهاز إلى القمر - وتوليد طاقة كافية لتشغيله - سيكون تحديا كبيرا. وفي وقت سابق من هذا العام، أعلنت شركة Space Applications Services ومقرها بلجيكا، أنها تبني ثلاثة مفاعلات تجريبية لتحسين عملية صنع الأكسجين عبر التحليل الكهربائي. إنهم يتوقعون إرسال التكنولوجيا إلى القمر بحلول عام 2025 كجزء من مهمة وكالة الفضاء الأوروبية لاستخدام الموارد في الموقع (ISRU).

- ما مقدار الأكسجين الذي يمكن أن يوفره القمر؟

إذا تجاهلنا الأكسجين المربوط في المادة الصخرية العميقة للقمر - وفكرنا فقط في الثرى الذي يمكن الوصول إليه بسهولة على السطح - فيمكننا التوصل إلى بعض التقديرات. ويحتوي كل متر مكعب من الثرى القمري على 1.4 طن من المعادن في المتوسط ​، بما في ذلك حوالي 630 كيلوغراما من الأكسجين. وتقول ناسا إن البشر يحتاجون إلى تنفس حوالي 800 غرام من الأكسجين يوميا للبقاء على قيد الحياة. لذا فإن 630 كغ من الأكسجين سيبقي الشخص على قيد الحياة لمدة عامين تقريبا (أو أكثر بقليل). ولنفترض الآن أن متوسط ​​عمق الثرى على القمر يبلغ حوالي 10 أمتار، وأنه يمكننا استخراج كل الأكسجين من هذا. هذا يعني أن أفضل 10 أمتار من سطح القمر ستوفر ما يكفي من الأكسجين لدعم 8 مليارات شخص على الأرض لحوالي 100000 عام. وسيعتمد هذا أيضا على مدى فعالية تمكنا من استخراج الأكسجين واستخدامه.