แผนการบริหารทรัพยากรบนดาวอังคาร In-Situ Resource Utilization ตอนที่ 1 น้ำ
รูปภาพประกอบบทความ ที่มา - spaceth.co
แน่นอนว่าการไปอาศัยบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เราก็ต้องมองหาแหล่งพลังงานเพื่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ โดย In-Situ Resource Utilization หรือ ISRU คือ หนึ่งในแผนการหาทรัพยากรต่าง ๆ จากวัตถุทางดาราศาสตร์อย่าง ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และดาวเคราะห์น้อย เพื่อทดแทนทรัพยากรที่มาจากโลก ISRU จึงเป็นหนึ่งใน Business model ที่อาจถูกนำไปใช้ในการ Commercialize ในอนาคตเพราะ ISRU สามารถลดต้นทุนในการสร้างโครงสร้างพื้นฐานบน Extraterrestrial planet และยังมีประโยชน์ในด้านการอยู่รอดของมนุษย์ในห้วงอวกาศลึกด้วย เพราะว่าไม่จำเป็นต้องพึ่งทรัพยากรจากโลก
ไอเดียการทำ ISRU อาจผุดขึ้นมาจากการนึกย้อนไปถึงการลงจอดบนดวงจันทร์ในอดีตอย่างโครงการ Apollo ว่าทำไหมเราไม่หาอะไรสักอย่างบนดวงจันทร์มาสกัดเป็นเชื้อเพลิงให้ Descent Stage ของ LM ละ จะได้ไม่ต้องทิ้งมันไว้บนดวงจันทร์ ซึ่งมันเป็น Practice เดียวกันกับบนดาวอังคารว่าถ้าเราสามารถหาทรัพยากรอะไรสักอย่างบนดาวอังคารมาทำผลิตเป็นเชื้อเพลิงได้ เราก็ไม่ต้องพึงทรัพยากรจากโลกที่ต้องรอ Launch window ซึ่งในปัจจุบัน ISRU ถูกแบ่งเป็น 4 ส่วนคือ น้ำ เชื้อเพลิง พลังงาน และวัสดุก่อสร้าง
แน่นอนว่ามนุษย์เราขาดน้ำไม่ได้ แต่ไม่ใช่แค่มนุษย์น่ะสิเพราะว่าการปล่อยจรวดจริง ๆ ก็ใช้น้ำเช่นกันโดยเฉพาะการปล่อยจรวดจากฐานปล่อย หากเราต้องการปล่อยจรวดจากดาวอังคารจริง ๆ แล้วละก็เราออาจะต้องมีฐานปล่อยแล้วก็ต้องมี Sound Suppression System ซึ่งเอาไว้ลดคลื่นกระแทกจากแรงของแก๊สระหว่างจุดจรวดหลัก เช่น การปล่อยกระสวยอวกาศจะเกิดเสียงประมาณ 200 decibels ซึ่งไม่ดีทั้งต่อหูแล้วก็ต่อระบบของจรวดเองด้วยเพราะ คลื่น Shock waves อาจจะพังชิ้นส่วนของจรวดได้ง่าย ๆ เราเลยแก้ปัญหาด้วยการพ่นน้ำใส่เครื่องยนต์จรวดซึ่งเราอาจจะเห็นกันบ่อยในคลิปปล่อยกระสวยอวกาศ
Sound Suppression System ในฐานปล่อย LC-39A – ที่มา NASA
แต่ในระยะแรกของการตั้งถื่นฐานบนดาวอังคารหรือดวงจันทร์ น้ำอาจจะจำเป็นสำหรับการพยุงชีพมากกว่า เช่น ใช้ดื่ม ใช้ปลูกมันฝรั่ง ผลิตออกซิเจน หรืออะไรก็ตามซึ่งเกือบทุกอย่างใช้น้ำหมด แต่ประเด็นคือเราไม่เคยเห็นน้ำบนดวงจันทร์หรือบนดาวอังคารเลยนะสิ ก็เพราะว่ามันอยู่ในรูปอื่นที่ไม่ใช่ของเหลว แต่อยู่ในรูปของน้ำแข็งบ้างหรือไอน้ำบ้าง โดยบนดวงจันทร์เราอาจจะสามารถสกัดน้ำจากการเอาน้ำแข็งจากขั้วโลก (ที่ไม่ใช่โลกแต่เป็นขั้วของดวงจันทร์) มาละลายเป็นน้ำได้ ฟังดูง่ายแต่ว่าน้ำแข็งบนดวงจันทร์มันแข็งมาประมาณ 4,000 ล้านปีได้แล้ว แถมติดอยู่ในหินอีก เราเรียกสิ่งนี้ว่า Permafrost หรือโคตรของน้ำแข็ง เพราะว่ามันคือหินหรือดินที่โดนแช่แข็งมานานมาก ๆ การที่จะไปแงะมันมาละลายจึงไม่ใช่เรื่องง่าย
แต่บนดาวอังคารเรามีวิธีที่ง่ายกว่าเพราะว่าบนดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศและมีไอน้ำปนอยู่ด้วย อ้างอิงจาก Paper เรื่อง Experimental study of a water vapor absorption reactor for Mars In-situ resource utilization เราสามารถสรุปได้ว่า Water-Vapor Absorption Reactor หรือ WAVAR ซึ่งอาศัยหลักการเป่าอากาศผ่านแร่ Zeolite ซึ่งมึคุณสมบัติดูดซับไอน้ำได้ แล้วก็เอา Zeolite ไปให้ความร้อนแล้วเราก็จะได้น้ำ
หลักการทำงานของ WAVAR – ที่มา University of Washington
ซึ่งอุปกรณ์ที่ต้องใช้ก็ไม่มีอะไรมากเช่นกัน แต่วิธี WAVAR นี้ผลิตน้ำได้ค่อนข้องน้อยและไม่เหมาะแก่การเอาไปใช้อะไรที่มันยิ่งใหญ่ เช่น เอาไปปลูกผัก WAVAR จึงเป็นระบบที่สามารถ Support ได้แค่ระบบพยุงชีพต่าง ๆ ของนักบินอวกาศเท่านั้น เช่น เอาไว้ดื่ม หรือ เอาไว้หล่อเย็นชุด ส่วนการหาน้ำที่ล้ำกว่านี้จะอยู่ในอีกส่วนหนึ่งซึ่งรวมอยู่กับการหาเชื้อเพลิง
แต่ NASA ก็ยังมีอีกวิธีในการผลิตน้ำเช่นกันแต่ต้องอาศัย Hydrogen จากโลกนิดนึง (มัน ISRU ตรงไหนวะ) เรียกว่า Reverse water gas shift reaction หรือ Reverse WGSR ซึ่งเป็นปฎกิริยาระหว่าง Carbon dioxide และ Hydrogen กับ Carbon monoxide และ น้ำ ซึ่งเป็นปฎิกิริยาที่คล้าย ๆ กับ Sabatier reaction ด้วยการเกิด Catalyst ที่อุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส เราก็จะได้น้ำมาพร้อมกับ Byproduct คือ Carbon monoxide
ปฎิกิริยา Water gas shift reaction
อ้างอิง
In-Situ Resource Utilization (ISRU) จาก www.nasa.gov
- 15
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
