చంద్రుడిపై ఆక్సిజన్ తయారు చేయడం ఎలా?

ఒక భారీ గోళం లోపల ఇంజినీర్లు పనిచేస్తున్నారు. వారు తమ ముందున్న పరికరం సరిగ్గా ఉందా లేదా అని పరిశీలిస్తున్నారు. వెండి వర్ణపు లోహ పరికరంలో రంగురంగుల తీగలు ఉన్నాయి. భవిష్యత్తులో చంద్రుడిపై ఈ పరికరం ఆక్సిజన్ తయారు చేయగలదని ఇంజినీర్లు భావిస్తున్నారు.

ఆ ఇంజినీర్ల బృందం గోళం నుంచి బయటికి వచ్చిన తర్వాత ప్రయోగం ప్రారంభమైంది. ఆ గోళంలో ఉన్న కొంచెం దుమ్ము (రెగోలిత్)ను సేకరించడం ప్రారంభించింది. ఆ దుమ్ము ఉన్న ప్రదేశం నిజమైన చంద్రుడి ఉపరితలం మాదిరిగానే కనిపిస్తుంది.

కొద్దిసేపటికి ఈ రెగోలిత్ మందపాటి, జిగట పదార్థంగా మారింది. దానిలో కొంతభాగం 1,650 ° సెంటీగ్రేడ్ కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలో వేడి చేశారు. ఆ పదార్థానికి కొన్ని రసాయనాలను కలిపిన తర్వాత, ఆక్సిజన్‌తో కూడిన అణువులు ఏర్పడ్డాయి. అవి బుడగల రూపంలో విడుదల అయ్యాయి.

"మేం భూమిపై చేయగలిగిన పరీక్షలన్నీ చేశాం. తదుపరి దశ చంద్రుడిపైకి వెళ్లడం" అని సియెర్రా స్పేస్‌ కంపెనీ ప్రోగ్రామ్ మేనేజర్ బ్రాంట్ వైట్ చెప్పారు.

కొత్త టెక్నాలజీ

సియెర్రా స్పేస్ ప్రయోగం గత ఏడాది వేసవిలో నాసా జాన్సన్ స్పేస్ సెంటర్‌లో జరిగింది. చంద్రుడిపై భవిష్యత్తులో వ్యోమగాములు నివసించడం కోసం ఉపయోగపడటానికి అభివృద్ధి చేసిన టెక్నాలజీలలో ఇది ఒకటి.

చంద్రుడిపై వ్యోమగాములకు శ్వాస తీసుకోవడానికి ఆక్సిజన్ అవసరం. అయితే, అంగారక గ్రహం వంటి సుదూర గమ్యస్థానాలను అన్వేషించడం కోసం చంద్రుడి నుంచి అంతరిక్ష నౌక వెళ్లడానికి రాకెట్ ఇంధనం తయారు చేసుకోవడమూ ముఖ్యమే.

చంద్రుడిపై నివసించే వారికి కూడా లోహం అవసరం. వారు చంద్రుడి ఉపరితలంపై ఉన్న దుమ్ము, శిథిలాల నుంచి దాన్ని సేకరించవచ్చు. ఈ వనరులను సమర్థవంతంగా వెలికితీసే యంత్రాలను మనం సృష్టించగలమా? అనే దానిపై ఈ మిషన్ల విజయం ఆధారపడి ఉంటుంది.

"ఇది మిషన్ ఖర్చులలో బిలియన్ల డాలర్లను ఆదా చేయగలదు" అని వైట్ చెప్పారు.

ఎందుకంటే, భూమి నుంచి చంద్రుడిపైకి ఆక్సిజన్, లోహాన్ని పెద్ద మొత్తంలో తీసుకువెళ్లడం చాలా కష్టమని, ఖరీదైనదని ఆయన అంటున్నారు.

చంద్రుడి ఉపరితలం(రెగోలిత్‌)లో పుష్కలంగా లోహపు ఆక్సైడ్‌లు ఉన్నాయి. వీటి నుంచి ఆక్సిజన్‌ సేకరించవచ్చు. ఈ ప్రక్రియ భూమిపై చేయడం సులభం. కానీ, చంద్రుడిపై పరిస్థితుల కారణంగా దీన్ని చేయడం అంత సులువు కాదు.

బీబీసీ న్యూస్ తెలుగు వాట్సాప్ చానల్‌లో చేరడానికి ఇక్కడ క్లిక్ చేయండి

సియెర్రా స్పేస్ ప్రయోగం..

జులై, ఆగస్టులలో సియెర్రా స్పేస్ సంస్థ భారీ గోళంలో యంత్రాన్ని పరీక్షించింది. గది వాక్యూమ్‌ కోసం అక్కడి గాలి మొత్తాన్ని తీసివేసి, చంద్రుడి మాదిరి ఉష్ణోగ్రతలు, అల్ప పీడన వాతావరణం ఉండేలా ఏర్పాటు చేశారు. చంద్రుడి ఉపరితలంపై సరిగ్గా పని చేయడానికి కంపెనీ కాలక్రమేణా ఆ యంత్రాన్ని మెరుగుపరిచింది. బలంగా ఉండే రెగోలిత్‌ను ఇది బద్దలు కొట్టగలదని వైట్ అంటున్నారు.

భూమిపై లేదా అంతరిక్షంలో కూడా పరీక్షించలేనిది చంద్ర గురుత్వాకర్షణ. ఇది భూ గురుత్వాకర్షణలో ఆరవ వంతు ఉంటుంది.

సియెర్రా స్పేస్ చంద్రుడిపై దాని వ్యవస్థను పరీక్షించడానికి 2028 వరకు లేదా మరికొన్నేళ్లు వేచి ఉండవలసి రావొచ్చు.

ఇంజినీర్లు జాగ్రత్తగా డిజైన్ చేయకపోతే ఆక్సిజన్‌ను వెలికితీసే కొన్ని టెక్నాలజీలకు చంద్రుడి గురుత్వాకర్షణ శక్తి సమస్యలను కలిగిస్తుందని జాన్స్ హాప్కిన్స్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన పాల్ బర్క్ చెప్పారు.

ఆక్సిజన్ సేకరించే పద్ధతికి చంద్రుడి గురుత్వాకర్షణ ఎలా సమస్యలను కలిగిస్తుందో వివరించే అధ్యయనాన్ని 2024 ఏప్రిల్‌లో పాల్ బర్క్ బృందం ప్రచురించింది. మోల్టెన్ రెగోలిత్ ఎలక్ట్రోలిసిస్ అని పిలిచే ఈ పద్ధతి చంద్రుడి ఖనిజాలను విడగొట్టడానికి, ఆక్సిజన్‌ను నేరుగా సేకరించేందుకు విద్యుత్తును ఉపయోగిస్తుంది.

సమస్య ఏమిటంటే, కరిగిన రెగోలిత్ లోపల లోతైన ఎలక్ట్రోడ్‌లపై ఆక్సిజన్ బుడగలు ఏర్పడతాయి. ఇది తేనె వంటి మందపాటి, జిగట ఆకృతిని కలిగి ఉంటుంది.

"బుడగలు అంత త్వరగా పైకి లేవవు, ఎలక్ట్రోడ్లలో చిక్కుకుపోవచ్చు" అని పాల్ బర్క్ వివరించారు.

పరిష్కారం ఏమిటి?

బుడగలను వేరు చేయడానికి యంత్రాన్ని వైబ్రేట్ చేస్తే సరిపోతుందని లేదా అదనపు-మృదువైన ఎలక్ట్రోడ్‌లను ప్రయోగిస్తే బుడగలు మరింత సులభంగా వేరవుతాయని బర్క్ సూచించారు. ఆయన బృందం ఇప్పుడు ఇలాంటి ఐడియాలపైనే పని చేస్తోంది.

సియెర్రా స్పేస్ కార్బోథర్మల్ ప్రక్రియ అనే విభిన్న పద్ధతిని ఉపయోగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో ఆక్సిజన్ బుడగలు ఎలక్ట్రోడ్‌పై కాకుండా రెగోలిత్‌లో స్వేచ్ఛగా ఏర్పడతాయి. అంటే అవి ఇరుక్కుపోయే అవకాశం తక్కువగా ఉంటుందని వైట్ వివరించారు.

భవిష్యత్తులో చంద్రుడి మిషన్లకు ఆక్సిజన్ ఎంత ముఖ్యమో బర్క్ నొక్కి చెప్పారు.

ఒక వ్యోమగామికి వారి ఫిట్‌నెస్, యాక్టివిటీ స్థాయిలను బట్టి రోజుకు 2 నుంచి 3 కిలోగ్రాముల రెగోలిత్ నుంచి ఆక్సిజన్ సేకరించాల్సి వస్తుందని ఆయన అంచనా వేశారు.

చంద్రుడి స్థావరంలో ఆక్సిజన్‌ను రీసైకిల్ చేయవచ్చు. కాబట్టి వ్యోమగాములకు కొత్త ఆక్సిజన్ కోసం రెగోలిత్ ఎక్కువగా ప్రాసెస్ చేయాల్సిన అవసరం లేదు.

రాకెట్ ఇంధనం కోసం ఆక్సిడైజర్‌లను తయారు చేయడం, మరింత అధునాతన అంతరిక్ష అన్వేషణ మిషన్‌లను ప్రారంభించడం 'ఆక్సిజన్ వెలికితీత టెక్నాలజీ' ముఖ్య ఉద్దేశం అని బర్క్ చెప్పారు.

చంద్రుడిపై మనం ఎంత ఎక్కువ వనరులను ఉత్పత్తి చేయగలిగితే, భవిష్యత్తు మిషన్లకు అంత మంచిది.

కాగా, సియెర్రా స్పేస్ సిస్టమ్ పని చేయడానికి అదనపు కార్బన్ అవసరం. అయితే ప్రతి ఆక్సిజన్-ఉత్పత్తి సైకిల్ (ఆక్సిజన్ ప్రొడ్యూసింగ్ సైకిల్) తర్వాత కార్బన్‌ను రీసైకిల్ చేయగలమని కంపెనీ చెబుతోంది.

మసాచూసెట్స్ ఇన్‌స్టిట్యూఫ్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ(ఎంఐటీ)లో పీహెచ్‌డీ చేస్తున్న పాలక్ పటేల్, ఆమె బృందం చంద్రుడి ఉపరితలం నుంచి ఆక్సిజన్, లోహాన్ని వెలికితీసేందుకు ఒక ప్రయోగాత్మకంగా 'మోల్టెన్ రెగోలిత్ ఎలక్ట్రోలిసిస్ సిస్టం' రూపొందించారు.

"రీ సప్లై మిషన్ల సంఖ్యను తగ్గించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నాం" అని పాలక్ పటేల్ చెప్పారు.

బర్క్ లేవనెత్తిన సమస్యను పటేల్ బృందం సిస్టం డిజైన్ చేసేటపుడే పరిష్కరించారు. చంద్రుడిపై తక్కువ గురుత్వాకర్షణలో ఎలక్ట్రోడ్లపై ఆక్సిజన్ బుడగలు అతుక్కుపోయే సమస్యను పరిష్కరించడానికి ఆమె బృందం "సోనికేటర్"ని ఉపయోగించింది. ఈ పరికరం బుడగలను వదులుగా చేయడానికి ధ్వని తరంగాలను ఉపయోగిస్తుంది.

చంద్రుడిపై భవిష్యత్ యంత్రాలు మట్టి నుంచి ఇనుము, టైటానియం లేదా లిథియం వంటి పదార్థాలను తీయగలవని పటేల్ చెప్పారు. చంద్రుడి మిషన్‌లో ఉన్న వ్యోమగాములకు 3డీ-ముద్రిత విడిభాగాలను తయారు చేయడం లేదా దెబ్బతిన్న అంతరిక్ష నౌకను సరిచేయడంలో ఇవి సహాయపడతాయి.

రెగోలిత్‌ను బలమైన నల్లని గాజు లాంటి పదార్థంగా ఎలా కరిగించాలి? ఎలా ఇటుకలుగా మార్చాలో పటేల్ బృందం కనుగొంది. ఇది చంద్రుడిపై నిర్మాణాలకు ఉపయోగించవచ్చు. బహుశా ఇది పెద్ద, నలుపు ఏకశిలా కూడా కావచ్చు.

(బీబీసీ కోసం కలెక్టివ్ న్యూస్‌రూమ్ ప్రచురణ)

(బీబీసీ తెలుగును వాట్సాప్‌,ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)