לנצל את מאדים
מדען הפועל בתמיכת נאס"א טוען, כי הפחמן הדו-חמצני הנמצא בשפע באטמוספירה של מאדים יוכל לשמש את האסטרונאוטים להפקת חומרי דלק ומים מאדמת כוכב-הלכת
כאשר יגיעו בפעם הראשונה אסטרונאוטים למאדים, יהיה קשה להעביר להם אספקה ובה כל הדברים שהם זקוקים להם כדי לשרוד. בנוסף לכך, יש לזכור כי המסע הראשון עשוי להמשך עד שנתיים, והחלליות יכולות לשאת רק כמות מוגבלת של אספקה.
"אנחנו עשויים לעשות מה שעשו מגלי ארצות במשך דורות - לחיות ממה שהאדמה מציעה לנו", אמר המהנדס הכימי קן דבלאק מאוניברסיטת ואנדרבילט.
חוקרים על כדור-הארץ מסתמכים בדרך כלל על מה שהם מוצאים בשטח. בעלי-החיים אולי יהיו מוזרים, אך הם יהיו שם וניתן יהיה לאכול אותם. בטיסות למאדים, האתגר נשאר אותו אתגר. אסטרונאוטים ירצו לנצל כל מה שהם רק יוכלו מכוכב הלכת עצמו. אף כי המטרה נראית בלתי סבירה דבלאק מאמין כי היא ניתנת להשגה. המפתח, לדבריו, טמון באטמוספירה של מאדים.
האטמוספירה של מאדים דלילה מאוד ביחס לזו של כדור-הארץ. היא מכילה 95 אחוז פחמן דו-חמצני (CO2), אך לדברי דבלאק, ניתן להפוך את החיסרון ליתרון. הפחמן הדו-חמצני, לדבריו, יכול לשמש כחומר גלם להפקת תוצרים רבים.
באדמה הסלעית של מאדים חבויים מרכיבים שימושיים: מגנזיום ומימן לדלק המטוסים, חמצן לנשימה, מים לשתיה ועוד. כל מה שצריך כדי להפיק אותם הוא חומר ממס על-מנת להוציא אותם החוצה. כאן מתברר, כי הפחמן הדו-חמצני יכול לסייע.
"כאשר הפחמן הדו-חמצני נדחס ל-73 אטמוספירות ומחומם ל-31.1 מעלות צלזיוס הוא הופך לנוזל סופר קריטי לממס מצוין", אמר דבלאק. נוזל סופר קריטי נמצא בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. זהו מצב צבירה שאולי ניתן לתארו כגז דמוי נוזל. כמעט כל דבר יכול להפוך סופר קריטי. מים, למשל, הופכים לנוזל סופר-קריטי בלחץ גבוה ובטמפרטורות גבוהות בטורבינות קיטור. מים רגילים הם ממס מצוין, אך מים סופר-קריטיים הם ממס על - אולי אפילו טובים מדי. הם ממיסים אפילו את קצות הלהבים של הטורבינות. פחמן דו-חמצני במצב סופר-קריטי עושה בערך את אותה הפעולה. מולקולות CO2 זורמות לתוך חומר מוצק, מקיפות אטומים, דוחפות אותם ומפרידות ביניהם.
על כדור-הארץ לא נהוג להשתמש ב-CO2 במצב סופר קריטי להמסת חומרים משום שישנם שיטות זולות יותר ויעילות יותר בהישג יד. משתמשים בו למשל למיצוי קפאין מפולי קפה, ולעיתים גם לניקוי יבש של בגדים. על מאדים, סבור דבלאק, CO2 ישחק תפקיד חשוב הרבה יותר.
הפקת מגנזיום, מים וחמצן
לדוגמא מגנזיום יוכל להתמוסס בקלות בעזרת CO2 סופר קריטי, גילה דבלאק. "זהו ניסוי שאנו די מתרגשים ממנו כרגע", הוא אמר. מגנזיום, שנמצא קרוב לודאי באדמת המאדים, ניצת בקלות ויכול לשמש כדלק טילים. "למעשה", אומר דבלאק, "אחד התסריטים לנחיתה על מאדים מציע לבנות נחתת שלמה ממגנזיום, כולל רגלי הנחיתה. כאשר האסטרונאוטים יהיו מוכנים לשוב הביתה הם יוכלו לטעון את החלקים הללו לתוך המנוע, להוסיף חומרים מחמצנים כדי להדליק את התערובת ולהשתמש בה כחומרי דלק". באמצעות שימוש ב-CO2 כממס, ניתן יהיה להפיק את המגנזים מאדמת המאדים כדי להשתמש בו כדלק".
CO2 סופר קריטי יכול לסייע גם לייצור מים. כמה סלעים במאדים, כמו גם כמה סוגי סלעים בכדור הארץ, מכילים מימן. "כאשר סלעים אלו שוקעים בדו תחמוצת פחמן סופר-קריטי, מתרחשת ריאקציה כימית. הפחמן שב-CO2 מתקבע בסלע, והוא משאיר את החמצן חופשי למצוא פרטנר אחר - המימן הזמין. "תוצר התהליך הזה היא מים", אומר דבלאק.
"להוציא מים מהסלע יהיה אחד הדברים המשתלמים ביותר, לפחות בטווח הקצר. בנוסף למי שתיה ניתן יהיה להוציא בחזרה מהמים את המימן לצורך הפקת חומרי דלק והחמצן שיופרד ישמש לנשימה - או כמחמצן לסוג כלשהו של מנוע". בסופו של דבר, המתיישבים יוכלו לשתול צמחים המשתמשים בדו-תחמוצת הפחמן שבאטמוספירת מאדים כדי ליצור מאות קילוגרמים של חומר גלם ליום.
לנוזל סופר-קריטי יש כמה יתרונות על ממסים אחרים. המסיסות שלו משתנה דרמטית כאשר משנים את הטמפרטורות או הלחץ, כך שניתן לשלוט בתהליך וברמת המסיסות של החומרים בו. הדבר מאפשר להוציא מתוך הממס את החומרים שהומסו בו - למשל, אם רוצים לפלוט את הקפאין שהוצאתם מפולי הקפה, כל שצריך לעשות זה צריך להוריד את הלחץ של ה-CO2 והקפאין "נופל" החוצה. קפאין המשוחזר מתעשיית הקפה נטול הקפאין משמש להכנת משקאות קלים, דוגמת קולה.
דבלאק מנסה כעת למפות את כל סוגי ההתנהגות של ה-CO2 הסופר קריטי. הוא בודק אילו מינרלים יכולים להתמוסס בו בקלות ואלו לא, וכיצד ניתן לשפר את המסיסות. "הוספת מרכיבים נוספים ל-CO2 עוזרת לפעמים", הוא אמר.
עבודתו של דבלאק יכולה להיות שימושית גם על כדור-הארץ. דו תחמוצת הפחמן נמצאת באור הזרקורים בגלל התפקיד שלה בהתחממות הגלובלית ואפקט החממה, אך כממס יש לה חשיבות עליונה. ממסים רבים הנפוצים בתעשיה הם רעילים - גורמים למחלות קשות ובהן סרטן, ואם הם מגיעים למערכת המים, הם נשארים שם לזמן ממושך. לפיכך יש עניין ללמוד כיצד CO2 יכול לשמש חלופה "ירוקה" ובריאה יותר לסביבה, וגם לבני האדם.
אבי בליזובסקי הוא עורך אתר הידען http://www.hayadan.org.il
