“หินดวงจันทร์เทียม” งานวิจัยฝีมือคนไทย

บทความโดย นายแพงมาก พุ่มมาก
สมาคมยุวชนอวกาศไทย

หินดวงจันทร์ที่กำลังจะกล่าวถึงนี้เป็นหินดวงจันทร์ที่ไม่ได้มาจาก #ดวงจันทร์ แต่เป็นการสร้างหินขึ้นมาโดยให้มีคุณสมบัติคล้ายหินดวงจันทร์ โดยอ้างอิงข้อมูลจากตัวอย่างหินดวงจันทร์ที่ถูกเก็บกลับมาในภารกิจอะพอลโล 11 และที่สำคัญคือ ผลงานนี้เป็นฝีมือของคนไทย

หินดวงจันทร์เทียม มีความคล้ายคลึงกับตัวอย่างจากยานอะพอลโล 11 เป็นอย่างมาก เมื่อนำหินที่ได้มาค้นคว้าวิจัยต่อ ก็ทำให้เกิดความหวังขึ้นว่า เราอาจจะได้ไปตั้งรกรากอยู่ที่ดวงจันทร์ได้ในอนาคต

หินหรือดินบนดวงจันทร์ที่พัฒนาในไทย มีลักษณะสำคัญหลายอย่างที่เป็นเอกลักษณ์ของหินดวงจันทร์ เช่น ลักษณะของหินเป็นเม็ดหินที่มีส่วนประกอบเป็นผงขนาดเล็กมาก (ขนาด 74 ไมครอนหรือเล็กกว่า) มีความแหลมคม ซึ่งความแหลมคมนี้เคยก่อให้เกิดปัญหาต่อกระจกและแว่นของนักบินอวกาศขณะปฏิบัติภารกิจบนดวงจันทร์ ฝุ่นติดอยู่บนชุดอวกาศได้ง่ายและทำความสะอาดยาก

นอกจากคุณลักษณะกายภาพแล้ว หินดวงจันทร์เทียมที่ทำขึ้นก็ยังมีองค์ประกอบทางเคมีที่ใกล้เคียงกับหินดวงจันทร์ที่เก็บมาจากภารกิจอะพอลโล 11 ทั้งในสัดส่วนของปริมาณแมกนิเซียม, ไทเทเนียม และซิลิกา

หินดวงจันทร์นั้นประกอบไปด้วยออกซิเจน 45 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นการต่อยอดเพื่อผลิตออกซิเจนโดยใช้หินดวงจันทร์จึงมีความเป็นไปได้ และมีปริมาณที่เพียงต่อการตั้งรกรากของมนุษย์บนดวงจันทร์ในอนาคต

แต่ออกซิเจนบนดวงจันทร์ไม่สามารถนำมาใช้ได้ทันที ต้องนำหินที่มีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบมาสกัด โดยมี 5 ขั้นตอนหลักๆ คือ

1. การเก็บหินดวงจันทร์บนดวงจันทร์
ดวงจันทร์นั้นประกอบด้วยหินหลากหลายชนิด แต่มีเพียงบางชนิดเท่านั้นที่จะนำมาสกัดออกซิเจนได้ ดังนั้นเราจะต้องตรวจสอบก่อนว่ามีหินดวงจันทร์ที่มีออกซิเจนเป็นส่วนประกอบ (FeTiO2) ซึ่งสามารถนำมาใช้งานได้อยู่ที่ไหนบ้าง ส่วนกระบวนการเก็บนั้นจะใช้หุ่นยนต์

2. นำหินมาสกัด
ขั้นตอนนี้ถือเป็นหัวใจสำคัญของการสกัดออกซิเจน ซึ่งสามารถทำได้ 3 วิธีได้แก่ Solid gas interaction, Molten electrolysis/reduction, และ Vacuum pyrolysis คาดว่าประสิทธิภาพในการดึงออกซิเจนมาจะอยู่ที่ 1-5% สำหรับ Solid gas interaction, 14-28% สำหรับ Vacuum pyrolysis และ 40% สำหรับ Molten electrolysis

3. รอให้เย็น
การสกัดหินมักจะเกิดขึ้นที่ในสภาพแวดล้อมที่มีความดันและอุณหภูมิสูงมาก ดังนั้นเราจึงต้องรอให้หินเย็นตัวลงก่อน เพื่อความสะดวกในการจัดเก็บและนำไปใช้

4. กักเก็บ
เมื่อผลิตเสร็จแล้วเราจะต้องนำออกซิเจนที่ได้มากักเก็บและเตรียมที่จะนำไปใช้

ถึงแม้ความเป็นไปได้ในการใช้ชีวิตอยู่บนดวงจันทร์จะมีมากขึ้นเรื่อยๆ แต่เราก็ยังคงต้องเผชิญกับความยากลำบากทางด้านเทคโนโลยี จากการวิเคราะห์ในงานประชุมด้านวิชาการที่ผ่านมาพบว่า ปัญหาทางวิศวกรรมที่ยังต้องนำกลับไปขบคิด ได้แก่

▪️ ปัญหาด้านการซีลสุญญากาศ ซึ่งจะส่งผลสำคัญต่อประสิทธิภาพของกระบวนการทำงาน
▪️ อุณหภูมิของพื้นผิวดวงจันทร์ที่มีช่วงอุนหภูมิกว้างมาก ตั้งแต่ 100 เคลวิน ถึง 400 เคลวิน (-173 องศาเซลเซียส ถึง 127 องศาเซลเซียส) ในแต่ละวัน
▪️ ส่วนประกอบของหินหรือทรายดวงจันทร์ขนาดเล็กที่มีลักษณะคล้ายผงขัด อาจจะนำมาซึ่งความลำบากในการใช้งาน รวมไปถึงองค์ประกอบทางเคมีที่อาจจะแตกต่างกันไปในแต่ละบริเวณที่สำรวจ

แต่ก็มีความเป็นไปได้ที่เราจะจัดการอุปสรรคที่มีอยู่ และขึ้นไปตั้งรกรากบนดวงจันทร์ได้ในอนาคต

อ้างอิงข้อมูล
– https://www.nstda.or.th/sci2pub/artificial-moon-rock/
– https://www.youtube.com/watch?v=RrsQUx9xNJU