رواد الفضاء يجربون تقنية جديدة للتخلص من النفايات في المدار

ملخّص: يمثّل تراكم المخلفات مشكلة كبيرة في المهمات الفضائية، لا سيّما المهمات الطويلة الأمد، وعلى الرغم من أن أنظمة معالجة المخلفات المستخدمة حالياً تتمتع بأداء جيد، فإنها ليست كافية. لذلك، تتعاون وكالة ناسا حالياً مع شركة سييرا سبيس لاختبار نظام جديد طورته الشركة يحمل اسم "نظام ضغط النفايات ومعالجتها"، وهو قادر على ضغط النفايات وتعقيمها وإعادة تدوير المياه والتخلص من المركّبات العضوية المتطايرة، إضافة إلى أنه يجمع الغازات والرطوبة وينظّفها أو يرشّحها، دون أن ينتج عنه أول أوكسيد الكربون عند معالجة غاز الميثان، ومن المقرر أن يبدأ العمل على متن محطة الفضاء الدولية بحلول نهاية 2026 إذا سارت الأمور وفقاً للمخطط.

ستختبر وكالة ناسا أحدث ضاغطة نفايات على متن محطة الفضاء الدولية، وهي تشبه شخصية من فيلم لشركة بيكسار تؤدي المهمة نفسها. إذا سارت الأمور وفق المخطط، سيصبح نظام ضغط النفايات ومعالجتها (TCPS) من شركة سييرا سبيس (Sierra Space) جاهزاً للاستخدام في محطة الفضاء الدولية بحلول نهاية عام 2026.

ينتج البشر كمية كبيرة من القمامة، حتى عندما يعيشون في أوساط مُقيِّدة للغاية مثل محطة الفضاء الدولية. في الواقع، ينتج كل 4 رواد فضاء على متن محطة الفضاء الدولية كمية من القمامة تملأ 47 عربة تسوق في عام واحد فقط. تمثّل القمامة مشكلة كبيرة في المهمات القصيرة في المدار حول الأرض، لكن إعادة تدوير المخلفات ستصبح أهم بمجرد إنشاء أول قاعدة دائمة على القمر، وربما حتى في الرحلات إلى المريخ يوماً ما.

أهمية إعادة تدوير النفايات في المهمات الفضائية

أعلنت شركة سييرا سبيس، التي تشتهر الآن باختبارات تحمل الضغط المُرضية على نحو مدهش والتي تجريها على وحدة محطة الفضاء القابلة للنفخ، عن نظام ضغط النفايات ومعالجتها منذ أكثر من عام بقليل وهدفت إلى إرسال نموذج أولي إلى الفضاء في عام 2025. تمييز أوجه التشابه في التصميم العام لهذا النظام مع شخصية "والي" (WALL-E) من فيلم شركة بيسكار الذي يحمل الاسم نفسه ليس صعباً؛ إذ إن النظام هو عبارة عن وعاء مكعّب بلون أبيض مصفرّ يحتوي على العديد من فوهات الخراطيم الزرقاء. على الرغم من أن إكمال النظام تأخر قليلاً، من الواضح أن سييرا سبيس وناسا لا تزالان تعتزمان اختباره في أقرب وقت ممكن.

قال الرئيس التنفيذي لشركة سييرا سبيس، توم فايس، في بيان صدر بتاريخ 16 أكتوبر/تشرين الأول 2024: "تتطلب الرحلات الفضائية الطويلة المدى الاستخدام الفعال للمعدات المتوافرة والمواد دون أي هدر. هناك عواقب محتملة بعيدة المدى لكل قرار يتخذه رواد الفضاء في المركبات الفضائية، وتصبح إدارة المخلفات مسألة تتعلق بالبقاء وسلامة المهمة في الفضاء. لذلك، يعدّ التخلص من المخلفات على نحو فعال ومستدام ومبتكر ضرورياً لنجاح الاستكشاف المأهول للفضاء".

آلية عمل نظام ضغط النفايات الجديد

في الوضع الحالي، أداء أنظمة المخلفات المستخدمة في الفضاء جيد في خفض حجم القمامة التي ينتجها الطاقم بمقدار قليل على الأقل، لكن أداءها أقل كفاءة بكثير من المطلوب للمهمات الطويلة الأمد. بالإضافة إلى ذلك، هذه الأنظمة غير قادرة على إعادة تدوير المياه لاستخدامها مجدداً، وهي عملية بالغة الأهمية في المهمات الفضائية الطويلة. صممت شركة سييرا سبيس نظامها الجديد لحل هاتين المشكلتين، وستكون فترة عمله على متن محطة الفضاء الدولية الفرصة الأولى للشركة لإثبات فعاليته في إعداد مداري حقيقي.

يعتمد نظام ضغط النفايات ومعالجتها على مكون يحمل اسم "المؤكسد التحفيزي" (CatOx) صممه الخبراء للتعامل مع المركّبات العضوية المتطايرة وغيرها من نواتج تراكم القمامة. أفادت التقارير بأنه بالمقارنة مع طرق إزالة المركبات العضوية المتطايرة الأخرى مثل الحرق الحراري، فإن هذا المكون أكفأ في استهلاك الطاقة وأكثر أماناً، إضافة إلى أنه يحتاج إلى الحد الأدنى من الإشراف من قبل الطاقم.

يمكن وضع أي نوع من المخلفات في هذا النظام، من نفايات التغليف وبقايا الطعام إلى الحاويات والقمامة اليومية البسيطة، وهو يسخّن القمامة ويعقّمها ويضغطها مشكلاً منها قطعاً صغيرة لها شكل متوازي المستطيلات (تشبه ما يشكّله والي أيضاً). يجمع النظام خلال هذه العملية الغازات والرطوبة المتسربة وينظّفها أو يرشحها اعتماداً على الحاجة. تشير الاختبارات السابقة إلى أن نظام ضغط النفايات ومعالجتها يزيل 99.8% من غاز الميثان دون توليد أي ناتج يتألف من أول أوكسيد الكربون، علاوة على أنه يستخرج ما يصل إلى 98% من المياه من القمامة. بعد تشكيل قطع المخلفات المضغوطة والمعقّمة، يستطيع النظام تكديسها وتخزينها بسهولة، كما يمكن أيضاً استخدامها للوقاية من الإشعاع الخارجي.

تقول شركة سييرا سبيس إنها أكملت تصميم نظامها واختباره في وقت سابق من عام 2024، ثم قدمته إلى وكالة ناسا ليخضع للمزيد من التحليل. تعمل الشركة حالياً على إنهاء تصميم وحدة نظام ضغط النفايات ومعالجتها الأرضية (TCPS Ground Unity) لإجراء المزيد من الاختبارات في الأشهر المقبلة، والتي سيليها إنشاء وحدة خاصة بالرحلات الفضائية ومخصصة لمحطة الفضاء الدولية.