لماذا تستخدم ناسا خلايا الوقود بدلاً من البطاريات لتخزين الطاقة على القمر؟

كيف يمكنك تشغيل منزل على بعد 238.900 ميل من أي شبكة كهربائية؟ الهدف طويل المدى لبرنامج أرتميس التابع لناسا هو إقامة وجود بشري دائم على القمر، لكن المهمة أسهل بكثير من التنفيذ. تقوم ناسا حاليًا باختبار خلايا الوقود المتجددة لاستخدامها في المستقبل على سطح القمر. في حين أن البطاريات هي الخيار النموذجي لتخزين الكهرباء، فإن قرار وكالة الفضاء بتطوير خلايا الوقود تأثر بشكل كبير بالظروف على القمر.

وفي المثال البشري الوحيد القابل للمقارنة، تستخدم محطة الفضاء الدولية الألواح الشمسية لتوليد الكهرباء وتخزين الطاقة الزائدة في بطاريات أيونات الليثيوم. ومع ذلك، فإن ضوء الشمس ليس متوافرًا على سطح القمر، حيث تستمر الليالي لمدة أسبوعين. من شأن حل خلايا الوقود التابع لناسا أن يحول غاز الهيدروجين والأكسجين إلى ماء وحرارة وكهرباء. سيتم بعد ذلك استخدام الماء الزائد لإعادة شحن الخلية عن طريق تقسيمها إلى مكونها الهيدروجين والأكسجين.

وستكون خلية الوقود أيضًا أكثر ملاءمة من الناحية اللوجستية. وعلى الرغم من كونها بطول سيارة صغيرة وبطول شخص، إلا أن وحدة الاختبار الحالية تزن أقل من بطارية ذات حجم مماثل. تعد كثافة الطاقة مهمة عندما يتم قياس تكاليف حمولة الإطلاق بآلاف الدولارات للرطل الواحد. وقال الدكتور كريجان كاين، كبير مهندسي فريق الاختبار:

“إنها تقنية مثالية للموائل، والاستكشاف باستخدام المركبات الجوالة، والعديد من الأنظمة التي تم تصورها في إطار أرتميس. إن تطوير وجود بشري مستدام وطويل الأمد على القمر يتطلب حلول تخزين الطاقة والطاقة التي تناسب تلك الاحتياجات. وتتناسب خلايا الوقود المتجددة مع هذا اللغز بشكل مثالي.”

يمكن أن يكون موقع معسكر قاعدة أرتميس أمرًا حيويًا لضمان قدرة خلية الوقود المتجددة على إنتاج طاقة مستدامة. سيكون موقع رواد الفضاء المخطط له من قبل وكالة ناسا بالقرب من القطب الجنوبي للقمر، حيث تشير البيانات إلى وجود جليد مائي. في عام 2012، قدر باحثو ناسا أن 22% من سطح فوهة شاكلتون كان عبارة عن جليد. ويمكن استخدام هذا الجليد للحفاظ على عمل خلية الوقود، مما يلغي الحاجة إلى توفير الهيدروجين والأكسجين من الأرض. وفقًا لمجلة ساينتفيك أمريكان، اكتشفت بعثات أبولو كميات ضئيلة من الماء في عينات التربة القمرية، لكن كان يُعتقد أنها تلوث خارجي حتى عام 2008.

ناسا لم تضع كل بيضها في سلة خلايا الوقود. وتقوم وكالة الفضاء أيضًا بإعداد مفاعل نووي للخدمة على القمر. وأمر وزير النقل شون دافي وكالة ناسا بتطوير وحدة بقدرة 100 كيلوواط لإطلاقها بحلول عام 2030. وبالنسبة للبيت الأبيض، فإن وجود مفاعل على سطح القمر سيكون ثغرة مفيدة حول المعاهدات الدولية التي تمنع أي دولة من المطالبة بأرض على القمر. ويمكن للولايات المتحدة أن تعلن “منطقة مراقبة” حول المفاعل، مما يجعل المنطقة فعلياً أرضاً ذات سيادة للولايات المتحدة.