هي عملية استغلال المواد الخام من الكويكبات وغيرها واستخدامها في صناعة وقود المركبات الفضائية والصواريخ أو نقل المعادن الثمينة إلى الأرض. إن الهدف الأساسي من تعدين الموارد الفضائية - حالياً - هو الاستدامة الفضائية، وتعزيز قدرات الإنسان في الوصول إلى مناطق أبعد من القمر، حيث يقع تعدين الموارد الفضائية ضمن خطة «القمر طريقنا للمريخ»، ومازالت المهام تحت هذا النطاق في مرحلة «صياغة فهم المهمة» (Mission Concept Formulation). حيث تخطط ناسا (NASA) للعودة للقمر من خلال برنامج أرتميس (Artemis)، وإرسال أول امرأة إلى سطح القمر بحلول عام 2024 وإنشاء عمليات استكشاف مستدامة بحلول نهاية العقد. سيتم تعدين الموارد القمرية واستخدامها كوقود ومواد تصنيع للمركبات الفضائية نحو المريخ وذلك بالتعاون مع الشركات الأمريكية ووكالات الفضاء الدوليين.

يدير معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) مشاريع الأفكار المتقدمة التي يمكن أن تخلق اختراقات - مفاهيم أفضل أو جديدة تماماً في مجال الفضاء - مع إشراك المبتكرين ورجال الأعمال الأمريكيين، ويسعى البرنامج إلى ابتكارات من مصادر متنوعة وغير تقليدية، وتدرس مشاريع NIAC مفاهيم مبتكرة وذات مصداقية فنية ومتقدمة يمكن أن «تغير الممكن».

يدير المعهد مشاريع التعدين الفضائي، ونورد فيما يلي أحد أهم المشاريع التي اختارتها ناسا ضمن المقترحات للمرحلة الثالثة والتي «يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على الصناعة واستكشاف الفضاء بطرق جديدة».

مهمة «أبيس» Apis ™: تكنولوجيا التعدين البصري (TRL 3-4)

Apis ™ هي مهمة غير مسبوقة مصممة لإحداث ثورة في استكشاف الإنسان للفضاء السحيق لتمكين التصنيع الفضائي بشكل كبير، وتمكين الاستيطان البشري. Apis ™ هي شراكة بين القطاعين العام والخاص (PPP) وسلسلة من الاختراعات بما في ذلك طريقة التعدين البصري ™ Optical Mining لحصاد موارد الكويكبات، والدفعة الحرارية الشمسية Omnivore ™، يعتمد هيكل المركبة الفضائية على استخدام التركيز الشديد لضوء الشمس بدلاً من استخدام الخلايا الشمسية باعتباره أخف وزناً وأقل تكلفة، وبديلاً عالي الأداء للطاقة الكهربائية في الفضاء. تحليل المهام والأعمال تم تمويلها من قبل مجموعة من NIAC وEmerging Space بهدف تمكين السياحة الفضائية بأسعار معقولة وتعزيز الصناعات الفضائية، حيث تتكون بنية المهمة من حزمة من المركبات الفضائية التي تعمل بالتعاون. أكمل الفريق البحثي تصميم وتصنيع وتجميع اختبار التعين البصري لإثبات المنهجية، واختباره على مجموعة متنوعة من الصخور المقاومة للحرارة، ومحاكاة الكويكبات، ويهدف الفريق البحثي إلى إجراء تجارب في المدار الأرضي المنخفض، ورسم خرائط الاستكشاف للموارد الفضائية.

مازال أمام الفريق:

1 - خريطة الطريق وتحليل المهمة

- تصميمات المهمة ذهابًا وإيابًا استنادًا إلى أحدث نتائج النمذجة.

- خريطة طريق مهمة Apis ™ أكثر تفصيلاً.

- التصميم المفاهيمي للأنظمة الروبوتية للمساعدة في معالجة الكويكبات أثناء استخراج الموارد.

2 - نضج التكنولوجيا والعرض التجريبي

- الاستكشاف التجريبي لتحسين النماذج الفيزيائية للتعدين البصري.

- النمذجة / المحاكاة من البداية إلى النهاية لديناميكيات الغاز المتكرر، وتدفق المواد الحبيبية وتصميم المرشح لفصل الموارد والتقاطها أثناء الاستخراج.

- عرض توضيحي لمحرك Omnivore ™ الحراري الشمسي بتفصيلاته.

3 - تطوير نموذج طيران Mini Bee ™

- Mini Bee ™ لتصنيع عاكس الطاقة الشمسية القابل للنفخ، وتركيب الأدوات ونشرها، وقياسات الأداء البصري.

- تكامل دافع STR مع العاكس البصري والتكامل الشامل لنظام تغذية الوقود بالتعاون مع Momentous Space.

هناك الكثير من مجالات للتعدين منها جلب مواد الكويكب الخام إلى الأرض للاستخدام، وأيضاً مجال معالجة المواد المستخرجة من الكويكب في الموقع الفضائي لإعادة المواد المعالجة فقط إلى الأرض، وربما تنتج وقود الدفع لرحلة العودة إلى الأرض، بالإضافة إلى نقل الكويكب المراد تعدينه إلى مدار آمن حول القمر أو الأرض أو إلى محطة الفضاء الدولي, وهذا يمكن أن يسمح باستخدام المواد التي سيتم تعدينها وعدم هدرها.

ومن ثم فإن المعالجة في الموقع بغرض استخراج الموارد والمعادن العالية القيمة من الفضاء ستحد من احتياجات الطاقة والوقود اللازمة لنقل المواد، وإن كان يتعين أولاً نقل مرافق التجهيز إلى موقع التعدين في الفضاء، وسوف تشمل التعدين في الموقع حفر الآبار وحقن السوائل / الغازات الساخنة.

وبسبب ضعف حقول الجاذبية للكويكبات، فإن أي أنشطة، مثل الحفر والتعدين، ستسبب اضطرابات كبيرة وتشكل سحباً غبارية؛ لذا فإن أعمال الحفر والتعدين قد تكون محصورة في بيئة مغلقة في بعض القباب أو حواجز فقاعية.

وتتطلب عمليات التعدين معدات خاصة من أجل استخراج الخام ومعالجته في الفضاء الخارجي، ويمكن نقل المواد الخام بسهولة بسبب عدم وجود الجاذبية، ويمكن أن يكون بالامكان الالتحام مع كويكب صغير باستخدام عملية تشبه الحربة، حيث تخترق قذيفة لتكون بمثابة مرساة؛ ثم يتم استخدام كابل المرفقة للاقتراب إلى السطح الكويكب الصغير.

ويمكن أن يحدث تعدين الكويكبات ثورة في استكشاف الفضاء، ويمكن استخدام وفرة السوائل العالية للكويكبات لإنتاج الوقود عن طريق تقسيم المياه إلى هيدروجين وأكسجين، وهذا من شأنه أن يجعل السفر إلى الفضاء خياراً أكثر جدوى من خلال خفض تكلفة الوقود، وفي حين أن تكلفة الوقود عامل ضئيل نسبياً في التكلفة الإجمالية للبعثات الفضائية المأهولة ذات المدار الأرضي المنخفض، فإن تخزينها وحجم المركبة يصبحان عاملاً أكبر بكثير بالنسبة للبعثات بين الكواكب.

** **

المهندس عمرو العمودي - مدير مشاريع في الهيئة السعودية للفضاء