ژاپنی‌ها می‌خواهند زباله‌های فضایی را با لیزر تبخیر کنند
بهارسادات موسوی
یک جرعه ازجهان دانش
[ گزارش ازپژوهش های تازه ]
ژاپنی‌ها می‌خواهند زباله‌های فضایی را با لیزر تبخیر کنند
یک استارت‌آپ ژاپنی با همکاری یک شرکت استرالیایی قصد دارد زباله‌های فضایی را با استفاده از لیزرهای زمینی تبخیر کند. این استارت‌آپ ژاپنی مستقردراوزاکا که ایکس — فیوژن(EX-Fusion) نام دارد ، با همکاری شرکت ای‌اواس اسپیس(EOS Space) استرالیا برای مقابله با معضل زباله‌های فضایی در حال توسعه یک سیستم لیزری برای حذف آن ها از مدار زمین هستند. این رویکرد نوآورانه در صورت موفقیت می‌تواند راهی ارزشمند برای پاکسازی فضای شلوغ در اطراف سیاره زمین باشد.
به گزارش آی ای ،آشغال‌ها یا زباله‌های فضایی به اجسام ساخته شده توسط انسان در مدار زمین مانند ماهواره‌های قدیمی و قطعات موشک‌ها اشاره دارد که اکنون از کار افتاده‌اند و تبدیل به بقایا و زباله شده‌اند. این قطعات با اندازه‌های متفاوت، خطرات برخورد را برای فضاپیماهای عملیاتی و ایستگاه فضایی بین‌المللی ایجاد می‌کنند و حتی زباله‌هایی به کوچکی چند میلی‌متر می‌توانند هنگام برخورد با ماهواره‌ها و سفینه‌های فضایی مشکل ایجاد کنند. در نتیجه، با گسترش فعالیت‌های مرتبط با فضا در سطح جهان، نیاز به ردیابی و حذف زباله‌های فضایی کوچک‌تر افزایش می‌یابد.
به عنوان مثال، رسانه نیکی آسیا(Nikkei Asia) گزارش می‌دهد که یک استارت‌آپ مستقر در توکیو به نام استرواکسیل هولدینگز(Astroscale Holdings) قصد دارد یک ماهواره اختصاصی برای حذف زباله‌های فضایی نسبتاً بزرگ پرتاب کند یا در نمونه‌ای دیگر، شرکت ژاپنی اسکای پرفکت جی‌ست(Sky Perfect JSAT) برای توسعه لیزر نصب شده بر روی ماهواره که زباله‌های فضایی را به سمت جو زمین هدایت می‌کند تا بسوزند، تلاش می‌کند.
اما استارت‌آپ ایکس — فیوژن متمایز است، زیرا رویکرد زمینی را در پیش گرفته است و می‌خواهد از زرادخانه فناوری لیزری خود روی زمین استفاده کند. گفتنی است که این زرادخانه لیزری در ابتدا برای دستیابی به قدرت همجوشی توسعه یافته بود.
این شرکت در ماه اکتبر یک قرارداد همکاری با شرکت استرالیایی EOS Space Systems منعقد کرد که پیمانکار استرالیایی دارای فناوری شناسایی زباله‌های فضایی است.
اکنون ایکس — فیوژن برنامه‌های خود را برای نصب یک سیستم لیزری قدرتمند در رصدخانه فضایی EOS در نزدیکی کانبرا اعلام کرده است. مرحله اولیه این پروژه شامل راه‌اندازی فناوری لیزری برای ردیابی زباله‌های فضایی با ابعاد کمتر از ۴ اینچ(۱۰ سانتی‌متر) خواهد بود. این اندازه زباله به طور سنتی برای هدف‌گیری از زمین با استفاده از لیزر چالش‌برانگیز بوده است. در مرحله دوم، ایکس — فیوژن و ای‌اواس اسپیس از پرتوهای لیزری پرتاب شده از سطح زمین برای حذف زباله‌های فضایی استفاده خواهند کرد. این روش شامل پرتاب پرتوی لیزر به طور متناوب در جهت مخالف حرکت زباله فضایی برای کاهش سرعت آن است. این کاهش سرعت گردش در مدار، حداقل از لحاظ نظری باید باعث سقوط زباله‌ها به جو زمین شود که منجر به سوختن آن ها بر اثر اصطکاک با هوا می‌شود.
گروه فضایی EOS در حال حاضر سیستم‌های تسلیحات لیزری را برای از بین بردن پهپادها تامین می‌کند، اما لیزرهای پرقدرت کاربردهای دیگری نیز دارند.
جیمز بنت معاون اجرایی EOS Space می‌گوید، لیزرهایی که برای حذف زباله‌های فضایی طراحی شده‌اند، مانند لیزرهای مورد استفاده در سلاح‌ها نیستند. سلاح‌های لیزری کنونی اغلب از لیزرهای رشته‌ای برای برش و ذوب کردن فلز و تخریب پهپادها از طریق حرارت شلیک مداوم استفاده می‌کنند.
با این حال، روش ایکس — فیوژن از لیزرهای حالت جامد پمپ شده با دیود(DPSS) استفاده می‌کند. این لیزرها برای اعمال نیرو به زباله‌هایی که به سرعت در حال حرکت هستند، شلیک می‌کنند و مانند یک ترمز آن را متوقف می‌کنند.
کازوکی ماتسو، مدیرعامل ایکس — فیوژن می‌گوید: قدرت یک لیزر برای از بین بردن زباله‌های فضایی یک درجه کمتر از قدرت مورد نیاز برای همجوشی هسته‌ای است، اما در چالش‌های فنی مانند کنترل از طریق آینه‌های ویژه مشترک است.
طرح ایکس — فیوژن برای ساقط کردن زباله‌های فضایی از روی زمین با موانع توسعه‌ای مرتبط با دقت و قدرت روبروست. با این حال، این مزیت رادارد که این امکان را فراهم می‌کند که این کار به راحتی از روی زمین انجام شود. این فناوری به طور بالقوه می‌تواند در کنار خدمات حذف زباله‌های فضایی ارائه شده توسط شرکت‌هایی مانند Astroscale مورد استفاده قرار گیرد.
آزمایش بزرگترین کارخانه تبدیل زغال سنگ به اتانول در چین
چین بزرگترین کارخانه تبدیل زغال سنگ به اتانول جهان با ظرفیت ۶۰۰ هزار تن را آزمایش می‌کند. این در حالی است که پیش از این، چین برای تامین نیازهای صنعتی و سوخت خود به شدت به واردات اتانول متکی بود و نمی‌خواست از غلات تولیدی خود برای تبدیل به سوخت تکیه کند.
به گزارش آی‌ای، رسانه‌های محلی چین گزارش دادند که بزرگترین کارخانه جهان که زغال سنگ را به اتانول تبدیل می‌کند، آزمایش خود را در تاسیساتی در جنوب شرقی چین آغاز کرده است.
این فناوری که توسط موسسه فیزیک شیمی دالیان(DICP) توسعه یافته است، تنها نمونه در جهان است که تاکنون به سطح صنعتی رسیده است.
جهان به دنبال حذف تدریجی سوخت‌های فسیلی در دهه‌های آینده و در تلاش برای کاهش انتشار آلاینده جهانی است. چین که به طور سنتی برای رشد صنعتی خود به زغال سنگ متکی است، سرمایه‌گذاری زیادی در انرژی‌های تجدیدپذیر انجام داده است و به نظر می‌رسد تا سال ۲۰۶۰ بیش از ۸۰ درصد از نیاز انرژی خود را از سوخت‌های غیرفسیلی تامین کند.
حتی در شرایطی که استفاده از خودروهای الکتریکی در این کشور رو به افزایش است، اتانولی که می‌تواند با بنزین ترکیب شود، برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای استفاده می‌شود. برای کسب بهترین نتایج از این کار، اتانول باید ۹۹.۵ درصد خالص باشد و با استفاده از محصولاتی مانند ذرت، کاساوا، چغندرقند یا نیشکر در ایالات متحده و برزیل تولید می‌شود.
واکنش چین به تقاضای اتانول
تقاضای سالانه چین برای اتانول ۱۰ میلیون تن است. این کشور در سال گذشته از طریق تخمیر غلات کهنه شده توانست ۲.۷ میلیون تن اتانول تولید کند. با این حال، کسری قابل توجه از نیاز آن به این معنی است که کشور در نهایت الکل باقی مانده مورد نیاز خود را وارد می‌کند.
اتانول همچنین یک ماده اولیه مهم برای فرآیندهای شیمیایی مختلف است، زیرا می‌توان آن را به اتیلن تبدیل کرد و سایر محصولات را می‌توان از آن استخراج کرد.
تقاضای تولید اتانول در چین از ذرت یا نیشکر با تقاضای این محصول برای تغذیه جمعیت بزرگ این کشور رقابت می‌کند. قیمت غلات در چین رو به افزایش است و این کشور را مجبور کرده که به دنبال جایگزین‌های غیر زراعی برای تولید اتانول باشد.
تبدیل زغال سنگ به اتانول
موسسه فیزیک شیمی دالیان فرآیندی موسوم به DMTE را توسعه داده است که فرآیندی است که می‌تواند متانول را از گاز کوره کک تولید کند که سپس برای تولید اتانول با مواد دیگر واکنش نشان می‌دهد.
گاز کوره کک یک محصول جانبی تولید کک است که از زغال سنگ کم‌عیار به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کند، چیزی که چین به وفور دارد.
چین با تغییر رویکرد از غلات به گاز می‌تواند میلیون‌ها تن غلات را در هر سال ذخیره کند و به کنترل افزایش قیمت‌ها کمک کند.
فرآیند ابداعی DMTE برای بیش از یک دهه در حال توسعه بوده است، زیرا محققان به دنبال راهی برای تولید اتانول بدون استفاده از غلات بوده‌اند.
در گزارش‌ها آمده است که تیم موسسه فیزیک شیمی دالیان در سال ۲۰۱۷ به راه اندازی یک تأسیسات ۱۰ هزار تنی در شمال غربی استان شانگژی برای تبدیل زغال سنگ به اتانول کمک کرد.
این تیم اکنون فرآیند واکنش را برای کاهش هزینه‌های تولید با جایگزینی کاتالیزورهای پرهزینه با فلزات ارزان قیمت بهبود بخشیده است و چین را به تنها کشوری تبدیل کرده است که این فناوری را به سطح صنعتی رسانده است.
در اوایل ژوئن سال جاری، چین با استفاده از تجهیزات تولید داخل، آزمایش‌هایی را در تاسیسات ۵۰۰ هزار تنی انجام داد. تیم موسسه فیزیک شیمی دالیان همچنین در راه اندازی یک تاسیسات ۶۰۰ هزار تنی در استان آنهوی با مشارکت یک شرکت نفتی دولتی مشارکت داشت که اکنون بزرگترین کارخانه تولید اتانول جهان است.
اجرای آزمایشی این فرآیند در این کارخانه آغاز شده است تا امکان تولید اتانول در مقیاس بزرگ را فراهم کند.
گفتنی است که این رویکرد همچنین می‌تواند اتانول را از گاز طبیعی یا گاز آزاد شده از کارخانه‌های فولاد تولید کند.
حذف ناخالصی‌های گاز آرگون
متخصصان یک شرکت دانش‌بنیان موفق به بومی‌سازی دستگاه تصفیه‌کننده گاز آرگون شده‌اند که با به حداقل رساندن ناخالصی‌های گاز موجود در کپسول ، از آسیب به دستگاه‌های آنالیز پیشگیری می‌کند.
علیرضا سلامی، مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان در خصوص عملکرد دستگاه تصفیه‌کننده گاز آرگون، گفت: اکثر گازهای بی‌اثر به‌ویژه آرگون که به شکل کپسول جهت استفاده دستگاه‌های آنالیز در صنعت وجود دارند، در معرض آلودگی هستند؛ چون قبل از ورود به دستگاه‌های آنالیز از یک مانومتر عبور می‌کنند که این امر موجب می‌شود این گاز در معرض آلودگی قرار گیرد. این آلودگی می‌تواند سبب ناکارآمدی دستگاه‌های آنالیز از قبیل کوانتومتر GC ، ICP و … شود.
وی نصب فیلتر گاز آرگون در خط، بین کپسول گاز و دستگاه آزمایشگاهی را روشی مطمئن برای به حداقل رساندن ناخالصی‌های گاز موجود در کپسول دانست و اظهار کرد: در دستگاه‌های کوانتومتر که جهت آنالیز فلزات استفاده می‌شوند، برای جلوگیری از ورود ناخالصی‌ها مثل اکسیدها و کاربیدها به قسمت‌های حساس اپتیکی و همچنین برای ایجاد یک محیط شیمیایی مناسب در محفظه اسپارک دستگاه و افزایش دقت، از دستگاه تصفیه گاز استفاده می‌شود. یکی دیگر از موارد بسیار مهم در دستگاه‌های کوانتومتر آنالیز نمونه‌های چدنی است که تقریباً بدون استفاده از فیلتر گاز آرگون امکان‌پذیر نیست؛ لذا استفاده از فیلتر گاز آرگون ضرورت دارد.
سلامی، خاطر نشان کرد: نصب یک عدد فیلتر گاز آرگون در خط بین کپسول گاز و دستگاه آزمایشگاهی این اطمینان را ایجاد می‌کند که ناخالصی‌های گاز موجود در کپسول به حداقل برسد. کل ناخالصی‌ها به کمتر از ۱VPM می‌رسد، فیلتر گاز آرگون شامل سه تیوپ جهت جذب ناخالصی‌های موجود در کپسول است که بر اساس نیاز و کاربرد فیلتر گاز قابلیت نصب یک یا هر سه تیوپ جاذب ناخالصی‌ها امکان‌پذیر است.
وی افزود: از مزایای این محصول استفاده از اتصالات مناسب گاز جهت لوله‌کشی گازهای آرگون، هلیوم و … است، به نحوی که حتی زمانی که اتصال دستگاه تصفیه از منبع گاز قطع شود، دستگاه تحت آلودگی‌ها و ناخالصی‌های هوا قرار نمی‌گیرد. علاوه بر این، دستگاه تصفیه گاز نیاز به تعمیرات اساسی ندارد و نگهداری و حتی تعویض تیوپ‌های آن در هنگام ضرورت به سادگی امکان‌پذیر است.
مدیر عامل این شرکت دانش‌بنیان با بیان این که این دستگاه مجهز به ترموکوپل و نمایشگرهای داخل کوره فیلتر است، یادآور شد: این دستگاه همچنین مجهز به سنسور حرارتی است که در هنگام افزایش دمای دستگاه می‌تواند برق دستگاه را قطع کند.
به نقل از معاونت علمی ریاست‌جمهوری، وی در خصوص هزینه تمام شده ساخت تصفیه‌کننده گاز آرگون CS_۲۲۰۰، گفت: این محصول سفارشی‌ساز است و بنا به خواست مشتری از ۶۴ میلیون تومان تا ۱۶۰ میلیون تومان نوسان قیمت دارد، این در حالی است که قیمت نمونه مشابه خارجی این دستگاه چیزی حدود سه میلیارد تومان است و ما با بومی‌سازی آن یک میلیون و ۵۰۰ هزار دلار صرفه‌جویی ارزی را رقم زده‌ایم.
سلامی ادامه داد: ما سالانه ظرفیت تولید ۱۰۰ نمونه از این دستگاه را داریم، ولی اگر کمک دولتی برای خرید مواد اولیه آن را داشته باشیم، می‌توانیم این میزان را ارتقاء دهیم. در حوزه صادرات هم با روسیه قرارداد داریم و تا کنون سه عدد از این دستگاه‌ها را به این کشور صادر کرده‌ایم.
