Luna are oxigen și minerale abundente, lucruri care sunt indispensabile oricărei civilizații de spațiu. Problema este că sunt blocate împreună în regulith. Separarea celor două va oferi o multitudine de resurse critice, dar separarea acestora este o problemă înnodată.
Regulitul Lunii variază de la 2 metri (6,5 ft) adâncime în regiunile de iapă, până la 20 de metri adâncime în regiunile de mare. Spre deosebire de Pământ, unde suprafața este modelată și construită atât prin procese biologice, cât și geologice, regulitul Lunii este format în mare parte din fragmente pulverizate și sablate ale scoarței cauzate de impacturi. Oxigenul și mineralele sunt blocate în oxizi minerali și în particule sticloase create prin căldura impacturilor.
Oxigenul este cel mai abundent element din regulitul Lunii, constituind între 40-45% din regulit în greutate. Oamenii de știință studiază ani de zile „In Situ Resource Utilization” (ISRU), încercând să găsească o metodă de separare a oxigenului de celelalte elemente, pentru a folosi ambele. De obicei, asta necesită multă energie, ceea ce reprezintă o barieră semnificativă.
Noile cercetări susținute de Agenția Spațială Europeană prezintă o metodă pentru extragerea oxigenului care nu necesită atâta energie.
„Acest oxigen este o resursă extrem de valoroasă, dar este legat chimic în material sub formă de oxizi sub formă de minerale sau de sticlă și, prin urmare, este indisponibil pentru utilizare imediată”, explică cercetătorul Beth Lomax de la Universitatea din Glasgow, a cărui activitate de doctorat este fiind sprijinit prin intermediul Inițiativei de networking și parteneriat al ESA, valorificând cercetări academice avansate pentru aplicații spațiale.
„Această cercetare oferă o dovadă a conceptului că putem extrage și utiliza tot oxigenul din regulitul lunar, lăsând un produs secundar potențial util”, a spus Lomax într-un comunicat de presă.
Metoda de extracție se bazează pe electroliză, lucru pe care majoritatea dintre noi îl învățăm în liceu. Dar această metodă folosește sare topită ca electrolit.
„Prelucrarea a fost efectuată folosind o metodă numită electroliză de sare topită”, a declarat Lomax. „Acesta este primul exemplu de procesare directă pulbere-pulbere a simulantului de regulit lunar solid care poate extrage aproape tot oxigenul. Metodele alternative de extracție a oxigenului lunar obțin randamente semnificativ mai mici sau necesită topirea regulitului cu temperaturi extreme de peste 1600 ° C. "
Această metodă folosește sare de clorură de calciu topită ca electrolit. Regulitul simulat este plasat într-un coș de plasă și este încălzit până la 950 C (1740 F.) La această temperatură, regolitul rămâne solid. Apoi se aplică curent și oxigenul este extras și colectat la un anod. Alte metode de extracție necesită încălzirea totul la 1600 C (2900 F), o creștere masivă a energiei necesare.
Această metodă a extras 96% din oxigen în 50 de ore. Dar în numai 15 ore, a fost capabil să extragă 75%. Deoarece oxigenul este atât de abundent în regulitul lunar, aceste rezultate arată promițătoare.
„Această lucrare se bazează pe procesul FCC - din inițialele inventatorilor săi din Cambridge - care a fost extinsă de o companie britanică numită Metalysis pentru producția comercială de metale și aliaje”, a spus Lomax.
Metaliza a dezvoltat metoda de electroliză a sării topite tocmai pentru că are un consum mai mic de energie. Materialul care trebuie separat nu trebuie să fie lichid, deci este necesară mai puțină energie. De asemenea, aceștia susțin că sistemul lor nu produce subproduse toxice.
„Lucrăm cu Metalysis și ESA pentru a transpune acest proces industrial în contextul lunar, iar rezultatele de până acum sunt foarte promițătoare”, remarcă Mark Symes, conducătorul de doctorat al Beth la Universitatea din Glasgow.
Disponibilitatea diferitelor minerale se schimbă în funcție de locația pe Lună. Lucrăm foarte mult în cartografierea și explorarea resurselor Lunii.
James Carpenter, ofițerul de strategie lunară al ESA comentează: „Acest proces ar oferi coloniștilor lunari acces la oxigen pentru combustibil și suport pentru viață, precum și la o gamă largă de aliaje metalice pentru fabricarea in situ - materie primă disponibilă depinde de locul în care Luna pe care aterizează. "
Cu rachetele reutilizabile dezvoltate de companii precum SpaceX, costurile de transport a materialului din greutatea gravitativă a Pământului au scăzut. Dar este încă scump. Poate costa zeci de mii de dolari pentru a transporta un singur kilogram pe Lună. Acest cost înseamnă că orice plan realist pentru un avanpost de lună sau o colonie ar fi o scurgere imensă din punct de vedere financiar.
Fără o modalitate de a extrage resurse pentru combustibil și construcție și fără o sursă de oxigen pe Lună, pare puțin probabil ca oamenii să poată stabili acolo orice fel de prezență. Progresele tehnologice ca acestea vor juca un rol imens în viitorul explorării spațiale.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: OXIGEN ȘI METAL DE LA REGOLUL LUNAR
- Lucrare de cercetare: dovedirea viabilității unui proces electrochimic pentru extragerea simultană a oxigenului și producerea aliajelor metalice din regulit lunar
- NASA: Utilizarea resurselor in situ
- Revista spațială: Recoltarea resurselor din sistemul solar. Utilizarea resurselor situ
