Zaostrovacia šošovka na produkciu kyslíka a slimáka z vákuom naplnenej komory. klikni na zväčšenie
Keď sa astronauti vrátia na Mesiac, aby preskúmali a nakoniec vybudovali mesačnú základňu, budú potrebovať kyslík ... a veľa toho. Vedci NASA používajú techniku nazývanú vákuová pyrolýza, pri ktorej sa regolit zohrieva, kým neuvoľňuje kyslík. Svetlo zo Slnka bolo zaostrené šošovkou na zahriatie lunárnej pôdy na 2 500 stupňov Celzia. Až 20% pôdy sa premenilo na voľný kyslík a zvyšná troska sa mohla použiť na tehly, ochranu pred žiarením alebo chodník.
Prvým, pretrvávajúcim problémom, ktorý zaznamenali astronauti Apolla na Mesiaci, bol prach. Dostalo sa všade, a to aj do pľúc. Kupodivu to môže byť aj v prípade, keď budúci prieskumníci Mesiaca dostanú ďalší dych vzduchu: Prašná vrstva pôdy je takmer polovicou kyslíka.
Trik to vyťahuje.
"Všetko, čo musíte urobiť, je vypariť veci," hovorí Eric Cardiff z Goddard Space Flight Center NASA. Vedie jeden z niekoľkých tímov, ktorí vyvíjajú spôsoby, ako poskytnúť astronautom kyslík, ktorý budú potrebovať na Mesiaci a na Marse. (Pozri víziu pre prieskum vesmíru.)
Lunárna pôda je bohatá na oxidy. Najbežnejším je oxid kremičitý (SiO2), „ako plážový piesok“, hovorí Cardiff. Rovnako hojné sú oxidy vápnika (CaO), železa (FeO) a horčíka (MgO). Sčítajte všetky O: 43% hmotnosti lunárnej pôdy je kyslík.
Cardiff pracuje na technike, ktorá ohrieva lunárne pôdy, až kým neuvoľnia kyslík. "Je to jednoduchý aspekt chémie," vysvetľuje. "Akýkoľvek materiál sa rozpadne na atómy, ak je dostatočne horúci." Táto technika sa nazýva vákuová pyrolýza - pyro znamená „oheň“, lýza znamená „oddeliť sa“.
„Pyrolýza je príťažlivejšia ako iné techniky z mnohých dôvodov,“ vysvetľuje Cardiff. „Nevyžaduje sa, aby sa zo Zeme privádzali žiadne suroviny, a nemusíte hľadať konkrétny minerál.“ Stačí nabrať to, čo je na zemi, a použiť teplo.
Ako dôkaz princípu použil Cardiff a jeho tím šošovku na zaostrenie slnečného žiarenia do malej vákuovej komory a zahrial 10 gramov simulovanej lunárnej pôdy na asi 2 500 stupňov C. Testované vzorky obsahovali ilmenit a Minnesota Lunar Simulant alebo MLS-1a. Ilmenit je železná / titánová ruda, ktorú majú Zem a Mesiac spoločnú. MLS-1a sa vyrába z miliardy rokov starého čadiča, ktorý sa nachádza na severnom brehu jazera Superior a zmieša sa so sklenenými časticami, ktoré simulujú zloženie lunárnej pôdy. Skutočná lunárna pôda je v súčasnosti pre takýto výskum príliš vysoká.
Vo svojich testoch sa „až 20 percent simulovanej pôdy premenilo na voľný kyslík,“ odhaduje Cardiff.
Zostáva „troska“, nízko kyslíkový, vysoko kovový, často sklovitý materiál. Cardiff spolupracuje s kolegami z výskumného centra Langley Research Center agentúry NASA, aby zistil, ako formovať trosku na užitočné produkty, ako je napríklad ochrana pred žiarením, tehly, náhradné diely alebo dokonca dlažba.
Ďalší krok: zvýšenie efektívnosti. "V máji budeme robiť testy pri nízkych teplotách a pri ťažších vákuoch." Vysvetľuje, že v tvrdom vákuu sa dá kyslík extrahovať s menšou spotrebou energie. Prvý test v Cardiffe bol 1/1 000 Torr. To je 760 000-krát tenší tlak na hladine mora na Zemi (760 Torr). Na 1 milióntu Torr - tisíckrát tenšiu - „sú požadované teploty výrazne znížené.“
Cardiff nie je sám v tomto pátraní. Tím vedený Markom Berggrenom z Pioneer Astronautics v Lakewood, CO, pracuje na systéme, ktorý využíva kyslík tým, že vystavuje lunárnu pôdu oxidu uhoľnatému. Na jednej demonštrácii extrahovali 15 kg kyslíka zo 100 kg lunárneho simulátora - účinnosť porovnateľná s Cardiffovou pyrolytickou technikou: viac.
D. L. Grimmett z Pratt & Whitney Rocketdyne v Canoga Parku v Kalifornii pracuje na elektrolýze magmatov. Taví MLS-1 pri asi 1 400 ° C. C, takže je to ako magma zo sopky a používa elektrický prúd na uvoľnenie kyslíka: viac.
Nakoniec NASA a Florida Space Research Institute sponzorujú prostredníctvom Centennial Challenge NASA MoonROx, súťaž Oxygen Moon Regolith. Tím, ktorý dokáže vyťažiť 5 kg priedušného kyslíka z lunárneho simulátora JSC-1 za pouhých 8 hodín, získa cenu 250 000 dolárov.
Súťaž sa končí 1. júna 2008, ale výzva žiť na iných planétach bude trvať celé generácie.
Máte nejaké horúce nápady?
Pôvodný zdroj: NASA News Release
