Mesiac má dostatok kyslíka a minerálov, čo je nevyhnutné pre akúkoľvek vesmírnu civilizáciu. Problém je v tom, že sú spolu zamknutí v regolite. Oddelenie týchto dvoch zdrojov poskytne množstvo kritických zdrojov, ale ich oddelenie je ťažký problém.
Regolit Mesiaca sa pohybuje od 2 metrov hlboko v kobylových oblastiach až po 20 metrov hlbokých v oblastiach vysočiny. Na rozdiel od Zeme, kde je povrch formovaný a budovaný biologickými aj geologickými procesmi, je regolit Mesiaca z veľkej časti tvorený rozdrvenými roztrhnutými úlomkami kôry spôsobenými nárazmi. Kyslík a minerály sú blokované v oxidoch minerálov a v sklovitých časticiach vytváraných teplom nárazov.
Kyslík je najhojnejším prvkom v mesolskom regolite a tvorí medzi 40-45% hmotnosti regolitu. Vedci už roky študujú využitie zdrojov in situ (ISRU) a snažia sa nájsť spôsob separácie kyslíka od ostatných prvkov, ktorý by ich mohol využiť. Zvyčajne to vyžaduje veľa energie, ktorá je významnou prekážkou.
Nový výskum podporovaný Európskou vesmírnou agentúrou načrtáva metódu na získavanie kyslíka, ktorá nevyžaduje toľko energie.
„Tento kyslík je mimoriadne cenným zdrojom, ale je chemicky viazaný v materiáli ako oxidy vo forme minerálov alebo skla, a preto nie je k dispozícii na okamžité použitie,“ vysvetľuje výskumníčka Beth Lomax z University of Glasgow, ktorej doktorandská práca je podpora prostredníctvom iniciatívy ESA Networking and Partnering Initiative, ktorá využíva pokročilý akademický výskum vesmírnych aplikácií.
"Tento výskum poskytuje dôkaz koncepcie, že môžeme extrahovať a využívať všetok kyslík z lunárneho regolitu a zanechať potenciálne užitočný kovový vedľajší produkt," uviedol Lomax v tlačovej správe.
Metóda extrakcie spočíva na elektrolýze, o čom sa väčšina z nás dozvie na strednej škole. Ale táto metóda používa roztavenú soľ ako elektrolyt.
„Spracovanie sa uskutočnilo pomocou metódy nazývanej elektrolýza roztavenou soľou,“ povedal Lomax. „Toto je prvý príklad priameho spracovania práškových práškov na tuhý lunárny regolitový simulátor, ktorý dokáže extrahovať prakticky všetok kyslík. Alternatívne metódy extrakcie kyslíkom z lúhovania dosahujú výrazne nižšie výťažky alebo vyžadujú, aby sa regolit roztavil pri extrémnych teplotách vyšších ako 1600 ° C. “
Táto metóda používa roztavenú soľ chloridu vápenatého ako elektrolyt. Simulovaný regolit sa umiestni do sieťového koša a všetko sa zahrieva na 950 ° C (1740 ° F). Pri tejto teplote zostáva regolit tuhá látka. Potom sa privádza prúd a kyslík sa extrahuje a zbiera pri anóde. Iné metódy extrakcie vyžadujú všetko zahrievanie na 1600 ° C (2900 F), čo vyžaduje značné zvýšenie energie.
Táto metóda extrahovala 96% kyslíka za 50 hodín. Ale iba za 15 hodín bola schopná extrahovať 75%. Pretože v lunárnom regolite je dostatok kyslíka, vyzerajú tieto výsledky sľubne.
„Táto práca je založená na procese FCC - z iniciálok jej vynálezcov so sídlom v Cambridge -, ktorý bol rozšírený britskou spoločnosťou Metalysis na výrobu komerčných kovov a zliatin,“ uviedol Lomax.
Metóda kovovej syntézy roztavenej soli vyvinula metalýza presne preto, že je menej energeticky náročná. Materiál, ktorý sa má separovať, nemusí byť tekutý, takže je potrebné menej energie. Tvrdia tiež, že ich systém nevytvára žiadne toxické vedľajšie produkty.
"Spolupracujeme s Metalysis a ESA na transformácii tohto priemyselného procesu do lunárneho kontextu a doterajšie výsledky sú veľmi sľubné," poznamenáva Mark Symes, vedúci PhD Beth na University of Glasgow.
Dostupnosť rôznych minerálov sa mení v závislosti od polohy na Mesiaci. Pri mapovaní a skúmaní zdrojov Mesiaca je veľa práce.
James Carpenter, predstaviteľ agentúry ESA pre lunárne stratégie, poznamenáva: „Tento proces by poskytol lunárnym osadníkom prístup k kyslíku na podporu paliva a života, ako aj širokú škálu kovových zliatin pre výrobu in-situ - presné dostupné suroviny by záviseli od toho, kde na Mesiac pristanú. “
S opakovane použiteľnými raketami vyvinutými spoločnosťami, ako je SpaceX, náklady na dopravu materiálu mimo zemskú tiaž klesli. Ale stále je to drahé. Preprava jedného kilogramu na Mesiac môže stáť desiatky tisíc dolárov. Táto cena znamená, že akékoľvek realistické plány pre mesačnú základňu alebo kolóniu by boli finančne obrovským únikom.
Zdá sa nepravdepodobné, že by ľudia bez možnosti získania zdrojov na palivo a výstavbu a bez zdroja kyslíka na Mesiaci dokázali prítomnosť. Technologický pokrok, ako je tento, bude hrať obrovskú úlohu v budúcnosti prieskumu vesmíru.
Viac:
- Tlačová správa: OXYGEN A KOV Z LUNÁRNEHO REGOLITU
- Výskumná práca: Zaistenie životaschopnosti elektrochemického procesu pre súčasnú extrakciu kyslíka a výrobu kovových zliatin z mesačného regolitu
- NASA: Využitie zdrojov in situ
- Space Magazine: Zber zdrojov zo slnečnej sústavy. Využitie zdrojov in situ
