Фокусираща леща за производство на кислород и шлака от камера, пълна с вакуум. Щракнете за уголемяване
Когато астронавтите се върнат на Луната, за да изследват и евентуално да построят лунна база, те ще се нуждаят от кислород ... и много от него. Изследователите на НАСА използват техника, наречена вакуумна пиролиза, при която реголитът се нагрява, докато отделя кислород. Светлината от Слънцето беше фокусирана от леща за загряване на лунната почва до 2500 градуса С. Около 20% от почвата се преобразува в свободен кислород, а остатъчната шлака може да се използва за тухли, радиационна защита или тротоар.
Ранен, постоянен проблем, отбелязан от астронавтите Аполон на Луната, беше прахът. Попада навсякъде, включително в дробовете им. Колкото и да е странно, бъдещите изследователи на Луната могат да получат следващия си глътка въздух: праховият слой на луната е почти половин кислород.
Номерът е извличането му.
„Всичко, което трябва да направите, е да изпарите нещата“, казва Ерик Кардиф от Центъра за космически полети Goddard на НАСА. Той води един от няколкото екипа, разработващи начини да осигурят на астронавтите кислород, от който се нуждаят на Луната и Марс. (Вижте Визията за космическо изследване.)
Лунната почва е богата на оксиди. Най-разпространеният е силициев диоксид (SiO2), „като плажен пясък“, казва Кардиф. Също така изобилни са оксидите на калций (СаО), желязо (FeO) и магнезий (MgO). Добавете всички О: 43% от масата на лунната почва е кислород.
Кардиф работи по техника, която загрява лунните почви, докато не отделят кислород. „Това е прост аспект на химията“, обяснява той. "Всеки материал се разпада на атоми, ако се направи достатъчно горещ." Техниката се нарича вакуумна пиролиза - пиро означава „огън“, лизис означава „да се отделя“.
„Редица фактори правят пиролизата по-привлекателна от другите техники“, обяснява Кардиф. „Не е необходимо да се донасят суровини от Земята и не е нужно да търсите конкретен минерал.“ Просто вземете това, което е на земята, и приложете топлината.
В доказателство за принцип, Кардиф и неговият екип използваха леща, за да фокусират слънчевата светлина в мъничка вакуумна камера и нагряват 10 грама симулирана лунна почва до около 2500 градуса С. Тестовите проби включват илменит и Лунен симулант в Минесота, или MLS-1a. Илменитът е желязна / титанова руда, която Земята и Луната имат общо. MLS-1a е направен от милиард годишен базалт, открит на северния бряг на езерото Superior и смесен със стъклени частици, които симулират състава на лунната почва. Действителната лунна почва е твърде високо ценена за подобни изследвания сега.
В техните тестове „около 20 процента от симулираната почва е превърната в свободен кислород“, смята Кардиф.
Това, което е останало, е "шлака", материал с ниско съдържание на кислород, силно метален, често стъклен материал. Кардиф работи с колеги от изследователския център на НАСА в Лангли, за да измисли как да превърне шлаката в полезни продукти като радиационна защита, тухли, резервни части или дори тротоар.
Следващата стъпка: повишаване на ефективността. „През май ще правим тестове при по-ниски температури, с по-твърди вакууми.“ В твърд вакуум, обяснява той, кислородът може да се извлича с по-малко мощност. Първият тест на Кардиф беше 1/1000 Torr. Това е 760 000 пъти по-тънко от налягането на морското ниво на Земята (760 Torr). На 1 милион от Torr - още хиляда пъти по-тънка - „необходимите температури са значително по-ниски.“
Кардиф не е сам в този стремеж. Екип, ръководен от Марк Берггрен от Pioneer Astronautics в Lakewood, CO, работи по система, която добива кислород чрез излагане на лунната почва на въглероден оксид. В една демонстрация те извличаха 15 кг кислород от 100 кг лунен симулант - ефективност, сравнима с пиролизната техника на Кардиф: повече.
D.L. Grimmett от Pratt & Whitney Rocketdyne в Канога Парк, Калифорния, работи върху магматичната електролиза. Той стопява MLS-1 при около 1400 °. С, така че е като магма от вулкан и използва електрически ток, за да освободи кислорода: повече.
И накрая, НАСА и Институтът за космически изследвания във Флорида, чрез Centennial Challenge на НАСА, спонсорират MoonROx, конкурса на Moon Regolith Oxygen. Награда от 250 000 долара отива на екипа, който може да извлече 5 кг дишащ кислород от лунен симулант JSC-1 само за 8 часа.
Състезанието се закрива на 1 юни 2008 г., но предизвикателството да живеем на други планети ще продължи поколения.
Имате ли горещи идеи?
Оригинален източник: NASA News Release
