Луната има изобилие от кислород и минерали, неща, които са незаменими за всяка космическа цивилизация. Проблемът е, че са затворени заедно в реголита. Разделянето на двата ще осигури богатство от критични ресурси, но разделянето им е проблем.
Луговият реголит варира от 2 метра (6,5 фута) дълбоко в районите на кобилата, до 20 метра (65 фута) в дълбочините. За разлика от Земята, където повърхността е оформена и изградена както от биологични, така и от геоложки процеси, реголитът на Луната до голяма степен се състои от прахообразни, взривени фрагменти от кора, причинени от удари. Кислородът и минералите са заключени в минерални оксиди и в стъклени частици, създадени чрез топлината на ударите.
Кислородът е най-разпространеният елемент в реголита на Луната, представляващ 40-45% от реголита по тегло. Учените изучават In Situ Resource Utilization (ISRU) от години, опитвайки се да намерят метод за отделяне на кислорода от останалите елементи, за да се възползват и от двете. Обикновено това изисква много енергия, което е значителна бариера.
Ново изследване, подкрепено от Европейската космическа агенция, очертава метод за извличане на кислород, който не изисква толкова много енергия.
„Този кислород е изключително ценен ресурс, но химически се свързва в материала като оксиди под формата на минерали или стъкло и следователно не е достъпен за незабавна употреба“, обяснява изследователката Бет Ломакс от Университета в Глазгоу, чиято докторска работа е се подкрепя чрез мрежовата и партньорска инициатива на ESA, използвайки съвременни академични изследвания за космически приложения.
„Това изследване предоставя доказателство за концепцията, че можем да извлечем и използваме целия кислород от лунния реголит, оставяйки потенциално полезен метален страничен продукт“, казва Lomax в съобщение за пресата.
Методът на извличане разчита на електролиза, нещо, което повечето от нас научават в гимназията. Но този метод използва разтопената сол като електролит.
„Преработката е извършена по метод, наречен електролиза на разтопена сол“, казва Ломакс. „Това е първият пример за директна обработка на прах на прах на твърд симулатор на лунен regolith, който може да извлече почти целия кислород. Алтернативните методи за извличане на лунен кислород постигат значително по-ниски добиви или изискват реголитът да се стопи при екстремни температури над 1600 ° C. "
Този метод използва разтопена сол на калциев хлорид като електролит. Симулираният реголит е поставен в мрежеста кошница и всичко е загрято до 950 С (1740 F.) При тази температура реголитът остава твърд. Тогава се прилага ток и кислородът се извлича и се събира на анод. Други методи за извличане изискват загряване на всичко до 1600 C (2900 F), което изисква значително увеличение на енергията.
Този метод извлича 96% от кислорода за 50 часа. Но само за 15 часа успя да извлече 75%. Тъй като кислородът е толкова изобилен в лунния реголит, тези резултати изглеждат обещаващи.
„Тази работа се основава на процеса FCC - от инициалите на нейните изобретатели, базирани в Кеймбридж - който е мащабиран от британска компания, наречена Metalysis за производство на метали и сплави за търговски цели“, каза Lomax.
Metalysis разработи метода на електролиза на разтопената сол именно защото е по-малко енергоемък. Материалът, който трябва да бъде отделен, не е необходимо да е течен, така че се изисква по-малко енергия. Те също така твърдят, че системата им не произвежда токсични странични продукти.
„Ние работим с Metalysis и ESA, за да преведем този индустриален процес в лунния контекст, а резултатите досега са много обещаващи“, отбелязва Марк Сиймс, доктор на Бет в Университета в Глазгоу.
Наличието на различни минерали се променя в зависимост от местоположението на Луната. Има много работа по картографирането и изследването на ресурсите на Луната.
Джеймс Карпентър, служител на Лунната стратегия на ESA, коментира: „Този процес ще даде на лунните заселници достъп до кислород за гориво и животоподдръжка, както и до широк спектър от метални сплави за производство на място - точната налична суровина ще зависи от това къде Луна те кацат. "
С ракетите за многократна употреба, разработени от компании като SpaceX, цената за транспортиране на материал от гравитацията на Земята е спаднала. Но все пак е скъпо. Това може да струва десетки хиляди долари за транспортиране на един килограм до Луната. Този разход означава, че всеки реалистичен план за лунна застава или колония би представлявал огромен източване във финансово отношение.
Без начин за извличане на ресурси за гориво и строителство и без източник на кислород на Луната, изглежда малко вероятно хората да установят какъвто и да е вид присъствие там. Технологичният напредък като този ще играе огромна роля в бъдещето на космическото проучване.
Повече ▼:
- Прессъобщение: ОКСИГЕН И МЕТАЛ ОТ ЛУНАР РЕГОЛИТ
- Документ за изследване: Доказване на жизнеспособността на електрохимичния процес за едновременно извличане на кислород и получаване на метални сплави от лунен реголит
- НАСА: Използване на ресурсите в Ситу
- Космическо списание: събиране на ресурси от слънчевата система. Използване на ресурсите в Situ
