Měsíc má bohatý kyslík a minerály, věci, které jsou nezbytné pro jakoukoli vesmírnou civilizaci. Problém je v tom, že jsou spolu zavřeni v regolitu. Oddělení těchto dvou zdrojů poskytne spoustu důležitých zdrojů, ale jejich oddělení je problematický problém.
Měsíční regolit se pohybuje od 2 metrů hluboko v kobylových oblastech až po 20 metrů hluboko v oblastech vysočiny. Na rozdíl od Země, kde je povrch formován a budován jak biologickými, tak geologickými procesy, je regolit Měsíce z velké části tvořen rozdrcenými úlomky kůry způsobenými nárazy. Kyslík a minerály jsou uzavřeny v oxidech minerálů a ve skelných částicích vytvářených teplem nárazů.
Kyslík je nejhojnějším prvkem měsíčního regolitu a tvoří mezi 40-45% hmotnosti regolitu. Vědci studují roky využití zdroje in situ (ISRU) a snaží se najít způsob, jak oddělit kyslík od ostatních prvků, a využít je oba. Obvykle to vyžaduje hodně energie, což je významná bariéra.
Nový výzkum podporovaný Evropskou kosmickou agenturou nastiňuje metodu extrakce kyslíku, která nevyžaduje tolik energie.
"Tento kyslík je mimořádně cenným zdrojem, ale je chemicky vázán v materiálu jako oxidy ve formě minerálů nebo skla, a proto není k dispozici pro okamžité použití," vysvětluje výzkumný pracovník Beth Lomax z University of Glasgow, jehož doktorská práce je je podporována prostřednictvím ESA Networking and Partnering Initiative, využívající pokročilý akademický výzkum kosmických aplikací.
"Tento výzkum poskytuje důkaz konceptu, že můžeme extrahovat a využívat veškerý kyslík z měsíčního regolitu, čímž zanechává potenciálně užitečný kovový vedlejší produkt," řekl Lomax v tiskové zprávě.
Metoda extrakce se opírá o elektrolýzu, o čem se většina z nás dozví na střední škole. Ale tato metoda používá roztavenou sůl jako elektrolyt.
"Zpracování bylo provedeno metodou zvanou elektrolýza roztavené soli," řekl Lomax. „Toto je první příklad přímého zpracování prášku na prášek pevného simulátoru měsíčního regolitu, který může extrahovat prakticky veškerý kyslík. Alternativní metody extrakce kyslíku z měsíce dosahují významně nižších výtěžků nebo vyžadují, aby byl regolit roztaven při extrémních teplotách vyšších než 1600 ° C. “
Tato metoda používá roztavenou sůl chloridu vápenatého jako elektrolyt. Simulovaný regolit je umístěn do síťového koše a vše je zahříváno na 950 ° C (1740 ° F). Při této teplotě zůstává regolit stabilní. Pak se aplikuje proud a kyslík se extrahuje a shromažďuje na anodě. Jiné metody extrakce vyžadují zahřátí vše na 1600 C (2900 F), což vyžaduje značné zvýšení energie.
Tato metoda extrahovala 96% kyslíku za 50 hodin. Ale za pouhých 15 hodin se podařilo získat 75%. Protože kyslík je v měsíčním regolitu tak hojný, vypadají tyto výsledky slibně.
"Tato práce je založena na procesu FCC - z iniciál jeho vynálezců založených na Cambridge -, který byl rozšířen britskou společností Metalysis pro komerční výrobu kovů a slitin," řekl Lomax.
Metoda elektrolýzy roztavené soli vyvinula Metalysis přesně proto, že je méně energeticky náročná. Materiál, který má být separován, nemusí být kapalný, takže je zapotřebí méně energie. Tvrdí také, že jejich systém nevytváří žádné toxické vedlejší produkty.
"Spolupracujeme s Metalysis a ESA na převedení tohoto průmyslového procesu do lunárního kontextu a jeho dosavadní výsledky jsou velmi slibné," poznamenává Mark Symes, Bethův vedoucí PhD na University of Glasgow.
Dostupnost různých minerálů se mění v závislosti na poloze na Měsíci. Mapování a zkoumání zdrojů Měsíce je hodně práce.
James Carpenter, ESA z Lunar Strategy Officer, komentuje: „Tento proces by umožnil lunárním osadníkům přístup k kyslíku pro podporu paliva a života, jakož i širokou škálu kovových slitin pro výrobu in-situ - přesné dostupné suroviny by závisely na tom, kde na Měsíc přistanou. “
S opakovaně použitelnými raketami vyvinutými společnostmi, jako je SpaceX, náklady na dopravu materiálu mimo zemskou gravitaci dobře klesly. Ale je to stále drahé. Přeprava jednoho kilogramu na Měsíc může stát desítky tisíc dolarů. Tato cena znamená, že jakékoli realistické plány pro měsíční základnu nebo kolonii by byly finančně obrovským odlivem.
Bez způsobu, jak získat zdroje pro palivo a stavbu, a bez zdroje kyslíku na Měsíci, se zdá nepravděpodobné, že by si tam lidé dokázali vytvořit jakýkoli druh přítomnosti. Technologický pokrok, jako je tento, bude hrát obrovskou roli v budoucnosti průzkumu vesmíru.
Více:
- Tisková zpráva: OXYGEN A KOV Z LUNÁRNÍHO REGOLITU
- Výzkumná práce: Zajištění životaschopnosti elektrochemického procesu pro současnou extrakci kyslíku a výrobu kovových slitin z měsíčního regolitu
- NASA: Využití zdrojů in situ
- Space Magazine: Sběr zdrojů ze sluneční soustavy. Využití zdrojů in situ
