Місяць має велику кількість кисню та мінералів - речі, незамінні для будь-якої цивілізації космосу. Проблема полягає в тому, що вони замкнуті разом у реголіті. Розмежування обох забезпечить безліч критичних ресурсів, але розділення їх є суттєвою проблемою.
Регіон Місяця коливається від 2 метрів (6,5 футів) глибиною в районах кобил, до 20 метрів (65 футів) у високогірних районах. На відміну від Землі, де поверхня формується і будується як біологічними, так і геологічними процесами, реголіт Місяця в значній мірі складається з порошкоподібних, підірваних фрагментів кори, спричинених ударами. Кисень і мінерали замикаються в мінеральних оксидах і в склоподібних частинках, що утворюються за рахунок тепла ударів.
Кисень - найпоширеніший елемент реголіту Місяця, що складає від 40 до 45% реголіту по масі. Вчені роками вивчають використання ресурсів Situ (ISRU), намагаючись знайти спосіб відділення кисню від інших елементів, щоб використовувати обидва. Зазвичай для цього потрібно багато енергії, що є значним бар'єром.
Нове дослідження, підтримане Європейським космічним агентством, визначає метод вилучення кисню, який не потребує стільки енергії.
"Цей кисень є надзвичайно цінним ресурсом, але він хімічно пов'язаний у матеріалі як оксиди у вигляді мінералів або скла, а тому недоступний для негайного використання", - пояснює дослідник Бет Ломакс з Університету Глазго, докторська робота якого підтримується через мережу і партнерську ініціативу ESA, використовуючи передові наукові дослідження для космічних програм.
"Це дослідження дає доказ того, що ми можемо витягти та використати весь кисень із місячного реголіту, залишаючи потенційно корисний металевий побічний продукт", - заявив Ломакс у прес-релізі.
Метод вилучення покладається на електроліз, про що більшість з нас дізнаються у середній школі. Але цей метод використовує розплавлену сіль як електроліт.
"Обробку проводили за методом, який називають електролізом розплавленої солі", - сказав Ломакс. «Це перший приклад прямої обробки порошку на порошок твердого симулятора місячного реголіту, який може витягти практично весь кисень. Альтернативні методи вилучення місячного кисню досягають значно менших виходів або вимагають розплавлення реголіту при екстремальних температурах понад 1600 ° С ».
Цей метод використовує розплавлену сіль хлориду кальцію як електроліт. Змодельований реголіт поміщають у сітчастий кошик і він нагрівається до 950 С (1740 Ф.). При цій температурі реголіт залишається твердим. Потім подається струм, а кисень витягується і збирається на аноді. Інші методи видобутку вимагають нагрівання всього до 1600 C (2900 F), необхідне значне збільшення енергії.
Цей метод витягував 96% кисню за 50 годин. Але лише за 15 годин вдалося витягнути 75%. Оскільки кисень у місячному реголіті настільки рясний, ці результати виглядають багатообіцяючими.
"Ця робота заснована на FCC-процесі - від ініціалів його винахідників на базі Кембриджа - який був розроблений британською компанією Metalysis для виробництва комерційних металів та сплавів", - сказав Ломакс.
Металіз розробив метод електролізу розплавленої солі саме тому, що він менш енергоємний. Матеріал для відокремлення не повинен бути рідким, тому потрібно менше енергії. Вони також стверджують, що їх система не виробляє токсичних побічних продуктів.
"Ми працюємо з Metalysis та ESA, щоб перевести цей промисловий процес у місячний контекст, і результати до цього часу є дуже перспективними", - зазначає Марк Саймс, науковий керівник Бет в університеті Глазго.
Наявність різних мінералів змінюється залежно від місця на Місяці. Досить багато роботи над картографуванням та вивченням ресурсів Місяця.
Джеймс Карпентер, співробітник ESA за місячною стратегією, коментує: "Цей процес дав би місячним поселенцям доступ до кисню для палива та життєзабезпечення, а також широкого спектру металевих сплавів для виготовлення на місці" - точна наявна сировина залежатиме від того, де Місяць вони приземляються ».
Завдяки ракетам багаторазового використання, розробленим такими компаніями, як SpaceX, вартість транспортування матеріалу із сили тяжіння Землі знизилася. Але це все-таки дорого. Це може коштувати десятки тисяч доларів, щоб перевезти один кілограм до Місяця. Ця ціна означає, що будь-які реалістичні плани щодо застави або колонії на Місяці були б величезними витратами у фінансовому плані.
Без способу видобутку ресурсів для палива та будівництва та без джерела кисню на Місяці здається малоймовірним, що люди можуть встановити там будь-яку присутність. Технологічний прогрес, як цей, буде грати величезну роль у майбутньому космічних досліджень.
Більше:
- Прес-реліз: ОКСИГЕН І МЕТАЛИ З ЛУНАРНОГО РЕГОЛІТУ
- Дослідження: Доведення життєздатності електрохімічного процесу для одночасного вилучення кисню та отримання металевих сплавів із місячного реголіту
- НАСА: У використанні ресурсів у ситу
- Космічний журнал: збирання ресурсів із сонячної системи. У використанні ресурсів Situ
