Mjesec ima u izobilju kisik i minerale, stvari koje su neophodne za bilo koju civilizaciju koja govori o svemiru. Problem je što su zajedno zatvoreni u regolitu. Razdvajanje ova dva dijela pružit će bogatstvo kritičnih resursa, ali njihovo razdvajanje predstavlja čvoran problem.
Mjesečev regolit varira od 2 metra (6,5 ft.) Duboko u kobilim krajevima, do 20 metara (65 ft.) U visokim predjelima. Za razliku od Zemlje, gdje je površina oblikovana i izgrađena i biološkim i geološkim procesima, Mjesečev regolit u velikoj mjeri sastoji se od raspršenih, raznesenih fragmenata kore uzrokovanih udarima. Kisik i minerali nalaze se u mineralnim oksidima i u staklenim česticama stvorenim vrućinom udara.
Kisik je najzastupljeniji element u Mjesečevom regolitu, a čini između 40-45% regolita po masi. Znanstvenici već godinama proučavaju korištenje resursa u Situ (ISRU) pokušavajući pronaći metodu odvajanja kisika od ostalih elemenata kako bi oba iskoristili. Obično je to potrebno puno energije, što predstavlja značajnu prepreku.
Novo istraživanje koje je podržala Europska svemirska agencija opisuje metodu za vađenje kisika za koju nije potrebno toliko energije.
"Ovaj kisik je izuzetno vrijedan resurs, ali se hemijski veže u materijalu kao oksidi u obliku minerala ili stakla i zbog toga je nedostupan za trenutnu upotrebu", objašnjava Beth Lomax sa Sveučilišta u Glasgowu, čiji je doktorski rad potpomognuta ESA-inom mrežnom i partnerskom inicijativom, koristeći napredna akademska istraživanja za svemirske aplikacije.
"Ovo istraživanje pruža dokaz koncepta da možemo izvući i iskoristiti sav kisik iz lunarnog regolita, ostavljajući potencijalno koristan metalni nusproizvod", rekao je Lomax u priopćenju za javnost.
Način ekstrakcije oslanja se na elektrolizu, što većina nas uči u srednjoj školi. Ali ova metoda koristi rastopljenu sol kao elektrolit.
"Obrada je provedena metodom koja se zove elektroliza taline", rekao je Lomax. „Ovo je prvi primjer izravne obrade praha u prah čvrstog simulatora lunarnog regolita koji može izvući gotovo sav kisik. Alternativne metode ekstrakcije lunarnog kisika postižu znatno niže prinose ili zahtijevaju topljenje regolita s ekstremnim temperaturama većim od 1600 ° C. "
Ova metoda koristi rastopljenu sol kalcijevog klorida kao elektrolita. Simulirani regolit stavljen je u mrežastu košaru i sav je zagrijan na 950 C (1740 F.) Pri toj temperaturi regolit ostaje čvrst. Tada se vrši struja, a kisik se izdvaja i skuplja na anodi. Druge metode ekstrakcije zahtijevaju zagrijavanje svega na 1600 C (2900 F), potrebno je ogromno povećanje energije.
Ovom se metodom ekstrahiralo 96% kisika u 50 sati. Ali u samo 15 sati uspio je izvući 75%. Budući da kisika ima tako puno u lunarnom regolitu, ovi rezultati izgledaju obećavajuće.
"Ovaj se rad temelji na FCC procesu - od inicijala njegovih izumitelja iz Cambridgea - koji je britanska tvrtka zvala Metalysis za proizvodnju metala i legura", rekao je Lomax.
Metaliza je razvila metodu elektrolize rastopljene soli upravo zato što je manje energetski intenzivna. Materijal koji treba odvojiti ne mora biti tečan, tako da je potrebno manje energije. Oni također tvrde da njihov sustav ne proizvodi toksične nusproizvode.
"Radimo s Metalizom i ESA-om kako bismo ovaj industrijski proces pretočili u lunarni kontekst, a dosadašnji rezultati vrlo su obećavajući", napominje Mark Symes, Bethov doktorski doktor na Sveučilištu u Glasgowu.
Dostupnost različitih minerala mijenja se ovisno o lokaciji na Mjesecu. Puno je posla na planiranju i istraživanju Mjesečevih resursa.
James Carpenter, ESA-in službenik za lunarnu strategiju, komentirao je: "Ovaj proces bi omogućio lunarnim doseljenicima pristup kisiku za gorivo i životnu podršku, kao i širokom rasponu metalnih legura za proizvodnju na licu mjesta - točna sirovina na raspolaganju ovisi o tome gdje Mjesec slijeću. "
Uz rakete za višekratnu upotrebu koje su razvile kompanije poput SpaceX-a troškovi prevoza materijala iz Zemljine gravitacijske bušotine opali su. Ali to je još uvijek skupo. To može koštati desetke tisuća dolara za prijevoz jednog kilograma do Mjeseca. Taj trošak znači da bi bilo kakvi realni planovi za Mjesečevu postaju ili koloniju financijski bili velik.
Bez načina da se dobiju resursi za gorivo i građevine i bez izvora kisika na Mjesecu, čini se malo vjerojatnim da će ljudi tamo uspostaviti bilo kakvu prisutnost. Ovakav napredak tehnologije igrat će ogromnu ulogu u budućnosti istraživanja svemira.
Više:
- Priopćenje za javnost: OKSIK I METALI IZ LUNARSKOG REGOLITA
- Istraživački rad: Dokazivanje održivosti elektrokemijskog procesa za istodobnu ekstrakciju kisika i proizvodnju metalnih legura iz lunarnog regolita
- NASA: Korištenje resursa u situaciji
- Svemirski časopis: Skupljanje resursa iz Sunčevog sustava. U korištenju resursa u Situ
