Mėnulyje gausu deguonies ir mineralų, dalykų, kurie būtini bet kuriai iš kosmoso sklindančiai civilizacijai. Problema ta, kad jie yra surakinti kartu su regolitu. Dviejų atskyrimas suteiks daugybę kritinių išteklių, tačiau juos atskirti yra mazgų problema.
Mėnulio regolitas kinta nuo 2 metrų (6,5 pėdų) gylio kumelės regionuose iki 20 metrų (65 pėdų) gylio aukštumos regionuose. Skirtingai nuo Žemės, kur paviršius formuojamas ir formuojamas tiek dėl biologinių, tiek dėl geologinių procesų, Mėnulio regolitas daugiausia sudarytas iš susmulkintų, susprogdintų plutos fragmentų, kuriuos sukelia smūgiai. Deguonis ir mineralai yra užfiksuoti mineraliniuose oksiduose ir stiklinėse dalelėse, susidariusiose dėl smūgio karščio.
Deguonis yra gausiausias Mėnulio regolito elementas, sudarantis 40–45% regolito svorio. Mokslininkai metų metus tyrinėjo „In situ Resource Utilization“ (ISRU), bandydami surasti deguonies atskyrimo nuo kitų elementų metodą, kad būtų galima juos naudoti. Paprastai tam reikia daug energijos, o tai yra didelė kliūtis.
Nauji Europos kosmoso agentūros remiami tyrimai apibūdina deguonies gavybos metodą, kuriam nereikia tiek daug energijos.
„Šis deguonis yra ypač vertingas išteklius, tačiau jis chemiškai surištas medžiagoje kaip oksidai mineralų ar stiklo pavidalu, todėl jo negalima iškart naudoti“, - aiškina tyrėjas Beth Lomax iš Glazgo universiteto, kurio daktaro darbas yra bus remiama per EKA tinklų kūrimo ir partnerystės iniciatyvą, panaudojant pažangiausius akademinius tyrimus kosmoso programoms.
„Šis tyrimas pateikia koncepcijos įrodymą, kad mes galime išgauti ir sunaudoti visą deguonį iš mėnulio regolito, palikdami potencialiai naudingą metalinį šalutinį produktą“, - pranešime spaudai teigė Lomaxas.
Ekstrahavimo metodas priklauso nuo elektrolizės, apie kurią dauguma iš mūsų sužino vidurinėje mokykloje. Tačiau šis metodas naudoja išlydytą druską kaip elektrolitą.
„Apdorojimas buvo atliekamas naudojant metodą, vadinamą išlydytos druskos elektrolize“, - sakė Lomax. „Tai yra pirmasis kietojo mėnulio regolito modelinio tirpalo tiesioginio perdirbimo iš miltelių į miltelius pavyzdys, kuris gali išgauti beveik visą deguonį. Alternatyvūs mėnulio deguonies ekstrahavimo būdai leidžia pasiekti žymiai mažesnį derlių arba reikalaujama, kad regolitas būtų lydomas esant ekstremalioms temperatūroms, aukštesnėms nei 1600 ° C. “
Šiuo metodu elektrolitas naudojamas išlydyta kalcio chlorido druska. Imituotas regolitas dedamas į tinklelio krepšį ir visa įkaitinama iki 950 C (1740 F). Tokioje temperatūroje regolitas išlieka kietas. Tada dedama srovė, o deguonis ištraukiamas ir surenkamas prie anodo. Kiti ekstrahavimo būdai reikalauja, kad viskas būtų pašildoma iki 1600 ° C (2900 F) - tai labai padidina reikiamą energiją.
Šiuo metodu išgaunama 96% deguonies per 50 valandų. Bet tik per 15 valandų ji sugebėjo išgauti 75 proc. Kadangi deguonies tiek daug Mėnulio regolite, šie rezultatai atrodo daug žadantys.
„Šis darbas grindžiamas FCC procesu - pradedant Kembridže įsikūrusių išradėjų inicialais -, kurį padidino JK bendrovė pavadinimu„ Metalysis “komercinei metalų ir lydinių gamybai“, - sakė Lomax.
Metalizė sukūrė išlydytos druskos elektrolizės metodą būtent todėl, kad jis reikalauja mažiau energijos. Atskiriama medžiaga nebūtinai turi būti skysta, taigi reikia mažiau energijos. Jie taip pat teigia, kad jų sistema negamina jokių toksiškų šalutinių produktų.
„Mes bendradarbiaujame su„ Metalysis “ir ESA, kad pritaikytume šį pramoninį procesą mėnulio kontekste. Kol kas rezultatai yra daug žadantys“, - pažymi Markas Symesas, Beth doktorantūros vadovas Glazgo universitete.
Įvairių mineralų prieinamumas keičiasi priklausomai nuo vietos Mėnulyje. Mėnulio išteklių žemėlapis ir tyrinėjimas yra daug darbo.
Jamesas Carpenteris, ESA mėnulio strategijos pareigūnas, komentuoja: „Šis procesas suteiktų mėnulio gyventojams galimybę gauti deguonies degalams ir gyvybės palaikymui, taip pat platų metalo lydinių asortimentą gamyboje vietoje - tikslus turimas žaliava priklausys nuo to, kur Mėnulis jie nusileidžia. “
Naudojant daugkartinio naudojimo raketas, kurias sukūrė tokios bendrovės kaip „SpaceX“, medžiagų transportavimo iš Žemės gravitacijos šulinio kainos sumažėjo. Bet ji vis dar brangi. Vieno kilogramo pervežimas į Mėnulį gali kainuoti dešimtis tūkstančių dolerių. Šios išlaidos reiškia, kad bet kokie realistiški Mėnulio prieškambario ar kolonijos planai finansiškai būtų milžiniškas nutekėjimas.
Neturint galimybės išgauti išteklių kurui ir statybai bei be deguonies šaltinio Mėnulyje, mažai tikėtina, kad žmonės ten gali nustatyti bet kokį buvimą. Tokios technologijos pažanga kaip ateityje vaidins didžiulį vaidmenį kosmoso tyrinėjimo srityje.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: DEGUOSIS IR METALAS IŠ MĖNESIO REGOLIUTO
- Tyrimo dokumentas: Elektrocheminio proceso gyvybingumo įrodymas tuo pačiu metu gaunant deguonį ir gaminant metalų lydinius iš mėnulio regolito
- NASA: In situ išteklių panaudojimas
- Žurnalas „Kosmosas“: Išteklių iš saulės sistemos rinkimas. Esant išteklių naudojimui
