Fokusirna leča za proizvodnjo kisika in polža iz vakuumske moondustne komore. Kliknite za povečavo
Ko se astronavti vrnejo na Luno, da raziskujejo in na koncu zgradijo luno, bodo potrebovali kisik ... in veliko tega. Nasini raziskovalci uporabljajo tehniko, imenovano vakuumska piroliza, pri kateri se regolit segreva, dokler ne sprosti kisika. Svetloba od sonca je bila usmerjena z lečo za segrevanje lunarne zemlje na 2500 stopinj C. Kar 20% zemlje je bilo pretvorjeno v prosti kisik, preostala žlindra pa se lahko uporablja za opeke, zaščito pred sevanjem ali pločnik.
Zgodnja, vztrajna težava, ki so jo na Luni opazili astronavti Apolona, je bil prah. Dobil jih je povsod, tudi v njihova pljuča. Nenavadno je, da bodo bodoči raziskovalci Lune lahko naslednjič vdihnili zrak: prašna plast zemlje je skoraj pol kisika.
Trik je v tem, da ga izvlečete.
"Vse, kar morate storiti, je, da stvari izhlapite," pravi Eric Cardiff iz Nasinega vesoljskega letališkega centra Goddard. Vodi eno od več skupin, ki razvijajo načine, kako astronavtom zagotoviti kisik, ki ga potrebujejo na Luni in Marsu. (Glejte Vizija o raziskovanju vesolja.)
Lunarna tla so bogata z oksidi. Najpogostejši je silicijev dioksid (SiO2), "podoben plažnemu pesku," pravi Cardiff. Številni so tudi oksidi kalcija (CaO), železa (FeO) in magnezija (MgO). Seštejte vse O: 43% mase lunarne zemlje predstavlja kisik.
Cardiff dela na tehniki, ki segreva lunarna tla, dokler ne sprostijo kisika. "To je preprost vidik kemije," pojasnjuje. "Vsak material se drobi v atome, če je dovolj vroč." Tehnika se imenuje vakuumska piroliza - piro pomeni "ogenj", liza pa pomeni "ločiti."
"Številni dejavniki naredijo pirolizo privlačnejšo od drugih tehnik," razlaga Cardiff. "Ne zahteva, da se s Zemlje pripeljejo nobene surovine in da vam ni treba iskati določenega minerala." Preprosto zajemite, kaj je na tleh, in vložite toploto.
V dokaz načela sta Cardiff in njegova ekipa uporabila lečo, da je sončno svetlobo usmerila v majhen vakuumski prostor in segrela 10 gramov simulirane lunarne zemlje na približno 2500 stopinj C. Preskusni vzorci so vključevali ilmenit in Minnesota Lunar Simulant ali MLS-1a. Ilmenit je železova / titanova ruda, ki ju imata Zemlja in Luna skupnega. MLS-1a je izdelan iz milijarde let starega bazalta, ki ga najdemo na severni obali jezera Superior in je pomešan s steklenimi delci, ki simulirajo sestavo lunarne zemlje. Dejansko je lunarna tla zdaj pretirano cenjena za tovrstne raziskave.
V njihovih testih je bilo "kar 20 odstotkov simulirane zemlje spremenjene v prosti kisik", ocenjuje Cardiff.
Preostala količina je "žlindra", z visoko kovinskim, visoko kovinskim in pogosto steklenim materialom. Cardiff sodeluje s kolegi iz Nasinega raziskovalnega centra Langley, da bi ugotovil, kako oblikovati žlindro v uporabne izdelke, kot so zaščita pred sevanjem, opeke, rezervni deli ali celo pločnik.
Naslednji korak: povečati učinkovitost. "V maju bomo izvajali preizkuse pri nižjih temperaturah, s težjimi vakuumi." V trdem vakuumu, razlaga, lahko kisik črpamo z manj moči. Cardiffov prvi test je bil pri 1/1000 Torr. To je 760.000 krat tanjši od tlaka morske gladine na Zemlji (760 Torr). Pri milijonu Torra - še tisočkrat tanjši - "se zahtevane temperature znatno zmanjšajo."
Cardiff v tej prizadevanju ni sam. Ekipa pod vodstvom Marka Berggrena iz Pioneer Astronavtika v Lakewoodu, CO, deluje na sistemu, ki pridobiva kisik z izpostavljanjem lunarne zemlje ogljikovemu monoksidu. V eni demonstraciji so iz 100 kg luninega simulanta črpali 15 kg kisika - učinkovitost, ki je primerljiva s pirolizo Cardiffa: več.
D.L. Grimmett iz Pratta in Whitney Rocketdyne v parku Canoga v Kaliforniji deluje na magnetni elektrolizi. Tali MLS-1 na približno 1.400 stopinj. C, torej je kot magma iz vulkana in uporablja električni tok, da sprosti kisik: več.
Končno NASA in Floridski vesoljski raziskovalni inštitut prek Nasinega Centennial Challengea sponzorirata MoonROx, tekmovanje Moon Regolith Oxygen. Nagrada v višini 250.000 dolarjev gre ekipi, ki lahko v samo 8 urah izloči 5 kg kisika, ki diha iz lunarnega simulatorja JSC-1.
Tekmovanje se zaključi 1. junija 2008, vendar bo izziv življenja na drugih planetih trajal več generacij.
Imate kakšne vroče ideje?
Izvirni vir: NASA News Release
