Luna ima obilo kisika in mineralov, ki so nepogrešljive za vsako civilizacijo, ki sega daleč vesolje. Težava je v tem, da so skupaj zaklenjeni v regolitu. Ločitev obeh bo prinesla veliko kritičnih virov, ločitev pa je težavna težava.
Lunov regolit se giblje od 2 metra (6,5 ft) globoko v regijah kobile, do 20 metrov globoko v visokogorskih regijah. Za razliko od Zemlje, kjer površino oblikujejo in gradijo tako biološki kot geološki procesi, je Lunov regolit v veliki meri sestavljen iz praškastih, razstreljenih fragmentov skorje, ki jih povzročajo udarci. Kisik in minerali se zapirajo v mineralne okside in v steklene delce, ki nastanejo zaradi toplote udarcev.
Kisik je najpogostejši element Lunovega regolita, saj predstavlja med 40-45 mas.% Regolita. Znanstveniki že leta preučujejo uporabo Situ Resource Utilization (ISRU) in skušajo najti način ločevanja kisika od ostalih elementov, da bi oboje izkoristili. Običajno je to potrebno veliko energije, kar je velika ovira.
Nova raziskava, ki jo podpira Evropska vesoljska agencija, navaja metodo črpanja kisika, za katero ni potrebno toliko energije.
"Ta kisik je izjemno dragocen vir, vendar se v materialu kemično veže kot oksidi v obliki mineralov ali stekla, zato ni na voljo za takojšnjo uporabo," razlaga raziskovalka Beth Lomax z univerze v Glasgowu, katere doktorsko delo je podprta s pobudo za mrežno in partnersko pobudo ESA, ki izkorišča napredne akademske raziskave za vesoljske aplikacije.
"Ta raziskava ponuja dokaz koncepta, da lahko iz lunarnega regolita črpamo in uporabimo ves kisik, pri čemer puščamo potencialno uporaben kovinski stranski proizvod," je v sporočilu za javnost dejal Lomax.
Metoda ekstrakcije se opira na elektrolizo, kar se večina od nas nauči v srednji šoli. Toda ta metoda uporablja staljeno sol kot elektrolit.
"Predelava je bila izvedena po metodi, imenovani elektroliza staljene soli," je dejal Lomax. "To je prvi primer neposredne obdelave prahu v prah s trdnim simulatorjem lunarnega regolita, ki lahko izloči skoraj ves kisik. Nadomestne metode pridobivanja lunarnega kisika dosegajo znatno nižje donose ali zahtevajo, da se regolit stopi pri ekstremnih temperaturah nad 1600 ° C. "
Ta metoda uporablja staljeno sol kalcijevega klorida kot elektrolit. Simulirani regolit je postavljen v mrežasto košaro in je ves segret na 950 C (1740 F.) Pri tej temperaturi regolit ostane trden. Nato se uporabi tok in kisik se črpa in zbira na anodi. Drugi načini ekstrakcije zahtevajo segrevanje vsega na 1600 C (2900 F), kar povečuje porabo energije.
Ta metoda je v 50 urah izločila 96% kisika. Toda v samo 15 urah je uspelo izvleči 75%. Ker je kisika v lunarnem regolitu tako veliko, so ti rezultati videti obetavni.
"To delo temelji na postopku FCC - od začetnic njegovih izumiteljev s sedežem v Cambridgeu", ki ga je britansko podjetje z imenom Metalysis imenovalo Metalysis za komercialno proizvodnjo kovin in zlitin, "je dejal Lomax.
Metaliza je razvila metodo elektrolize staljene soli ravno zato, ker je manj energijsko intenzivna. Material, ki ga je treba ločiti, ni treba tekoč, zato je potrebno manj energije. Trdijo tudi, da njihov sistem ne proizvaja nobenih strupenih stranskih proizvodov.
"Sodelujemo z Metalysis in ESA, da bi ta industrijski proces prevedli v lunarni kontekst, rezultati pa so do zdaj zelo obetavni," ugotavlja Mark Symes, Bethov doktorski doktor na univerzi v Glasgowu.
Razpoložljivost različnih mineralov se spreminja glede na lokacijo na Luni. Veliko je dela na kartiranju in raziskovanju virov Lune.
James Carpenter, uradnik ESA za lunarno strategijo, komentira: "Ta postopek bi luninim naseljencem omogočil dostop do kisika za gorivo in življenjsko podporo, pa tudi do širokega spektra kovinskih zlitin za proizvodnjo na kraju samem - natančna surovina, ki je na voljo, bi bila odvisna od tega, kje na Luna pristane. "
Z raketami za večkratno uporabo, ki so jih razvile družbe, kot je SpaceX, so stroški prevoza materiala iz zemeljske gravitacije dobro padli. Vendar je še vedno drago. Za prevoz enega kilograma do Lune lahko stane več deset tisoč dolarjev. Ta strošek pomeni, da bi bili kakršni koli realni načrti za Lunovo postajo ali kolonijo finančno velik.
Brez načina pridobivanja virov za gorivo in gradnjo in brez vira kisika na Luni se zdi malo verjetno, da bi ljudje tam lahko ustanovili kakršno koli prisotnost. Tehnološki napredek bo imel v prihodnosti raziskovanje vesolja ogromno vlogo.
Več:
- Sporočilo za javnost: KISIKEN IN KOVINE IZ LUNARSKEGA REGOLITA
- Raziskovalni članek: Dokazovanje sposobnosti elektrokemičnega procesa za hkratno črpanje kisika in proizvodnjo kovinskih zlitin iz luninega regolita
- NASA: Pri uporabi virov
- Vesoljski časopis: Pridobivanje virov iz osončja. Pri uporabi virov v Situ
