Fokusēšanas objektīvs, lai ražotu skābekli un logu no vakuuma, kas piepildīts ar kameru. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Kad astronauti atgriežas Mēness, lai izpētītu un galu galā izveidotu Mēness bāzi, viņiem būs nepieciešams skābeklis… un daudz tā. NASA pētnieki izmanto paņēmienu, ko sauc par vakuuma pirolīzi, kur regolītu karsē, līdz tas atbrīvo skābekli. Saules gaisma tika fokusēta ar objektīvu, lai Mēness augsni sasildītu līdz 2500 grādiem. Tikpat daudz kā 20% augsnes tika pārveidota par brīvu skābekli, un pārpalikušos izdedžus varēja izmantot ķieģeļu ražošanai, ekranēšanai ar starojumu vai bruģim.
Agrīna, pastāvīga problēma, ko uz Mēness pamanīja Apollo astronauti, bija putekļi. Tas nokļuva visur, arī viņu plaušās. Savādi, ka tieši tur nākamie Mēness pētnieki saņem nākamo gaisa elpu: Mēness putekļainā augsnes kārta ir gandrīz puse skābekļa.
Viltība to iegūst.
"Viss, kas jums jādara, ir iztvaicēt sīkumus," saka Ēriks Kārifs no NASA Goddard kosmosa lidojumu centra. Viņš vada vienu no vairākām komandām, kas izstrādā veidus, kā nodrošināt astronautiem nepieciešamo skābekli uz Mēness un Marsa. (Skat. Vīziju par kosmosa izpēti.)
Mēness augsne ir bagāta ar oksīdiem. Visizplatītākais ir silīcija dioksīds (SiO2), “kā pludmales smiltis”, saka Kārdifa. Arī bagātīgi ir kalcija (CaO), dzelzs (FeO) un magnija (MgO) oksīdi. Summējiet visus O: 43% no Mēness augsnes masas ir skābeklis.
Kārdifa strādā pie tehnikas, kas silda Mēness augsnes, līdz tās atbrīvo skābekli. “Tas ir vienkāršs ķīmijas aspekts,” viņš skaidro. "Jebkurš materiāls sabrūk atomos, ja tas ir pietiekami karsts." Metodi sauc par vakuuma pirolīzi - piro nozīmē “uguns”, līze nozīmē “atdalīties”.
“Vairāki faktori padara pirolīzi pievilcīgāku nekā citi paņēmieni,” skaidro Kārifs. "Tas prasa, lai no Zemes netiktu ievestas izejvielas, un jums nav jāmeklē konkrēts minerāls." Vienkārši atrodiet to, kas atrodas uz zemes, un uzklājiet siltumu.
Principiāli pierādot, Kārdifs un viņa komanda izmantoja objektīvu, lai saules gaismu fokusētu nelielā vakuuma kamerā un uzkarsēja 10 gramus imitētas Mēness augsnes līdz aptuveni 2500 grādiem C. Pārbaudāmajos paraugos bija ilmenīts un Minesotas Mēness simulants jeb MLS-1a. Ilmenīts ir dzelzs / titāna rūda, kas Zemei un Mēnesim ir kopīga. MLS-1a ir izgatavots no miljardus gadu veca bazalta, kas atrodams Superior ezera ziemeļu krastā un sajaukts ar stikla daļiņām, kas imitē Mēness augsnes sastāvu. Faktiskā Mēness augsne šādiem pētījumiem ir pārāk augsta.
Viņu testos “20% no modelētās augsnes tika pārveidoti par brīvu skābekli”, lēš Kārdifa.
Pārpalikums ir “izdedži”, ar zemu skābekļa saturu, ļoti metālisks, bieži stiklveida materiāls. Kārdifs sadarbojas ar kolēģiem NASA Langley pētījumu centrā, lai izdomātu, kā izdedžus veidot par tādiem noderīgiem izstrādājumiem kā ekranēšana no starojuma, ķieģeļi, rezerves daļas vai pat bruģis.
Nākamais solis: palieliniet efektivitāti. "Maijā mēs veiksim testus zemākā temperatūrā ar cietākiem vakuumiem." Viņš skaidro, ka cietā vakuumā skābekli var iegūt ar mazāk enerģijas. Kārdifas pirmais tests bija pie 1/1000 Torr. Tas ir 760 000 reizes plānāks nekā spiediens uz jūras līmeni uz Zemes (760 Torr). Pie 1 miljona Torra - vēl tūkstoš reižu plānāks - “tiek ievērojami samazināta nepieciešamā temperatūra”.
Kārdifa nav viena šajā meklējumos. Komanda, kuru vada Marks Berggrens no Pioneer Astronautics Leikvudas, CO, strādā pie sistēmas, kas iegūst skābekli, pakļaujot Mēness augsni oglekļa monoksīdam. Vienā demonstrācijā viņi ekstrahēja 15 kg skābekļa no 100 kg Mēness modelētāja - šī efektivitāte ir salīdzināma ar Kārdifas pirolīzes paņēmienu: vairāk.
D.L. Grimmett no Pratt & Whitney Rocketdyne Canoga Park, CA, strādā pie magma elektrolīzes. Viņš izkausē MLS-1 aptuveni 1400 grādos. C, tātad tā ir kā vulkāna magma, un skābekļa atbrīvošanai izmanto elektrisko strāvu: vairāk.
Visbeidzot, NASA un Floridas Kosmosa pētniecības institūts, izmantojot NASA Centennial Challenge, sponsorē MoonROx, Mēness Regolīta skābekļa sacensības. Balva USD 250 000 vērtībā tiek piešķirta komandai, kas tikai 8 stundu laikā no JSC-1 Mēness modelētāja var iegūt 5 kg elpojoša skābekļa.
Konkurss noslēdzas 2008. gada 1. jūnijā, bet izaicinājums dzīvot uz citām planētām ilgs paaudzēm.
Vai jums ir kādas karstas idejas?
Oriģinālais avots: NASA ziņu izlaidums
