Mēnesī ir bagātīgs skābeklis un minerāli, lietas, kas ir neaizstājamas jebkurai no kosmosu tālu civilizācijai. Problēma ir tā, ka viņi ir bloķēti kopā regolītā. Abu atdalīšana nodrošinās daudz kritisku resursu, bet to atdalīšana ir mezglaina problēma.
Mēness regolīts svārstās no 2 metriem (6,5 pēdām) dziļi ķēves reģionos līdz 20 metriem (65 pēdām) dziļi kalnu reģionos. Atšķirībā no Zemes, kur virsmu veido un veido gan bioloģiski, gan ģeoloģiski procesi, Mēness regolītu lielākoties veido pulverizēti, pūtīti garozas fragmenti, ko rada triecieni. Skābeklis un minerālvielas tiek bloķēti minerālu oksīdos un stiklveida daļiņās, kas izveidotas triecienu siltuma dēļ.
Skābeklis ir visbagātākais elements Mēness regolītā, kas sastāda no 40 līdz 45% no svara pēc svara. Zinātnieki gadiem ilgi ir pētījuši In situ Resource Utilization (ISRU), cenšoties atrast metodi skābekļa atdalīšanai no citiem elementiem, lai izmantotu abus. Parasti tas prasa daudz enerģijas, kas ir būtisks šķērslis.
Jauns pētījums, ko atbalsta Eiropas Kosmosa aģentūra, izklāsta skābekļa ieguves metodi, kurai nav vajadzīgs tik daudz enerģijas.
“Šis skābeklis ir ārkārtīgi vērtīgs resurss, taču materiālā tas ir ķīmiski saistīts ar oksīdiem minerālu vai stikla formā un tāpēc nav pieejams tūlītējai lietošanai,” skaidro pētniece Beth Lomax no Glāzgovas universitātes, kuras doktora darbs ir to atbalsta ar EKA Tīklošanas un partnerības iniciatīvu, izmantojot progresīvus akadēmiskos pētījumus kosmosa lietojumiem.
"Šis pētījums nodrošina koncepcijas pierādījumu, ka mēs varam iegūt un izmantot visu skābekli no Mēness regolīta, atstājot potenciāli noderīgu metālu blakusproduktu," Lomax teica paziņojumā presei.
Ekstrakcijas metode balstās uz elektrolīzi, par ko vairums no mums mācās vidusskolā. Bet šī metode kā elektrolītu izmanto izkausētu sāli.
"Apstrāde tika veikta, izmantojot metodi, ko sauc par kausēta sāls elektrolīzi," sacīja Lomax. “Šis ir pirmais piemērs, kas paredzēts cietā Mēness regolīta modelējošā materiāla tiešai pārstrādei no pulvera, kas var iegūt praktiski visu skābekli. Alternatīvas Mēness skābekļa ekstrakcijas metodes ļauj sasniegt ievērojami zemāku ražu vai arī tām ir nepieciešams kausēt regolītu ar ārkārtēju temperatūru virs 1600 ° C. ”
Šajā metodē kā elektrolītu izmanto izkausētu kalcija hlorīda sāli. Imitēto regolītu ievieto acs grozā, un tas viss tiek uzkarsēts līdz 950 C (1740 F.). Šajā temperatūrā regolīts paliek ciets. Tad tiek pielietota strāva, un skābekli ekstrahē un savāc pie anoda. Citām ekstrakcijas metodēm viss jāuzsilda līdz 1600 C (2900 F), kas prasa ievērojamu enerģijas pieaugumu.
Ar šo metodi 50 stundās ekstrahēja 96% skābekļa. Bet tikai 15 stundu laikā tas spēja iegūt 75%. Tā kā Mēness regolītā skābeklis ir tik bagātīgs, šie rezultāti izskatās daudzsološi.
"Šis darbs ir balstīts uz FCC procesu - sākot ar Kembridžā esošo izgudrotāju iniciāļiem -, ko Lielbritānijas mērogā ir palielinājusi Metalysis komerciālo metālu un sakausējumu ražošanai," sacīja Lomax.
Metalīze izstrādāja izkusušā sāls elektrolīzes metodi tieši tāpēc, ka tā prasa mazāk enerģijas. Atdalāmajam materiālam nav jābūt šķidram, tāpēc ir nepieciešams mazāk enerģijas. Viņi arī apgalvo, ka viņu sistēma nerada toksiskus blakusproduktus.
“Mēs sadarbojamies ar Metalysis un ESA, lai šo rūpniecisko procesu pārveidotu Mēness kontekstā, un līdz šim iegūtie rezultāti ir ļoti daudzsološi,” atzīmē Marks Symes, Betlas doktorantūras vadītājs Glāzgovas universitātē.
Dažādu minerālu pieejamība mainās atkarībā no atrašanās vietas uz Mēness. Mēness resursu kartēšanai un izpētei ir nepieciešams daudz darba.
Džeimss Kārpenters, ESA Mēness stratēģijas darbinieks, komentē: “Šis process ļautu Mēness apdzīvotājiem piekļūt skābeklim, lai iegūtu degvielu un dzīvību, kā arī plaša spektra metālu sakausējumiem, kas tiek izmantoti in situ ražošanai - precīzs pieejamais izejmateriāls būs atkarīgs no tā, kur atrodas Mēness viņi nolaižas. ”
Izmantojot atkārtoti lietojamas raķetes, kuras izstrādājuši tādi uzņēmumi kā SpaceX, materiālu pārvadāšanas izmaksas no Zemes gravitācijas akas ir samazinājušās. Bet tas joprojām ir dārgi. Viena kilograma pārvadāšana uz Mēnesi var maksāt desmitiem tūkstošu dolāru. Šīs izmaksas nozīmē, ka jebkurš reāls Mēness priekšposteņa vai kolonijas plāns būtu finansiāli milzīgs aizplūšana.
Bez veida, kā iegūt resursus degvielai un celtniecībai, kā arī bez skābekļa avota uz Mēness, šķiet maz ticams, ka cilvēki tur var izveidot jebkāda veida klātbūtni. Šim tehnoloģiju progresam būs milzīga loma kosmosa izpētes nākotnē.
Vairāk:
- Preses relīze: skābeklis un metāls no Mēness REGOLĪTA
- Pētniecības raksts: Elektroķīmiskā procesa dzīvotspējas pierādīšana vienlaicīgai skābekļa ieguvei un metālu sakausējumu ražošanai no Mēness regolīta
- NASA: In situ resursu izmantošana
- Žurnāls Space: Resursu ieguve no Saules sistēmas. Resursu izmantošanā situācijā
