Ένας φακός εστίασης για την παραγωγή οξυγόνου και βύσματος από ένα θάλαμο γεμάτο με υγρασία κενού. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Όταν οι αστροναύτες επιστρέφουν στη Σελήνη, για να εξερευνήσουν και τελικά να φτιάξουν μια βάση σελήνης, θα χρειαστούν οξυγόνο… και πολλά από αυτά. Οι ερευνητές της NASA χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται κενό πυρόλυση, όπου ο regolith θερμαίνεται έως ότου απελευθερώσει οξυγόνο. Το φως από τον Ήλιο επικεντρώθηκε από έναν φακό για τη θέρμανση του σεληνιακού εδάφους στους 2.500 βαθμούς C. Έως και το 20% του εδάφους μετατράπηκε σε ελεύθερο οξυγόνο και η υπολειπόμενη σκωρία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τούβλα, θωράκιση ακτινοβολίας ή πεζοδρόμιο.
Ένα πρώιμο, επίμονο πρόβλημα που σημείωσαν οι αστροναύτες του Απόλλωνα στη Σελήνη ήταν η σκόνη. Έφτασε παντού, συμπεριλαμβανομένων των πνευμόνων τους. Παραδόξως, αυτό μπορεί να είναι όπου οι μελλοντικοί εξερευνητές της Σελήνης θα πάρουν την επόμενη αναπνοή αέρα: Το σκονισμένο στρώμα του φεγγαριού είναι σχεδόν μισό οξυγόνο.
Το κόλπο είναι να το εξαγάγετε.
"Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να εξατμίσετε τα πράγματα", λέει ο Eric Cardiff από το Goddard Space Flight Center της NASA. Ηγείται μιας από τις πολλές ομάδες που αναπτύσσουν τρόπους για να παρέχουν στους αστροναύτες οξυγόνο που θα χρειαστούν στη Σελήνη και τον Άρη. (Δείτε το όραμα για την εξερεύνηση του διαστήματος.)
Το σεληνιακό έδαφος είναι πλούσιο σε οξείδια. Το πιο συνηθισμένο είναι το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2), «όπως η αμμουδιά», λέει ο Κάρντιφ. Επίσης άφθονα είναι τα οξείδια του ασβεστίου (CaO), ο σίδηρος (FeO) και το μαγνήσιο (MgO). Προσθέστε όλα τα O: 43% της μάζας του σεληνιακού εδάφους είναι οξυγόνο.
Ο Κάρντιφ εργάζεται σε μια τεχνική που θερμαίνει τα σεληνιακά εδάφη έως ότου απελευθερώσουν οξυγόνο. «Είναι μια απλή πτυχή της χημείας», εξηγεί. "Οποιοδήποτε υλικό καταρρέει σε άτομα εάν ζεσταθεί αρκετά." Η τεχνική ονομάζεται κενή πυρόλυση –πύρο σημαίνει «φωτιά», η λύση σημαίνει «διαχωρισμός».
«Ορισμένοι παράγοντες καθιστούν την πυρόλυση πιο ελκυστική από άλλες τεχνικές», εξηγεί ο Κάρντιφ. "Δεν χρειάζεται να μεταφερθούν πρώτες ύλες από τη Γη και δεν χρειάζεται να αναζητήσετε ένα συγκεκριμένο ορυκτό." Απλά συγκεντρώστε ό, τι υπάρχει στο έδαφος και εφαρμόστε τη θερμότητα.
Σε απόδειξη της αρχής, ο Κάρντιφ και η ομάδα του χρησιμοποίησαν έναν φακό για να εστιάσουν το φως του ήλιου σε ένα μικρό θάλαμο κενού και θερμάνθηκαν 10 γραμμάρια προσομοιωμένου σεληνιακού εδάφους σε περίπου 2.500 βαθμούς C. Τα δείγματα δοκιμής περιελάμβαναν ilmenite και Minunota Lunar Simulant ή MLS-1a. Το Ilmenite είναι ένα σιδηρομετάλλευμα σιδήρου / τιτανίου που έχουν κοινά η Γη και η Σελήνη. Το MLS-1a κατασκευάζεται από βασάλτη δισεκατομμυρίων ετών που βρίσκεται στη βόρεια όχθη της λίμνης Superior και αναμιγνύεται με γυάλινα σωματίδια που προσομοιώνουν τη σύνθεση του σεληνιακού εδάφους. Το πραγματικό σεληνιακό έδαφος είναι πολύ υψηλό για αυτήν την έρευνα τώρα.
Στις δοκιμές τους, «έως και το 20% του προσομοιωμένου εδάφους μετατράπηκε σε ελεύθερο οξυγόνο», εκτιμά ο Κάρντιφ.
Αυτό που απομένει είναι "σκωρία", ένα χαμηλού οξυγόνου, πολύ μεταλλικό, συχνά υαλώδες υλικό. Ο Κάρντιφ συνεργάζεται με συναδέλφους στο Κέντρο Έρευνας Langley της NASA για να μάθει πώς να διαμορφώνει σκωρία σε χρήσιμα προϊόντα όπως θωράκιση ακτινοβολίας, τούβλα, ανταλλακτικά ή ακόμη και πεζοδρόμια.
Το επόμενο βήμα: αύξηση της αποδοτικότητας. «Τον Μάιο, πρόκειται να διεξαγάγουμε δοκιμές σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, με πιο σκληρά κενού». Σε ένα σκληρό κενό, εξηγεί, το οξυγόνο μπορεί να εξαχθεί με λιγότερη ισχύ. Το πρώτο τεστ του Κάρντιφ ήταν στο 1 / 1.000 Torr. Αυτό είναι 760.000 φορές πιο λεπτό από την πίεση της στάθμης της θάλασσας στη Γη (760 Torr). Στο 1 εκατοστό του Torr - άλλες χιλιάδες φορές πιο λεπτές - "οι απαιτούμενες θερμοκρασίες μειώνονται σημαντικά."
Ο Κάρντιφ δεν είναι μόνος σε αυτήν την αναζήτηση. Μια ομάδα με επικεφαλής τον Mark Berggren της Pioneer Astronautics στο Lakewood, CO, εργάζεται σε ένα σύστημα που συλλέγει οξυγόνο εκθέτοντας σεληνιακό έδαφος σε μονοξείδιο του άνθρακα. Σε μια επίδειξη εξήγαγαν 15 κιλά οξυγόνου από 100 κιλά σεληνιακού προσομοιωτή - απόδοση συγκρίσιμη με την τεχνική πυρόλυσης του Κάρντιφ: περισσότερα.
Δ.Λ. Η Grimmett of Pratt & Whitney Rocketdyne στο Canoga Park, CA, εργάζεται για την ηλεκτρόλυση magma. Λιώνει το MLS-1 σε περίπου 1.400 βαθμούς. C, έτσι είναι σαν μάγμα από ένα ηφαίστειο και χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα για να απελευθερώσει το οξυγόνο: περισσότερα.
Τέλος, η NASA και το Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας της Φλόριντα, μέσω του Centennial Challenge της NASA, χρηματοδοτούν το MoonROx, το διαγωνισμό Moon Regolith Oxygen. Ένα βραβείο 250.000 $ βγαίνει στην ομάδα που μπορεί να εξαγάγει 5 κιλά αναπνέον οξυγόνο από τον σεληνιακό προσομοιωτή JSC-1 σε μόλις 8 ώρες.
Ο διαγωνισμός κλείνει την 1η Ιουνίου 2008, αλλά η πρόκληση της ζωής σε άλλους πλανήτες θα διαρκέσει για γενιές.
Έχετε κακές ιδέες;
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
