Η Σελήνη έχει άφθονο οξυγόνο και μέταλλα, πράγματα που είναι απαραίτητα για οποιονδήποτε πολιτιστικό χώρο. Το πρόβλημα είναι ότι είναι κλειδωμένοι μαζί στο regolith. Ο διαχωρισμός των δύο θα παράσχει έναν πλούτο κρίσιμων πόρων, αλλά ο διαχωρισμός τους είναι ένα πρόβλημα.
Το Regolith της Σελήνης κυμαίνεται από 2 μέτρα (6,5 πόδια) βάθος σε περιοχές φοράδας, έως 20 μέτρα (65 πόδια) βάθος σε περιοχές ορεινών περιοχών. Σε αντίθεση με τη Γη, όπου η επιφάνεια διαμορφώνεται και χτίζεται τόσο από βιολογικές όσο και από γεωλογικές διεργασίες, το regolith της Σελήνης αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από κονιοποιημένα θραύσματα του φλοιού που προκαλούνται από κρούσεις. Το οξυγόνο και τα μέταλλα είναι κλειδωμένα σε ορυκτά οξείδια και σε υαλώδη σωματίδια που δημιουργούνται μέσω της θερμότητας των κρούσεων.
Το οξυγόνο είναι το πιο άφθονο στοιχείο στο regolith της Σελήνης, που αποτελεί μεταξύ 40-45% του regolith κατά βάρος. Οι επιστήμονες μελετούν εδώ και χρόνια το In situ Resource Utilization (ISRU), προσπαθώντας να βρουν μια μέθοδο διαχωρισμού του οξυγόνου από τα άλλα στοιχεία, για να κάνουν χρήση και των δύο. Συνήθως, αυτό απαιτεί πολλή ενέργεια, που αποτελεί σημαντικό εμπόδιο.
Νέα έρευνα που υποστηρίζεται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος περιγράφει μια μέθοδο για την εξαγωγή οξυγόνου που δεν απαιτεί τόση ενέργεια.
«Αυτό το οξυγόνο είναι ένας εξαιρετικά πολύτιμος πόρος, αλλά δεσμεύεται χημικά στο υλικό ως οξείδια με τη μορφή ορυκτών ή γυαλιού και επομένως δεν είναι διαθέσιμο για άμεση χρήση», εξηγεί ο ερευνητής Beth Lomax του Πανεπιστημίου της Γλασκόβης, του οποίου η διδακτορική εργασία είναι υποστηρίζεται μέσω της Πρωτοβουλίας Δικτύωσης και Συνεργασίας της ESA, αξιοποιώντας προηγμένη ακαδημαϊκή έρευνα για διαστημικές εφαρμογές.
«Αυτή η έρευνα παρέχει μια απόδειξη της έννοιας που μπορούμε να εξαγάγουμε και να χρησιμοποιήσουμε όλο το οξυγόνο από τον σεληνιακό regolith, αφήνοντας ένα δυνητικά χρήσιμο μεταλλικό υποπροϊόν», δήλωσε ο Lomax σε δελτίο τύπου.
Η μέθοδος εξαγωγής βασίζεται στην ηλεκτρόλυση, κάτι που οι περισσότεροι από εμάς μαθαίνουμε στο γυμνάσιο. Αλλά αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί λιωμένο αλάτι ως ηλεκτρολύτη.
«Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που ονομάζεται λιωμένο άλας ηλεκτρόλυσης», δήλωσε ο Lomax. «Αυτό είναι το πρώτο παράδειγμα άμεσης επεξεργασίας σε σκόνη σε σκόνη προσομοιωτή στερεού σεληνιακού regolith που μπορεί να εξαγάγει σχεδόν όλο το οξυγόνο. Εναλλακτικές μέθοδοι εκχύλισης σεληνιακού οξυγόνου επιτυγχάνουν σημαντικά χαμηλότερες αποδόσεις ή απαιτούν την τήξη του regolith με ακραίες θερμοκρασίες άνω των 1600 ° C. "
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τηγμένο άλας χλωριούχου ασβεστίου ως ηλεκτρολύτη. Ο προσομοιωμένος regolith τοποθετείται σε ένα καλάθι με πλέγμα και θερμαίνεται όλοι στους 950 C (1740 F.) Σε αυτή τη θερμοκρασία ο regolith παραμένει συμπαγής. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ρεύμα και το οξυγόνο εξάγεται και συλλέγεται σε άνοδο. Άλλες μέθοδοι εξόρυξης απαιτούν θέρμανση τα πάντα στους 1600 C (2900 F), απαιτείται τεράστια αύξηση της ενέργειας.
Αυτή η μέθοδος εκχυλίζει το 96% του οξυγόνου σε 50 ώρες. Αλλά μόνο σε 15 ώρες, μπόρεσε να εξαγάγει το 75%. Δεδομένου ότι το οξυγόνο είναι τόσο άφθονο στον σεληνιακό regolith, αυτά τα αποτελέσματα φαίνονται πολλά υποσχόμενα.
"Αυτό το έργο βασίζεται στη διαδικασία FCC - από τα αρχικά των εφευρέτων του με έδρα το Κέιμπριτζ - η οποία έχει κλιμακωθεί από μια βρετανική εταιρεία που ονομάζεται Metalysis για εμπορική παραγωγή μετάλλων και κραμάτων", δήλωσε ο Lomax.
Η Metalysis ανέπτυξε τη μέθοδο ηλεκτρόλυσης λιωμένου άλατος ακριβώς επειδή είναι λιγότερο ενεργειακή. Το υλικό που πρέπει να διαχωριστεί δεν χρειάζεται να είναι υγρό, επομένως απαιτείται λιγότερη ενέργεια. Ισχυρίζονται επίσης ότι το σύστημά τους δεν παράγει τοξικά υποπροϊόντα.
«Συνεργαζόμαστε με τη Metalysis και την ESA για να μεταφράσουμε αυτήν τη βιομηχανική διαδικασία στο σεληνιακό πλαίσιο και τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα είναι πολύ ελπιδοφόρα», σημειώνει ο Mark Symes, επόπτης διδακτορικού διπλώματος του Beth στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης.
Η διαθεσιμότητα διαφορετικών ορυκτών αλλάζει ανάλογα με την τοποθεσία στη Σελήνη. Υπάρχει πολλή δουλειά για τη χαρτογράφηση και την εξερεύνηση των πόρων της Σελήνης.
Ο James Carpenter, αξιωματικός της σεληνιακής στρατηγικής της ESA σχολιάζει: «Αυτή η διαδικασία θα δώσει στους σεληνιακούς αποίκους πρόσβαση σε οξυγόνο για υποστήριξη καυσίμων και ζωής, καθώς και ένα ευρύ φάσμα μεταλλικών κραμάτων για επιτόπια κατασκευή - η ακριβής διαθέσιμη πρώτη ύλη θα εξαρτηθεί από το πού θα Σελήνη προσγειώνονται. "
Με επαναχρησιμοποιήσιμους πυραύλους που αναπτύχθηκαν από εταιρείες όπως το SpaceX, το κόστος μεταφοράς υλικού από το πηγάδι της Γης έχει μειωθεί. Αλλά είναι ακόμα ακριβό. Μπορεί να κοστίσει δεκάδες χιλιάδες δολάρια για να μεταφέρει ένα κιλό στη Σελήνη. Αυτό το κόστος σημαίνει ότι οποιαδήποτε ρεαλιστικά σχέδια για ένα φυλάκιο ή αποικία της Σελήνης θα ήταν τεράστια αποστράγγιση οικονομικά.
Χωρίς τρόπο εξόρυξης πόρων για καύσιμα και κατασκευές και χωρίς πηγή οξυγόνου στη Σελήνη, φαίνεται απίθανο ότι οι άνθρωποι μπορούν να δημιουργήσουν οποιοδήποτε είδος παρουσίας εκεί. Η τεχνολογική πρόοδος όπως αυτή θα παίξει τεράστιο ρόλο στο μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος.
Περισσότερο:
- Δελτίο Τύπου: ΟΞΥΓΕΝΟ ΚΑΙ ΜΕΤΑΛΛΟ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΔΙΚΗ ΡΕΓΟΛΙΘ
- Ερευνητικό έγγραφο: Απόδειξη της βιωσιμότητας μιας ηλεκτροχημικής διαδικασίας για την ταυτόχρονη εξαγωγή οξυγόνου και την παραγωγή μεταλλικών κραμάτων από σεληνιακό regolith
- NASA: In Situ Resource Utilization
- Space Magazine: Συγκομιδή πόρων από το ηλιακό σύστημα. Χρήση πόρων In Situ
