Există suficient oxigen în regolitul lunar pentru a susține miliarde de oameni pe Lună

Când vine vorba de viitorul explorării spațiului, destul de multe practici sunt esențiale pentru planificatorii de misiuni. Cel mai important este conceptul Utilizarea resurselor de pe site (ISRU), furnizând hrană, apă, materiale de construcție și alte articole vitale folosind resursele locale. Și când vine vorba de misiunile pe Lună și Marte în următorii ani, capacitatea de a recolta gheață, regolit și alte articole este esențială pentru succesul misiunii.

gata pentru Misiuni Artemis, planificatorii NASA se concentrează pe găsirea modului optim de a produce oxigen gazos (O₂) din tot oxigenul elementar prins în praful de suprafață lunară (cunoscut și sub numele de regolit lunar). fapt, Estimări curente Indică faptul că există suficient oxigen elementar în cei 10 metri (33 ft) ai regolitului lunar pentru a forma suficient O₂ Pentru fiecare persoană de pe Pământ în următorii 100.000 de ani – mai mult decât suficient pentru a stabili luna!

În timp ce atmosfera Lunii este extrem de subțire și conține elementul oxigen, este atât de subțire încât oamenii de știință descriu Luna ca un „corp fără aer”. Dar în regolitul lunar, pulberea fină și roca care acoperă suprafața, se găsesc cantități abundente de oxigen în rocile lunare și regolitul. Cunoscut și sub denumirea de „praf de lună”, acest praf fin pătrunde pe suprafața Lunii și este rezultatul unor miliarde de ani de impacturi ale meteoriților și cometelor.

conform John Grant, lector în științe ale solului la Southern Cross University, Australia, regolitul lunar are 45% oxigen din conținut. Cu toate acestea, acest oxigen este legat de minerale oxidante – în special silice, aluminiu, fier și magneziu. Compoziția egală a acestor minerale se potrivește aproximativ cu cea a mineralelor găsite pe Pământ, ceea ce a condus la teorii conform cărora sistemul Pământ-Lună s-a format împreună cu miliarde de ani în urmă (alias. Ipoteza impactului gigant).

Cu toate acestea, pentru ca acest oxigen să poată fi utilizat de viitorii astronauți și rezidenți lunari, ar trebui extras din tot acest regolit, care ar necesita o cantitate mare de energie pentru a rupe legăturile chimice. Pe Pământ, acest proces (cunoscut sub numele de electroliză) este cel mai frecvent utilizat pentru fabricarea metalelor, în care oxizii dizolvați sunt supuși unui curent electric pentru a separa metalele de oxigen.

În acest caz, oxigenul gazos este produs ca produs secundar, astfel încât metalele să poată fi produse pentru construcție și producție. Dar pe Lună, oxigenul ar fi principalul produs, în timp ce mineralele ar fi puse deoparte ca un produs secundar util – cel mai probabil pentru a construi habitate. După cum a explicat Grant într-un articol recent în Conservare, procesul este simplu, dar suferă de două dezavantaje majore atunci când este adaptat la spațiu:

„[I]Este foarte flămând de energie. Pentru a fi sustenabil, trebuie să fie susținut de energia solară sau alte surse de energie disponibile pe Lună. Extragerea oxigenului din regolit necesită, de asemenea, echipamente industriale mari. Mai întâi va trebui să transformăm oxidul de metal solid într-o formă lichidă, fie prin aplicarea de căldură, fie căldură amestecată cu solvenți sau electroliți. Avem tehnologia pentru a face acest lucru pe Pământ, dar aducerea acestui dispozitiv pe Lună – și generarea de energie suficientă pentru a-l alimenta – va fi o provocare uriașă.

Pe scurt, procesul trebuie să fie mai eficient din punct de vedere energetic pentru a fi considerat durabil, ceea ce poate fi realizat prin energia solară. În jurul bazinului Antarctic-Aitken, rețelele solare pot fi poziționate în jurul marginii craterelor umbrite permanent pentru a oferi un flux continuu de energie. Dar obținerea de echipamente industriale acolo va fi încă o provocare uriașă.

Dar când am construit infrastructura, mai era întrebarea cât de mult oxigen am putea extrage. După cum subliniază Grant, dacă luăm în considerare doar regolitul ușor accesibil de la suprafață și luăm în considerare datele furnizate de NASA si Institutul Planetar Lunar (LPI), sunt posibile unele estimări:

Fiecare metru cub de regolit lunar conține în medie 1,4 tone de minerale, inclusiv aproximativ 630 de kilograme de oxigen. NASA spune că oamenii trebuie să respire aproximativ 800 de grame de oxigen pe zi pentru a supraviețui. Deci 630 kg de oxigen vor menține o persoană în viață aproximativ doi ani (sau puțin mai mult).

Să presupunem acum că adâncimea medie a regolitului de pe Lună este de aproximativ zece metri și că putem extrage tot oxigenul din acesta. Aceasta înseamnă că la zece metri de suprafața Lunii va furniza suficient oxigen pentru a susține opt miliarde de oameni de pe Pământ timp de aproximativ 100.000 de ani.”

În multe privințe, estimarea modului în care un corp astronomic va prezenta oportunități pentru ISRU este ca și prospectarea mineralelor. De exemplu, NASA anunțat recent Asteroidul de metal Psyche II ar putea conține metale și minereuri prețioase în valoare de până la 10.000 de cvadrilioane de dolari. În 2022, a spirit Sonda se va întâlni cu acest asteroid, care ar putea fi rămășița primară a unei planete care și-a pierdut straturile exterioare, pentru a-l studia mai îndeaproape.

Desigur, unii nu sunt de acord cu această evaluare, observând că Pysche II compoziție și densitate Nu bine constrâns. Pentru alții, estimările de acest fel ignoră costul uriaș al extragerii acelei bogății, care necesită construirea în prealabil a unei infrastructuri extinse. Chiar și atunci, tragerea acestui tip de masă din centura de asteroizi pe Pământ prezintă multe probleme logistice.

Același lucru este valabil și pentru minerit de asteroizi, o întreprindere profitabilă care ar putea duce la exploatarea a trilioane de asteroizi aproape de Pământ (NEA) în viitorul apropiat. Cu toate acestea, acest lucru depinde și de crearea unei infrastructuri solide de minerit spațial, care este încă în mare parte în stadiul de concept. Din fericire, când vine vorba de crearea infrastructurii legate de ISRU pe Lună, rutele și rutele propuse există încă din anii 1960.

În următorii ani, pe Lună vor fi trimise mai multe misiuni pentru a investiga în continuare aceste posibilități, dintre care două le-a citat Grant în articolul său. la începutul lunii octombrie, NASA a semnat un acord cu Agenția Spațială din Australia Pentru a dezvolta o navă spațială mică care ar putea fi trimisă pe Lună încă din 2026. Scopul acestei nave spațiale este să colecteze mostre de regolit lunar și să le transfere în sistemul ISRU al NASA pe un aterizare lunar comercial.

De asemenea, compania startup din Belgia sisteme de aplicații spațiale Vara trecută, SAS a anunțat că construiește trei reactoare experimentale pe Lună. Ei au fost unul dintre cei patru finaliști contractați de Agenția Spațială Europeană (ESA) pentru a dezvolta un instrument demonstrativ de tehnologie compactă care poate recolta oxigen pentru a produce propulsoare pentru nave spațiale, aer pentru astronauți și materii prime metalice pentru echipamente.

Compania speră să trimită tehnologia pe Lună ca parte a unei agenții spațiale europene planificate ISRU .demonstratie Misiunea, care este programată în prezent să meargă pe Lună până în 2025. Acestea și alte tehnologii sunt urmărite pentru a asigura revenirea mult așteptată a umanității pe Lună.

Lectură aprofundată: ConversaţieȘi NASA