Jeśli chodzi o przyszłość eksploracji kosmosu, sporo praktyk jest niezbędnych planistom misji. Najważniejsza jest koncepcja Korzystanie z zasobów na stronie (ISRU), dostarczanie żywności, wody, materiałów budowlanych i innych ważnych przedmiotów przy użyciu lokalnych zasobów. A jeśli chodzi o misje na Księżyc i Marsa w nadchodzących latach, umiejętność zbierania lodu, regolitu i innych przedmiotów jest niezbędna do powodzenia misji.
gotowy na Misje Artemidy, planiści NASA skupiają się na znalezieniu optymalnego sposobu produkcji gazowego tlenu (O2) całego pierwiastkowego tlenu uwięzionego w pyle powierzchni Księżyca (znanym również jako regolit księżycowy). fakt, Aktualne szacunki Wskazuje, że na 10 metrach regolitu księżycowego znajduje się wystarczająca ilość tlenu pierwiastkowego, aby utworzyć wystarczającą ilość O2 Dla każdej osoby na Ziemi przez następne 100 000 lat – więcej niż potrzeba, aby zasiedlić Księżyc!
Chociaż atmosfera Księżyca jest niezwykle cienka i zawiera pierwiastek tlenowy, jest ona tak cienka, że naukowcy opisują Księżyc jako „ciało pozbawione powietrza”. Ale w regolicie księżycowym, drobnym proszku i skałach pokrywających powierzchnię, w skałach i regolicie księżycowym znajdują się obfite ilości tlenu. Znany również jako „pył księżycowy”, ten drobny pył przenika powierzchnię Księżyca i jest wynikiem miliardów lat zderzeń meteorytów i komet.
według John Grant, wykładowca nauk o glebie na Southern Cross University w Australii, regolit księżycowy zawiera 45% tlenu. Jednak tlen ten wiąże się z minerałami utleniającymi – zwłaszcza krzemionką, glinem, żelazem i magnezem. Równy skład tych minerałów z grubsza odpowiada składowi minerałów znalezionych na Ziemi, co doprowadziło do teorii, że układ Ziemia-Księżyc uformował się razem miliardy lat temu (czyli. Hipoteza gigantycznego uderzenia).
Jednak, aby ten tlen mógł być używany przez przyszłych astronautów i mieszkańców Księżyca, musiałby zostać wydobyty z całego tego regolitu, co wymagałoby dużej ilości energii, aby zerwać wiązania chemiczne. Na Ziemi ten proces (znany jako elektroliza) jest najczęściej używany do produkcji metali, w którym rozpuszczone tlenki przechodzą prąd elektryczny w celu oddzielenia metali od tlenu.
W tym przypadku gazowy tlen jest wytwarzany jako produkt uboczny, dzięki czemu metale mogą być produkowane do celów konstrukcyjnych i produkcyjnych. Ale na Księżycu tlen byłby głównym produktem, podczas gdy minerały byłyby odkładane jako użyteczny produkt uboczny – najprawdopodobniej do budowy siedlisk. Jak wyjaśnił Grant w niedawnym artykule w Ochrona, proces jest prosty, ale po dostosowaniu do przestrzeni ma dwie główne wady:
„[I]Jest bardzo głodny energii. Aby była zrównoważona, musi być wspierana energią słoneczną lub innymi źródłami energii dostępnymi na Księżycu. Wydobywanie tlenu z regolitu wymaga również dużego sprzętu przemysłowego. Najpierw będziemy musieli przekształcić stały tlenek metalu w postać płynną, stosując ciepło lub ciepło zmieszane z rozpuszczalnikami lub elektrolitami. Mamy technologię, aby to zrobić na Ziemi, ale przeniesienie tego urządzenia na Księżyc – i wygenerowanie wystarczającej mocy do jego zasilania – będzie ogromnym wyzwaniem.
Krótko mówiąc, proces musi być bardziej energooszczędny, aby można go było uznać za zrównoważony, co można osiągnąć dzięki energii słonecznej. Wokół basenu Antarktyda-Aitken panele słoneczne można umieścić na krawędzi stale zacienionych kraterów, aby zapewnić ciągły przepływ energii. Jednak zdobycie tam sprzętu przemysłowego nadal będzie ogromnym wyzwaniem.
Ale kiedy budowaliśmy infrastrukturę, wciąż było pytanie, ile tlenu możemy wydobyć. Jak wskazuje Grant, jeśli tylko weźmiemy pod uwagę łatwo dostępny regolit na powierzchni i weźmiemy pod uwagę dane dostarczone przez NASA i Księżycowy Instytut Planetarny (LPI), możliwe są pewne szacunki:
Każdy metr sześcienny regolitu księżycowego zawiera średnio 1,4 tony minerałów, w tym około 630 kilogramów tlenu. NASA twierdzi, że ludzie muszą oddychać około 800 gramami tlenu dziennie, aby przeżyć. Tak więc 630 kg tlenu utrzyma człowieka przy życiu przez około dwa lata (lub trochę dłużej).
Załóżmy teraz, że średnia głębokość regolitu na Księżycu wynosi około dziesięciu metrów i że możemy z tego wydobyć cały tlen. Oznacza to, że dziesięć metrów od powierzchni Księżyca zapewni wystarczającą ilość tlenu, aby wyżywić osiem miliardów ludzi na Ziemi przez około 100 000 lat”.
Pod wieloma względami szacowanie, w jaki sposób ciało astronomiczne będzie stwarzać możliwości dla ISRU, jest jak poszukiwanie minerałów. Na przykład NASA niedawno ogłoszone Metalowa asteroida Psyche II może zawierać cenne metale i rudy o wartości nawet 10 000 biliardów dolarów. W 2022 r duch Sonda spotka się z tą asteroidą, która może być pierwotną pozostałością po planecie, która utraciła swoje zewnętrzne warstwy, aby dokładniej ją zbadać.
Oczywiście niektórzy nie zgadzają się z tą oceną, zauważając, że Pysche II skład i gęstość Niezbyt ograniczone. Dla innych tego rodzaju szacunki pomijają ogromne koszty wydobycia tego bogactwa, co wymaga wcześniejszego zbudowania rozbudowanej infrastruktury. Nawet wtedy ściąganie tego rodzaju masy z pasa asteroid na Ziemię stwarza wiele problemów logistycznych.
To samo dotyczy wydobycia asteroid, dochodowego przedsięwzięcia, które w niedalekiej przyszłości może doprowadzić do wydobycia bilionów asteroid znajdujących się w pobliżu Ziemi (NEA). Jednak zależy to również od stworzenia solidnej infrastruktury wydobywczej kosmosu, która wciąż jest w dużej mierze na etapie koncepcji. Na szczęście, jeśli chodzi o tworzenie infrastruktury związanej z ISRU na Księżycu, proponowane trasy i trasy istnieją od lat 60. XX wieku.
W nadchodzących latach na Księżyc zostanie wysłanych wiele misji w celu dalszego zbadania tych możliwości, z których dwie Grant cytował w swoim artykule. na początku października, NASA podpisała umowę z australijska agencja kosmiczna Opracowanie małego statku kosmicznego, który mógłby zostać wysłany na Księżyc już w 2026 roku. Celem tego statku kosmicznego jest zbieranie próbek regolitu księżycowego i przesyłanie ich do systemu ISRU NASA na komercyjnym lądowniku księżycowym.
Również start-up w Belgii systemy aplikacji kosmicznych Zeszłego lata SAS ogłosił, że buduje na Księżycu trzy eksperymentalne reaktory. Byli jednym z czterech finalistów, z którymi Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) zleciła opracowanie kompaktowego instrumentu demonstracyjnego technologii, który może zbierać tlen do produkcji materiałów pędnych do statków kosmicznych, powietrza dla astronautów i surowców metalicznych do wyposażenia.
Firma ma nadzieję wysłać technologię na Księżyc w ramach planowanej Europejskiej Agencji Kosmicznej ISRU .demonstracja Misja, która ma obecnie udać się na Księżyc do 2025 roku. Te i inne technologie są wykorzystywane, aby zapewnić ludzkości długo oczekiwany powrót na Księżyc.
Dogłębna lektura: RozmowaI NASA
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
