NASA odložila jejich misi Artemis na Měsíc, ale to neznamená, že návrat na Měsíc nehrozí. Vesmírné agentury po celém světě se zaměřují na náš skalnatý satelit. Bez ohledu na to, kdo se tam dostane, pokud plánují trvalou přítomnost na Měsíci, budou potřebovat zdroje in-situ.
Kyslík a voda jsou na vrcholu seznamu zdrojů, které budou astronauti na Měsíci potřebovat. Tým inženýrů a vědců zjišťuje, jak uvařit měsíční kameny a získat z nich životně důležitý kyslík a vodu. Své výsledky prezentovali na Europlanet Science Congress 2021 .
Experimenty vedla profesorka Michèle Lavagna z Politecnico Milano. Za prací stojí konsorcium společností a agentur, včetně ESA a Italské vesmírné agentury. Lavagna a další představili laboratorní demonstraci své práce na EPSC2921.
Když mluvíme o měsíční půdě, máme na mysli měsíční regolit, vrstvu prachu, která pokrývá Měsíc. Stejná vrstva, která zmátla astronauty Apolla tím, že našla cestu do lunárního modulu, ucpala mechanismy a zasahovala do přístrojů. Prach představuje trvalé nebezpečí, které se vesmírné agentury stále snaží zmírnit. Ale stejný prach je také kritickým zdrojem.
Astronaut z Apolla 17 kopá v lunárním regolitu, aby studoval mechanické chování měsíčního prachu. Kredit: NASA
V lunárním regolitu je spousta kyslíku, protože kyslík snadno reaguje s jinými prvky, zvláště prvky skupiny jedna . Měsíční půda je bohatá na oxidy, zejména oxid křemičitý, oxid železa, oxid hořečnatý atd. Podle ESA asi 50 % měsíční půdy tvoří železo a oxid křemičitý a asi 26 % těchto sloučenin tvoří kyslík. Trik je dostat ven kyslík.
Lavagna předvedla dvoustupňový proces, který se pravidelně používá v průmyslových aplikacích zde na Zemi. Nejprve se simulovaný lunární regolit odpaří v přítomnosti vodíku a metanu a poté se promyje plynným vodíkem. Pec ohřívá minerály na 1000 Celsia (1800 F), čímž je přemění přímo z pevné látky na plyn. Minerály tak vynechají kapalnou fázi a celý proces se tím zjednoduší.
Potom plyny a zbytkový metan jdou do katalyzátoru a poté do kondenzátoru, který odděluje vodu. Poté hydrolýza oddělí kyslík a systém recykluje vedlejší produkty vodíku a methanu.
Inženýři a vědci pracují na výzvě těžby zdrojů in-situ na Měsíci již mnoho let. Jedna metoda zahrnuje pomocí elektrolýzy roztavené soli k extrakci kyslíku . Tato metoda je převzata z těžby a také vyrábí užitečné kovové slitiny z lunárního regolitu.
Ale jedním z kritických rysů tohoto novějšího procesu, podle Lavagny, je, že je téměř bez rukou.
'Naše experimenty ukazují, že zařízení je škálovatelné a může pracovat v téměř zcela samostatné uzavřené smyčce, bez nutnosti lidského zásahu a bez ucpání,' řekl profesor Lavagna.
Toto video ukazuje vodu extrahovanou tímto procesem. Kredit: Politecnico Milano, CC BY-NC-CD
Tým stále pracuje na optimalizaci procesu v očekávání případného bojového testu. Pracují s teplotou pece, délkou a frekvencí praní, poměrem směsí plynů a velikostí půdních dávek. Dosud zjistili, že malé dávky zeminy produkují maximální výnosy v kombinaci s nejvyššími možnými teplotami a dlouhými fázemi praní.
Systém produkuje oxid křemičitý jako vedlejší produkt. Vyrábí také kovy, které před použitím jako zdroje in-situ vyžadují další zpracování.
„Schopnost mít na místě účinná zařízení na výrobu vody a kyslíku je zásadní pro lidský průzkum a provozování vysoce kvalitní vědy přímo na Měsíci,“ řekl Lavagna. „Tyto laboratorní experimenty prohloubily naše chápání každého kroku v procesu. Není to konec příběhu, ale je to velmi dobrý výchozí bod.“
