Czysty tlen prosto z Księżyca

Europejska Agencja Kosmiczna pracuje nad technologią uzyskiwania życiodajnego pierwiastka na Srebrnym Globie z jego własnych skał i pyłów.

Publikacja: 06.02.2020 18:23

O energię łatwiej będzie na Księżycu niż o tlen

O energię łatwiej będzie na Księżycu niż o tlen

Foto: ESA

Bez wykorzystywania naturalnych zasobów Księżyca jego kolonizacja, a przynajmniej tworzenie tam stałych baz, nie wydaje się możliwa. Inżynierowie z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) zapowiadają, że są na dobrej drodze do rozwiązania tego problemu – planują uzyskiwanie tlenu z lunarnego minerału.

Meteoryty spadające na Księżyc od miliardów lat (nie spalają się one w atmosferze, bo jej tam nie ma) utworzyły warstwę pyłu, który nazwano regolitem. Dotychczas przyprawiał on o ból głowy specjalistów z agencji kosmicznych, ponieważ powoduje uszkodzenia urządzeń technicznych wysyłanych na ten glob. Stanowi też potencjalne zagrożenie dla zdrowia kosmonautów, którzy w przyszłości mają pozostawać na Księżycu dłużej niż kilka dni.

Nadzieja w elektrolizie

W Centre Européen de Technologie Spatiale we Francji od kilku miesięcy trwają prace nad prototypową instalacją do uzyskiwania tlenu na Srebrnym Globie. Analiza próbek przywiezionych z Księżyca przez misje Apollo potwierdziła bowiem, że tlen – który występuje w postaci tlenków – stanowi od 40 do 45 proc. masy regolitu.

ESA korzysta z najnowszych prac chemiczki z Uniwersytetu w Glasgow, dr Beth Lomax, która opracowała metodę elektrochemiczną wykorzystującą elektrolizę (wiadomość o tym publikuje pismo „Planetary and Space Science"). Jest to rozwinięcie metody badaczy z Uniwersytetu w Cambridge: George'a Chena, Dereka Fraya i Toma Farthinga. Patent kupili potem James Reomer (Kanadyjczyk) i Ray Power (Brytyjczyk), twórcy firmy Metalysis. Wykorzystuje ona twarde kompozyty, głównie tlenki, które redukuje w sposób „katodowy" do postaci metali lub stopów metali.

Dr Beth Lomax współpracowała z Metalysis. Ponieważ oryginalne próbki skał księżycowych są zbyt cenne, aby używać ich do eksperymentów, skorzystała ze sztucznej gleby księżycowej, która w zasadzie nie odbiega właściwościami od oryginalnej (kilkaset kilogramów próbek przywiezionych przez misje Apollo umożliwiły dokładne poznanie struktury, składu, cech regolitu).

Metoda dr Lomax, którą zainteresowana jest ESA, wykorzystuje elektrolizę w roztworze soli. Regolit umieszczany jest w metalowym pojemniku zawierającym rozpuszczony chlorek wapniowy. Wszystko jest podgrzewane do 950 stopni Celsjusza. Gdy przez mieszankę przepuszczany jest prąd, z regolitu uwalnia się tlen i wędrując poprzez solankę gromadzi się po stronie anody; pozostała część regolitu zmienia się w stop metalowy. Inżynierowie dążą teraz do skonstruowania specjalnej „rury", którą wydobywałby się tlen, co umożliwiałoby jego odbiór i magazynowanie.

Do zakończenia prac nad tą technologią jest jeszcze bardzo daleko. Trzeba na przykład zmniejszyć temperaturę, gdyż uzyskiwanie jej w warunkach księżycowych byłoby kłopotliwe. W połowie nadchodzącej dekady planowane jest zbudowanie eksperymentalne fabryki. Na razie inżynierowie z ESA wydobywają z regolitu 75 proc. tlenu, ale zmierzają do wydajności około 96 proc.

Podstawą energia

Oprócz regolitu tlen na Księżycu zawierają także skały. Pierwiastek występuje w nich w postaci tlenków: żelaza, tytanu i krzemu. Opracowano około 20 procesów fizyko-chemicznych z myślą o wydobywaniu tlenu. Obiecująco przedstawia się na przykład piec solarny ze zwierciadłami skupiającymi promienie słoneczne, co pozwoliłoby uzyskiwać temperaturę od 700 do 1000 stopni Celsjusza, której poddawany by był regolit.

Niektóre minerały mogłyby reagować z wodorem lub metanem, dając niemal bezpośrednio tlen. Szkopuł w tym, że wodór należałoby przywozić z Ziemi. Istnieje też pomysł na elektrolizę rozpuszczonych krzemowych skał lunarnych.

We wszystkich przypadkach potrzebna by była energia elektryczna. Gdyby opanowano jej wytwarzanie na Srebrnym Globie, mogłaby posłużyć do zasilania magnetycznych katapult, umożliwiających wysyłanie w przestrzeń – na przykład w kierunku kolonii kosmicznych – rezerw ciekłego tlenu. Przydałaby się także do wystrzeliwania statków kosmicznych, do eksploatacji asteroid bądź transportowców przewożących na Ziemię materiały wytworzone na Księżycu – choćby metale uzyskiwane jako produkt uboczny przy produkcji tlenu.

Kosmos
Naukowcy odkryli najstarszy krater na świecie. Teorie dotyczące historii Ziemi podważone
Kosmos
Kiedy powstała woda we wszechświecie? Nowe wyniki badań podważają aktualne teorie
Kosmos
Blue Ghost wylądował na Księżycu. Pierwsze takie osiągnięcie prywatnej firmy
Kosmos
Naukowcy odkryli, co szkodzi zdrowiu astronautów z ISS. Przełomowe wyniki badań
Materiał Promocyjny
Sześćdziesiąt lat silników zaburtowych Suzuki
Kosmos
Naukowcy ustalili, dlaczego Mars jest czerwony. Najnowsze wyniki badań