От переводчика:
Всё-таки лунный реголит – это совершенно удивительная вещь. Применяя новейшие технологии, его можно превратить в строительный материал (вы можете почитать об этом в соответствующей статье на нашем сайте). Кроме того, реголит может выступать в качестве аккумулятора тепловой энергии – благо, суточное вращение Луны позволяет её запасать. На эту тему у нас, кстати, тоже имеется статья. Ну и вдобавок ко всему, реголит можно использовать для получения кислорода. О чём и пойдёт речь в данной заметке.
Возможность добывать кислород из имеющихся на Луне ресурсов, очевидно, будет чрезвычайно полезна для будущих колонистов. В первую очередь потому, что кислород необходим людям для дыхания. Также его можно использовать в качестве окислителя в двухкомпонентном ракетном топливе – прежде всего, кислород-водородном. Наличие заводов, способных производить компоненты этого топлива, позволило бы нам превратить Луну в своего рода заправочную станцию, откуда можно было бы относительно дёшево отправлять различного рода космические миссии на Марс и за его пределы.
Образцы реголита, возвращённые на Землю в рамках космической программы “Аполлон”, дали нам некоторое представление о составе лунного грунта. Как оказалось, он примерно на 40-45% состоит из кислорода. По сути, кислород – самый распространённый элемент на поверхности Луны. Но есть одна проблема: весь этот кислород связан в виде оксидов в форме минералов или стекла. Поэтому и недоступен для немедленного использования – для его «высвобождения» требуется энергия. Это означает, что нам необходимы специальные методы его добычи.
Именно с этой целью и был создан испытательный образец кислородной фабрики. Он установлен в Лаборатории материалов и электрических компонентов Европейского центра космических исследований и технологий (ESTEC), который расположен в Нордвейке (Нидерланды). Установка работает бесшумно, а полученный в процессе кислород пока что выходит в выхлопную трубу. Дальнейшие модификации системы позволят сохранять его для использования в будущем.
Для извлечение кислорода из реголита в ESTEC применили метод, называемый электролизом расплавленных солей. Лунный грунт поместили в сетчатую корзину, наполненную нагретым до 950°C хлоридом кальция, который при такой температуре находится в расплавленном состоянии и может выступать в качестве электролита. Реголит при такой температуре всё ещё остаётся твёрдым. Но если пропустить через него ток, то находящийся в реголите кислород начнёт мигрировать сквозь соль, собираясь в районе анода. За 50 часов работы установки из реголита было извлечено 96% кислорода, причём 75% было извлечено в первые 15 часов.
Ещё у этого процесса есть замечательный побочный эффект – после извлечения кислорода из реголита остаются металлы. Это довольно интересно. Какие полезные сплавы можно получить из этих металлов? Где их можно применять? Требуют ли они обработки? Или их можно напрямую использовать в 3D-печати? Вероятнее всего, состав металлического порошка будет зависеть от того, в каком районе Луны добыт реголит и региональные отличия будут существенными.
Как бы то ни было, конечная цель состоит в разработке полноценной установки, которая могла бы стабильно работать на Луне, будучи запущенной в середине 2020-х годов в демонстрационном варианте.
А если вас заинтересовал вопрос добычи кислорода из лунного грунта, то можете ознакомиться с пресс-релизом NASA от августа прошлого года – как оказалось, Космический центр им. Кеннеди тоже времени зря не теряет.
По материалам ESA
Научное исследование процесса извлечения кислорода из реголита доступно по ссылке