Фокусирующая линза для производства кислорода и слизи из камеры, заполненной вакуумом. нажмите, чтобы увеличить
Когда астронавты вернутся на Луну, чтобы исследовать и в конечном итоге построить лунную базу, им понадобится кислород ... и много его. Исследователи НАСА используют технику, называемую вакуумный пиролиз, где реголит нагревают до тех пор, пока он не выделит кислород. Свет от Солнца фокусировался линзой, чтобы нагреть лунную почву до 2500 градусов по Цельсию. Целых 20% почвы было преобразовано в свободный кислород, и оставшийся шлак мог использоваться для кирпичей, радиационной защиты или тротуара.
Ранней, постоянной проблемой, отмеченной астронавтами Аполлона на Луне, была пыль. Он попал повсюду, в том числе и в легкие. Как ни странно, это может быть то, где будущие исследователи Луны получат свое следующее дыхание воздуха: пыльный слой почвы луны - почти половина кислорода.
Хитрость в том, чтобы извлечь это.
«Все, что вам нужно сделать, это испарить материал», - говорит Эрик Кардифф из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Он возглавляет одну из нескольких команд, разрабатывающих способы обеспечения астронавтов кислородом, который им понадобится на Луне и Марсе. (См. Видение для исследования космоса.)
Лунная почва богата оксидами. Наиболее распространенным является диоксид кремния (SiO2), «как пляжный песок», говорит Кардифф. Также в изобилии присутствуют оксиды кальция (CaO), железа (FeO) и магния (MgO). Сложите все O: 43% массы лунного грунта составляет кислород.
Кардифф работает над техникой, которая нагревает лунные почвы до выделения кислорода. «Это простой аспект химии», объясняет он. «Любой материал рассыпается на атомы, если его сделать достаточно горячим». Техника называется вакуумным пиролизом - пиро означает «огонь», лизис означает «отделиться».
«Ряд факторов делают пиролиз более привлекательным, чем другие методы», - объясняет Кардифф. «Для этого не нужно приносить сырье с Земли, и вам не нужно искать конкретный минерал». Просто выкопайте, что находится на земле, и подайте тепло.
В качестве доказательства принципа Кардифф и его команда использовали линзу для фокусировки солнечного света в крошечной вакуумной камере и нагревали 10 г искусственной лунной почвы до примерно 2500 градусов Цельсия. Тестовые образцы включали ильменит и Миннесотский лунный симулятор, или MLS-1a. Ильменит - это железная / титановая руда, которая объединяет Землю и Луну. MLS-1a сделан из миллиарда лет назад базальта, найденного на северном берегу озера Верхнее и смешанного со стеклянными частицами, которые имитируют состав лунной почвы. Фактическая лунная почва слишком ценится для таких исследований сейчас.
В своих тестах «до 20 процентов моделируемой почвы было преобразовано в свободный кислород», оценивает Кардифф.
То, что осталось, - это «шлак», низкокислородный, высоко металлический, часто стеклообразный материал. Кардифф работает с коллегами из Исследовательского центра Лэнгли НАСА, чтобы выяснить, как превратить шлак в полезные продукты, такие как защита от излучения, кирпичи, запасные части или даже тротуар.
Следующий шаг: повышение эффективности. «В мае мы собираемся провести испытания при более низких температурах, с более жесткими вакуумами». В жестком вакууме, объясняет он, кислород можно добывать с меньшей мощностью. Первый тест Кардиффа был на 1/1000 Торр. Это в 760 000 раз меньше давления на уровне моря на Земле (760 Торр). При 1 миллионной доле Торра - еще в тысячу раз меньше - «требуемые температуры значительно снижаются».
Кардифф не одинок в этом квесте. Команда под руководством Марка Берггрена из Pioneer Astronautics в Лейквуде, штат Колорадо, работает над системой, которая собирает кислород, подвергая лунную почву воздействию окиси углерода. В одной демонстрации они извлекли 15 кг кислорода из 100 кг лунного симулятора - эффективность, сравнимая с техникой пиролиза Кардиффа: больше.
D.L. Гримметт из Pratt & Whitney Rocketdyne в Canoga Park, Калифорния, работает над магматическим электролизом. Он плавит MLS-1 при температуре около 1400 град. С, так что это похоже на магму из вулкана и использует электрический ток для освобождения кислорода: больше.
Наконец, НАСА и Флоридский институт космических исследований в рамках программы Centennial Challenge, проводимой НАСА, спонсируют MoonROx, конкурс по регенерации кислорода в Лунном реголите. Приз в размере 250 000 долларов достается команде, которая может извлечь 5 кг дышащего кислорода из лунного симулятора ОАО «1» всего за 8 часов.
Конкурс завершается 1 июня 2008 года, но задача жизни на других планетах будет длиться в течение нескольких поколений.
Есть горячие идеи?
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
