Кисень на Місяці хочуть видобувати з пилу
Опубликованно 30.11.2019 03:06
Місяць — досить негостинне місце для людей. Тут все сухо і порошно, і нам нічим дихати. Але є кисень: місячний реголіт — розсипчастий верхній шар пилу і щебеню на поверхні Місяця — наповнений їм. І тепер вчені придумали, як його витягти.
Процес також не виробляє відходів. З одного боку, ви отримуєте купу кисню. З іншого боку, зв'язка металевих сплавів, з якими він був пов'язаний. Обидва з них були б дійсно корисні на будь-яких майбутніх місячних базах або колоніях.
Завдяки зразкам реголіту, повернутих з попередніх місячних місій, ми знаємо, що там дійсно багато кисню. Від 40 до 45 відсотків по вазі реголіту становить кисень — безумовно, самий поширений компонент по вазі.
Є тільки одна велика проблема.
«Кисень є надзвичайно цінним ресурсом, але він хімічно зв'язаний з матеріалом у вигляді оксидів у формі мінералів чи скла і тому недоступний для негайного використання», — сказав хімік Бет Ломакс з Університету Глазго в Шотландії.
Ці зразки надто цінні, щоб експериментувати безпосередньо, але їх наявність означає, що ми можемо точно відтворити їх послідовність, використовуючи наземні матеріали. Ця «підроблена» місячна пил називається симулятором місячного реголіту, і Ломакс і її команда використовували її для своїх досліджень.
Раніше були спроби витягти кисень з місячного реголіту, такі як хімічне відновлення оксидів заліза з використанням водню для виробництва води, а потім електроліз для відділення водню від кисню у воді; або аналогічний процес з метаном замість водню.
Але ці методи були або занадто складними, або вимагали екстремальних температур, що реголіт фактично плавиться.
Ломакс і його колеги пропустили етап хімічного відновлення і відразу приступили до електролізу порошкоподібного реголіту.
«Обробка проводилася з використанням методу, званого електролізом розплавленої солі. Це перший приклад прямої порошкової обробки твердого імітатора місячного реголіту, який може витягувати практично весь кисень», — пояснив Ломакс.
«Альтернативні методи вилучення місячного кисню досягають значно більш складні або вимагають плавлення реголіту при екстремальних температурах понад 1600 градусів за Цельсієм».
Спочатку реголіт поміщається в сітчасту кошик. Додається хлорид кальцію — електроліт, і суміш нагрівається до температури близько 950 градусів за Цельсієм, температура, при якій матеріал не плавиться. Потім застосовується електричний струм. Це отримує кисень і переносить сіль на анод, звідки її можна легко видалити.
Знадобилося близько 50 годин, щоб витягнути 96 відсотків кисню, пов'язаного в зразку реголіту, але 75 відсотків кисню витягли за перші 15 годин. Приблизно третина загального кисню в пробі була виявлена в відпрацьованих газах газі, а інша частина була втрачена, але це все ще є значним поліпшенням у порівнянні з попередніми методами.
Крім того, залишився метал, придатний для використання — перший раз, коли техніка вилучення кисню з місячного реголіту дала такий результат.
«Це перша успішна демонстрація твердотільної обробки, імітації порошкоподібного реголіту, з отриманням металевих сплавів в якості продуктів», — пишуть дослідники в своїй статті.
В побічному продукті було три основних групи сплавів, іноді з невеликою кількістю інших металів, змішаних в: залізо-алюміній, залізо-кремній і кальцій-кремній-алюміній.
Це відкриття означає, що технологія все ще може бути цінним, навіть якщо виявиться, що кисень може бути витягнутий з передбачуваних запасів водяного льоду на Місяці.
«Цей процес надав би місячним поселенцям доступ до кисню для палива і життєзабезпечення, а також до широкого спектру металевих сплавів для виробництва на місці», — сказав Джеймс Карпентер, спеціаліст по місячній стратегії ESA.
Дослідження було опубліковане в журналі «Планетна і космічна наука».
Нагадаємо, раніше повідомлялося, що вдома на Місяці хочуть побудувати з пилу.
Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.
Категория: Обо всем