Mặt trăng có lượng oxy và khoáng chất dồi dào, những thứ không thể thiếu đối với bất kỳ nền văn minh xa vũ trụ nào. Vấn đề là họ đã bị nhốt cùng nhau trong cuộc đua. Tách hai sẽ cung cấp vô số tài nguyên quan trọng, nhưng tách chúng ra là một vấn đề nan giải.
Regolith mặt trăng thay đổi sâu từ 2 mét (6,5 ft) ở các vùng ngựa, đến sâu 20 mét (65 ft.) Ở vùng cao. Không giống như Trái đất, nơi bề mặt được định hình và xây dựng bởi cả quá trình sinh học và địa chất, regolith Mặt Trăng phần lớn được tạo thành từ các mảnh vỡ, bị nổ tung của lớp vỏ do các tác động. Oxy và khoáng chất bị nhốt trong các oxit khoáng chất, và trong các hạt thủy tinh được tạo ra thông qua sức nóng của các tác động.
Oxy là nguyên tố phong phú nhất trong regolith Moon Moon, chiếm từ 40-45% lượng regolith tính theo trọng lượng. Các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng tài nguyên tình huống (ISRU) trong nhiều năm, cố gắng tìm ra phương pháp tách oxy khỏi các nguyên tố khác, để sử dụng cả hai. Thông thường, điều đó đòi hỏi rất nhiều năng lượng, đó là một rào cản đáng kể.
Nghiên cứu mới được Cơ quan Vũ trụ châu Âu hỗ trợ phác thảo một phương pháp khai thác oxy mà không cần nhiều năng lượng.
Oxy này là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, nhưng nó bị ràng buộc về mặt hóa học trong vật liệu dưới dạng các oxit dưới dạng khoáng chất hoặc thủy tinh, và do đó không có sẵn để sử dụng ngay lập tức, chuyên gia giải thích Beth Lomax của Đại học Glasgow được hỗ trợ thông qua Sáng kiến Kết nối và Hợp tác của ESA, khai thác nghiên cứu học thuật tiên tiến cho các ứng dụng không gian.
Nghiên cứu này cung cấp một bằng chứng về khái niệm rằng chúng ta có thể trích xuất và sử dụng tất cả oxy từ regolith mặt trăng, để lại một sản phẩm phụ kim loại có khả năng hữu ích, theo L Laxax trong một thông cáo báo chí.
Phương pháp chiết xuất dựa vào điện phân, điều mà hầu hết chúng ta đều học ở trường trung học. Nhưng phương pháp này sử dụng muối nóng chảy làm chất điện phân.
Lomax cho biết, quá trình xử lý được thực hiện bằng phương pháp gọi là điện phân muối nóng chảy. Đây là ví dụ đầu tiên về chế biến bột trực tiếp thành bột của chất mô phỏng regolith mặt trăng rắn có thể chiết xuất gần như toàn bộ oxy. Các phương pháp khai thác oxy mặt trăng thay thế đạt được năng suất thấp hơn đáng kể, hoặc yêu cầu regolith phải được nấu chảy với nhiệt độ cực cao hơn 1600 ° C.
Phương pháp này sử dụng muối canxi clorua nóng chảy làm chất điện phân. Các regolith mô phỏng được đặt trong một giỏ lưới và nó được nung nóng đến 950 C (1740 F.) Ở nhiệt độ đó, regolith vẫn ở trạng thái rắn. Sau đó, dòng điện được áp dụng, và oxy được chiết xuất và thu thập ở cực dương. Các phương pháp khai thác khác yêu cầu làm nóng mọi thứ đến 1600 C (2900 F), cần tăng năng lượng rất lớn.
Phương pháp này trích xuất 96% oxy trong 50 giờ. Nhưng chỉ trong 15 giờ, nó đã có thể trích xuất 75%. Vì oxy rất dồi dào trong regolith mặt trăng, những kết quả này có vẻ đầy hứa hẹn.
Công việc này dựa trên quy trình của FCC - từ tên viết tắt của các nhà phát minh có trụ sở tại Cambridge - đã được mở rộng bởi một công ty của Anh có tên Metalysis để sản xuất kim loại và hợp kim thương mại, chanh Lomax nói.
Metalysis đã phát triển phương pháp điện phân muối nóng chảy một cách chính xác bởi vì nó ít tốn năng lượng hơn. Các vật liệu được tách ra không cần phải ở dạng lỏng, do đó cần ít năng lượng hơn. Họ cũng tuyên bố hệ thống của họ không sản xuất bất kỳ sản phẩm phụ độc hại nào.
Chúng tôi đang hợp tác với Metalysis và ESA để dịch quy trình công nghiệp này sang bối cảnh mặt trăng và kết quả cho đến nay rất hứa hẹn, các ghi chú của Mark Symes, giám sát viên tiến sĩ Beth tại Đại học Glasgow.
Sự sẵn có của các khoáng chất khác nhau thay đổi tùy thuộc vào vị trí trên Mặt trăng. Có rất nhiều công việc đi vào lập bản đồ và khám phá các tài nguyên trên Mặt Trăng.
James Carpenter, cán bộ chiến lược mặt trăng của ESA nhận xét: Quá trình này sẽ cho phép những người định cư mặt trăng tiếp cận với oxy để hỗ trợ nhiên liệu và sự sống, cũng như một loạt các hợp kim kim loại để sản xuất tại chỗ - nguyên liệu chính xác có sẵn sẽ phụ thuộc vào nơi Mặt trăng họ hạ cánh.
Với các tên lửa có thể tái sử dụng được phát triển bởi các công ty như SpaceX, chi phí vận chuyển vật liệu ra khỏi giếng trọng lực Trái đất đã giảm xuống. Nhưng nó vẫn còn đắt. Nó có thể tốn hàng chục ngàn đô la để vận chuyển một kg lên Mặt trăng. Chi phí đó có nghĩa là bất kỳ kế hoạch thực tế nào cho tiền đồn Mặt trăng hoặc thuộc địa sẽ là một sự tiêu tốn lớn về mặt tài chính.
Không có cách khai thác tài nguyên cho nhiên liệu và xây dựng, và không có nguồn oxy trên Mặt trăng, dường như con người không thể thiết lập bất kỳ loại hiện diện nào ở đó. Những tiến bộ công nghệ như thế này sẽ đóng một vai trò rất lớn trong tương lai của ngành thám hiểm không gian.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: OXYGEN VÀ KIM LOẠI TỪ ĐĂNG KÝ LUNAR
- Tài liệu nghiên cứu: Chứng minh khả năng tồn tại của một quá trình điện hóa để khai thác đồng thời oxy và sản xuất các hợp kim kim loại từ regolith mặt trăng
- NASA: Trong tình huống sử dụng tài nguyên
- Tạp chí vũ trụ: Thu hoạch tài nguyên từ hệ mặt trời. Trong tình huống sử dụng tài nguyên
