Teravustamislääts hapniku tootmiseks ja nägu vaakumiga täidetud kambrist. Pilt suuremalt
Kui astronaudid naasevad Kuule, uurima ja lõpuks Kuu alust üles ehitama, vajavad nad hapnikku ... ja palju seda. NASA teadlased kasutavad meetodit, mida nimetatakse vaakumpürolüüsiks, kus regoliiti kuumutatakse, kuni see eraldab hapnikku. Päikesevalgus fokuseeris läätse abil Kuu pinnase soojendamiseks temperatuurini 2500 kraadi. Kuni 20% pinnasest muundati vabaks hapnikuks ja ülejäävat räbu sai kasutada telliste, radiatsioonikaitse või kõnniteede jaoks.
Varane püsiv probleem, mille Apollo astronaudid Kuul täheldasid, oli tolm. See sattus kõikjale, sealhulgas nende kopsudesse. Kummalisel kombel võivad tulevased Kuu-maadeavastajad järgmise hingamise saada: Kuu tolmune mullakiht on peaaegu pool hapnikku.
Trikk on selle kaevandamine.
"Kõik, mida peate tegema, on asja aurutamine," ütleb Eric Cardiff NASA Goddardi kosmoselennukeskusest. Ta juhib ühte mitmest meeskonnast, kes töötab välja astronautidele vajaliku hapnikuvarustuse tagamise Kuul ja Marsil. (Vt kosmoseuuringute visiooni.)
Kuu pinnas on rikas oksiidide poolest. Kõige tavalisem on ränidioksiid (SiO2), “nagu rannaliiv,” ütleb Cardiff. Samuti on ohtralt kaltsiumi (CaO), raua (FeO) ja magneesiumi (MgO) oksiide. Lisage kõik O-d: 43% Kuu mulla massist on hapnik.
Cardiff töötab välja tehnikat, mis soojendaks kuuilmuldi kuni hapniku eraldamiseni. "See on keemia lihtne aspekt," selgitab ta. "Mis tahes materjal mureneb aatomiteks, kui see on piisavalt kuum." Seda tehnikat nimetatakse vaakumpürolüüsiks - püro tähendab “tuld”, lüüs tähendab “eraldumist”.
"Mitmed tegurid muudavad pürolüüsi atraktiivsemaks kui muud tehnikad," selgitab Cardiff. "See ei nõua Maalt toorme toomist ja te ei pea otsima konkreetset mineraali." Lihtsalt küsige maapinnalt üles ja rakendage kuumust.
Põhimõtteliselt tõestasid Cardiff ja tema meeskond objektiivi abil päikesevalguse fokuseerimiseks pisikesse vaakumkambrisse ja kuumutasid 10 grammi simuleeritud kuu mulda umbes 2500 kraadini. Testproovide hulka kuulusid ilmeniit ja Minnesota Lunar Simulant ehk MLS-1a. Ilmeniit on raua / titaanimaagi, mis on Maa ja Kuu ühised. MLS-1a on valmistatud miljardit aastat vanast basaltist, mis leitakse Superior järve põhjakaldalt ja segatakse klaasosakestega, mis simuleerivad kuu pinnase koostist. Tegelik Kuu pinnas on selliste uuringute jaoks praegu liiga kõrge hinnas.
Nende testides muundati “kuni 20 protsenti simuleeritud pinnasest vabaks hapnikuks”, hindas Cardiff.
Ülejäänud osa on räbu, madala hapnikusisaldusega, väga metallist, sageli klaasjas materjal. Cardiff teeb koostööd NASA Langley uurimiskeskuse kolleegidega, et selgitada välja, kuidas muuta räbu kasulikuks tooteks, näiteks kiirgusvarjestuseks, tellisteks, varuosadeks või isegi kõnniteeks.
Järgmine samm: suurendage tõhusust. "Mais hakkame katseid tegema madalamatel temperatuuridel, kus on kõvemad vaakumid." Tema sõnul saab hapnikku kõvas vaakumis eraldada väiksema energiatarbega. Cardiffi esimene test oli 1/1000 torri juures. See on 760 000 korda õhem kui merepinna rõhk Maal (760 torri). Torril, mis on miljoni miljonine - veel tuhat korda õhem - „nõutavad temperatuurid vähenevad märkimisväärselt“.
Cardiff pole selles otsingus üksi. Meeskond, mida juhib Mark Berggren ettevõttest Pioneer Astronautics (Lakewood, CO), töötab välja süsteemi, mis kogub hapnikku, paljastades Kuu pinnase süsinikmonooksiidiga. Ühel meeleavaldusel ekstraheerisid nad 100 kg kuuesimulandist 15 kg hapnikku - see on tõhusus, mis on võrreldav Cardiffi pürolüüsimeetodiga: rohkem.
D.L. Prantuse ja Whitney Rocketdyne'i grimmett Canoga Pargis, CA, tegeleb magma elektrolüüsiga. Ta sulab MLS-1 umbes 1400 kraadi juures. C, seega on see nagu vulkaanist pärit magma ja kasutab hapniku vabastamiseks elektrivoolu: rohkem.
Lõpuks sponsoreerivad NASA ja Florida kosmoseuuringute instituut NASA Centennial Challenge'i kaudu Kuu Regolithi hapnikuvõistlust MoonROx. 250 000 dollari suurune auhind läheb võistkonnale, kes suudab JSC-1 kuuesimulandist eraldada 5 kg hingavat hapnikku kõigest 8 tunniga.
Võistlus lõpeb 1. juunil 2008, kuid väljakutse elada teistel planeetidel kestab põlvkondi.
Kas teil on kuumaid ideid?
Algne allikas: NASA pressiteade
