Наред с напредъка в изследването на космоса, наскоро видяхме много време и пари, инвестирани в технологии, които биха позволили ефективно използване на космическите ресурси. И в челните редици на тези усилия е фокусът върху намирането на най-добрия начин за производство на кислород на Луната.
През октомври Австралийската космическа агенция и НАСА подписаха споразумение за изпращане на австралийски роувър до Луната по програмата Artemis, с цел събиране на лунни скали, които в крайна сметка биха могли да осигурят кислород за дишане на Луната.
Въпреки че Луната има атмосфера, тя е много тънка и се състои предимно от водород, неон и аргон. Това не е вид газообразна смес, която би могла да поддържа зависими от кислород бозайници, като хората.
Всъщност има много кислород на Луната. Просто не е в газообразна форма. Вместо това е хванат в реголит – слоят от скала и фин прах, който покрива повърхността на Луната.
Ако можехме да извлечем кислород от реголит, щеше ли да е достатъчно, за да поддържа човешкия живот на Луната?
Кислородът може да се намери в много от минералите около нас. А Луната е изградена предимно от същите скали, които ще намерите и на Земята (макар и с малко по-голямо количество материал, дошъл от метеори).
Минерали като силициев диоксид, алуминий и железни и магнезиеви оксиди доминират в пейзажа на Луната. Всички тези минерали съдържат кислород, но не във форма, до която нашите бели дробове имат достъп.
На Луната тези минерали съществуват в няколко различни форми, включително твърди скали, прах, чакъл и камъни, покриващи повърхността. Този материал е резултат от ударите на метеорити, които се разбиват в лунната повърхност в продължение на безброй хилядолетия.
Някои хора наричат повърхностния слой на Луната лунна „почва“, но този термин не е много точен. Почвата, каквато я познаваме, е доста вълшебно нещо, което се среща само на Земята. Създадена е от огромен набор от организми, работещи върху основния материал на почвата – реголит, извлечен от твърда скала – в продължение на милиони години.
Резултатът е матрица от минерали, които не са присъствали в оригиналните скали. Почвата на Земята е пропита със забележителни физически, химични и биологични характеристики.
Междувременно материалите на повърхността на Луната са основно реголит в оригиналната си, недокосната форма. Реголитът на Луната се състои от приблизително 45 процента кислород. Но този кислород е здраво свързан с минералите, споменати по-горе. За да се разкъсат тези силни връзки, трябва енергия.
Може да сте запознати с това, ако знаете за електролизата. На Земята този процес обикновено се използва в производството, като например за производство на алуминий. Електрически ток се пропуска през течна форма на алуминиев оксид чрез електроди, за да отдели алуминия от кислорода.
В този случай кислородът се произвежда като страничен продукт. На Луната кислородът би бил основният продукт, а извлеченият алуминий (или друг метал) би бил потенциално полезен страничен продукт.
Това е доста лесен процес, но има една уловка: изисква много енергия. За да бъде устойчив, той трябва да бъде подкрепен от слънчева енергия или други източници на енергия, налични на Луната.
Извличането на кислород от реголит също би изисквало значително промишлено оборудване. Първо трябва да се превърне твърдия метален оксид в течна форма, или чрез прилагане на топлина, или топлина, комбинирана с разтворители или електролити.
Технологията да се направи това съществува на Земята, но преместването на този апарат до Луната – и генерирането на достатъчно енергия, за да го управлява – е голямо предизвикателство.
По-рано тази година базираната в Белгия стартираща компания Space Applications Services обяви, че изгражда три експериментални реактора за подобряване на процеса на производство на кислород чрез електролиза. Те очакват да изпратят технологията на Луната до 2025 г. като част от мисията на Европейската космическа агенция за използване на ресурси на място (ISRU).
Когато технологията заработи на Луната, колко кислород всъщност може да достави? Доста, както се оказва.
Ако се пренебрегне кислородът, свързан в по-дълбокия твърд скален материал на Луната и просто се вземе предвид реголитът, който е лесно достъпен на повърхността, може да се направят някои оценки.
Всеки кубичен метър лунен реголит съдържа средно 1,4 тона минерали, включително около 630 килограма кислород. Според НАСА, хората трябва да дишат около 800 грама кислород на ден, за да оцелеят. Така че 630 кг кислород ще поддържат човек жив за около две години (или малко повече).
Сега нека приемем, че средната дълбочина на реголита на Луната е около 10 метра и че можем да извлечем целия кислород от него. Това означава, че горните 10 метра от повърхността на Луната ще осигурят достатъчно кислород, за да издържат всички 8 милиарда души на Земята за около 100 000 години.
Разбира се, този обем ще зависи и от това колко ефективно се извлича и използва кислородът. Независимо от това, числото показващо наличието на кислород на Луната е невероятно голямо!
