Помимо достижений в исследовании космоса мы наблюдаем крупные инвестиции в технологии, которые позволили бы эффективно использовать космические ресурсы. И одним из направлений этих исследований является поиск наилучшего способа производства кислорода на Луне.
В октябре Австралийское космическое агентство подписало соглашение с НАСА об отправке лунохода австралийского производства на Луну в рамках программы Артемис, с целью сбора лунных пород, которые в конечном счете могли бы обеспечить Луну пригодным для человека кислородом.
Хотя у Луны и есть атмосфера, она очень разреженная и состоит в основном из водорода, неона и аргона. Это не та газовая смесь, которая может поддерживать кислородозависимых млекопитающих, таких как человек.
Несмотря на это, на Луне действительно много кислорода. Только не в газообразной форме. Вместо этого он заключен в реголите — слое камней и пыли, покрывающем поверхность Луны. Но если бы мы могли извлекать кислород из реголита, то было бы его достаточно для поддержания жизни человека на Луне?
Объем кислорода
Кислород можно найти во многих минералах земли. И большинство полезных ископаемых Луны можно найти и на Земле (хотя там немного больше материалов, источником которых являются метеориты).
Такие минералы, как кремнезем (диоксид кремния), алюминий, оксиды железы и магния, доминируют в составе грунта Луны. Все эти минералы включают в себя кислород, но не в форме, пригодной для наших легких.
На Луне эти минералы представлены в виде твердых пород, пыли, гравия и камней, покрывающий поверхность. Этот материал образовался в результате падения метеоритов в течение бесчисленных тысячелетий.
Некоторые люди называют лунный грунт почвой, но как ученый-почвовед я не решаюсь использовать этот термин. Почва, как мы знаем, — это довольно примечательный материал, который встречается только на земле. Она является результатом жизни огромного количества организмов в исходном материале — реголите, полученном из твердых пород — на протяжении миллионов лет.
Результатом этой деятельности является формы минералов, которых не было в исходном материале. Земная почва обладает примечательным перечнем физических, химических и биологических характеристик. В то же время, материалы лунной поверхности представляют собой реголит в первозданном виде.
Одно вещество на входе, два — на выходе
Лунный реголит состоит примерно на 45% из кислорода. Но этот кислород плотно связан с перечисленными выше веществами. Для того, что разрушить эти прочные связи, необходимо приложить энергию.
Вы, возможно, понимаете, о чем идет речь, если знаете об электролизе. На Земле этот процесс в основном применяется в промышленности, например, при производстве алюминия. Электрический ток пропускается через расплавленный оксид алюминия, чтобы отделить от алюминия кислород.
В данном случае, кислород является побочным продуктом. На Луне, кислород был бы основным продуктом, а извлеченный алюминий (или другой металл) был бы потенциально полезным побочным продуктом.
Это довольно простой процесс, но есть загвоздка: для него требуется большое количество энергии. Для постоянного производства кислорода таким путем, потребуется поддерживать процесс солнечной энергией или другой доступной на Луне.
Для извлечения кислорода из лунного реголита понадобится серьезное промышленное оборудование. Сначала необходимо преобразовать твердый оксид металла в жидкую форму, либо с помощью нагрева, либо нагревом в сочетании с растворителями и электролитами. Существуют технологии, чтобы сделать это на Земле, но перенести такое оборудование на Луну (и произвести достаточное количество энергии) — задача не из простых.
Ранее в этом году бельгийский стартап Space Applications Services объявил о строительстве трех экспериментальных реакторов для улучшения процесса получения кислорода путем электролиза. В 2025 году они планируют отправить эту технологию на Луну в рамках программы ISRU Европейского космического агентства.
Как много кислорода на Луне?
Так или иначе, в случае осуществления этих планов, какое количество кислорода можно получить? Оказывается, довольно много.
Если мы проигнорируем кислород, содержащийся в более глубоких породах, и просто рассмотрим реголит на поверхности, можно сделать приблизительную оценку.
Каждый кубический метр лунного реголита содержит в среднем 1.4 тонны минералов, включая 630 килограмм кислорода. По данным НАСА, в день человеку нужно 800 грамм кислорода для выживания. Так, 630 килограмм кислорода хватит 1 человеку примерно на 2 года.
Теперь предположим, что средняя глубина реголита около 10 метров и мы можем выделить из него весь кислород. Получается, что верхние 10 метров лунного грунта могут обеспечить кислородом 8 миллиардов человек практически на 100 тысяч лет.
Этот показатель также будет зависеть от того, насколько эффективно удастся извлекать и использовать кислород. Тем не менее цифры поражают.
При всём этом, у нас действительно неплохо здесь, на Земле. И мы должны сделать все возможное, чтобы защитить голубую планету — и ее почву в частности, — которая продолжает поддерживать всю земную жизнь без наших усилий.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
