Ay, bol miktarda oksijen ve minerallere, uzay gezen medeniyetler için vazgeçilmez olan şeylere sahiptir. Sorun şu ki, onlar rejimde birbirine kilitlenmiş durumdalar. İkisini ayırmak, çok sayıda kritik kaynak sağlayacaktır, ancak onları ayırmak boğumlu bir sorundur.
Ay'ın regoliti, kısrak bölgelerde 2 metre (6,5 ft) derinlikten yayla bölgelerinde 20 metre (65 ft) derinliktedir. Yüzeyin hem biyolojik hem de jeolojik süreçlerle şekillendiği ve inşa edildiği Dünya'nın aksine, Ay'ın regoliti büyük ölçüde darbelerin neden olduğu toz haline getirilmiş, patlatılmış parçalardan oluşur. Oksijen ve mineraller mineral oksitlerde ve çarpma ısısı ile oluşan camsı parçacıklarda kilitlenir.
Oksijen, Ay'ın regolitindeki en bol elementtir ve regolitin ağırlıkça% 40-45'ini oluşturur. Bilim adamları yıllardır Situ Kaynak Kullanımı (ISRU) üzerinde çalışıyorlar, oksijeni diğer elementlerden ayırmak için bir yöntem bulmaya çalışıyorlar. Tipik olarak, bu çok fazla enerji gerektirir, bu da önemli bir engeldir.
Avrupa Uzay Ajansı tarafından desteklenen yeni araştırmalar, çok fazla enerji gerektirmeyen oksijen ekstraksiyonu için bir yöntem ortaya koymaktadır.
Doktora çalışması olan Glasgow Üniversitesi'nden araştırmacı Beth Lomax, “Bu oksijen son derece değerli bir kaynaktır, ancak kimyasal olarak mineraller veya cam formunda oksitler olarak kimyasal olarak bağlıdır ve bu nedenle hemen kullanılamaz” diye açıklıyor. ESA'nın Networking ve Partnering Initiative aracılığıyla desteklenerek, uzay uygulamaları için gelişmiş akademik araştırmalardan yararlanılıyor.
Lomax bir basın açıklamasında “Bu araştırma, ay regolitinden tüm oksijeni çıkarabildiğimiz ve kullanabileceğimiz ve potansiyel olarak faydalı bir metalik yan ürün bırakabileceğimiz için bir kavram kanıtı sağlıyor.
Ekstraksiyon yöntemi, çoğumuz lisede öğrendiğimiz bir şey olan elektrolize dayanır. Ancak bu yöntem, elektrolit olarak erimiş tuz kullanır.
“İşleme, erimiş tuz elektrolizi adı verilen bir yöntem kullanılarak yapıldı,” dedi Lomax. “Bu, neredeyse tüm oksijeni alabilen katı ay regolit simülanının doğrudan tozdan toza işlenmesinin ilk örneğidir. Alternatif ay oksijen ekstraksiyonu yöntemleri önemli ölçüde daha düşük verim elde eder veya regolitin 1600 ° C'nin üzerindeki aşırı sıcaklıklarla eritilmesini gerektirir. ”
Bu yöntemde elektrolit olarak erimiş kalsiyum klorür tuzu kullanılır. Simüle edilmiş regolit bir örgü sepete yerleştirilir ve hepsi 950 C'ye (1740 F) ısıtılır. Bu sıcaklıkta regolit katı kalır. Daha sonra akım uygulanır ve oksijen çıkarılır ve bir anodda toplanır. Diğer ekstraksiyon yöntemleri, her şeyin 1600 C'ye (2900 F) ısıtılmasını gerektirir, bu da enerjide büyük bir artış gerektirir.
Bu yöntem, oksijenin% 96'sını 50 saat içinde çıkarmıştır. Ancak sadece 15 saat içinde% 75 ekstrakte edebildi. Ay regolitinde oksijen çok bol olduğu için bu sonuçlar umut vericidir.
Lomax, “Bu çalışma, Cambridge merkezli mucitlerinin baş harflerinden itibaren - ticari metal ve alaşım üretimi için Metalysis adı verilen bir İngiliz şirketi tarafından ölçeklendirilen FCC sürecine dayanıyor” dedi.
Metalysis, erimiş tuz elektroliz yöntemini tam olarak geliştirdi, çünkü daha az enerji yoğunluğu var. Ayrılacak malzemenin sıvı olması gerekmez, bu nedenle daha az enerji gerekir. Ayrıca, sistemlerinin herhangi bir toksik yan ürün üretmediğini iddia ediyorlar.
Beth’in Glasgow Üniversitesi doktora tez yöneticisi Mark Symes “Metalysis ve ESA ile bu endüstriyel süreci ay bağlamına çevirmek için çalışıyoruz ve sonuçlar şimdiye kadar çok ümit verici” diyor.
Farklı minerallerin mevcudiyeti Ay'daki yere bağlı olarak değişir. Ay'ın kaynaklarını haritalamak ve keşfetmek için çok fazla çalışma var.
ESA'nın ay stratejisi memuru James Carpenter şunları söylüyor: “Bu süreç, ay yerleşimcilerine yakıt ve yaşam desteği için oksijene erişimin yanı sıra yerinde imalat için geniş bir metal alaşımları yelpazesi verecek - mevcut kesin hammadde, Ay inerler. ”
SpaceX gibi şirketler tarafından geliştirilen yeniden kullanılabilir roketlerle, malzemeyi Dünya'nın yerçekimi kuyusundan taşıma maliyeti düştü. Ama yine de pahalı. Ay'a tek bir kilogram taşımak on binlerce dolara mal olabilir. Bu maliyet, bir Ay karakolu veya kolonisi için gerçekçi planların finansal olarak büyük bir drenaj olacağı anlamına gelir.
Yakıt ve inşaat için kaynak elde etmenin bir yolu ve Ay'da oksijen kaynağı olmadan, insanların orada her türlü varlığı kurabilmeleri olası görünmüyor. Bunun gibi teknoloji gelişmeleri, uzay araştırmalarının geleceğinde büyük bir rol oynayacaktır.
Daha:
- Basın Bülteni: LUNAR REGOLITH'DEN OKSİJEN VE METAL
- Araştırma Raporu: Ay regolitinden oksijenin aynı anda ekstraksiyonu ve metal alaşımlarının üretimi için elektrokimyasal bir sürecin uygulanabilirliğinin kanıtlanması
- NASA: In Situ Kaynak Kullanımı
- Space Magazine: Güneş Sisteminden Kaynak Toplama. Situ Kaynak Kullanımı
