Dodano: 15 listopad 2021r.

Ogromne pokłady tlenu na Księżycu. Ludzkość może z nich skorzystać

Podbój kosmosu to nie tylko wyprawy sond i ludzi w odlegle rejony Układu Słonecznego. To także duże inwestycje w technologie, które w przyszłości mogą pozwolić na efektywne wykorzystanie zasobów znajdujących się blisko Ziemi. Jednym z podobnych projektów jest poszukiwanie najlepszego sposobu na produkcję tlenu na Księżycu.

Księżyc

 

W październiku Australijska Agencja Kosmiczna i NASA podpisały umowę o wysłaniu na Księżyc łazika w ramach programu Artemis. Jego celem jest zebranie skał, które w przyszłości mogłyby zostać wykorzystane do produkcji tlenu na naszym naturalnym satelicie. Swoją misję z nowatorskimi reaktorami planuje też Europejska Agencja Kosmiczna.

Księżyc posiada atmosferę, ale jest ona bardzo rzadka i składa się głównie z wodoru, neonu i argonu. Uniemożliwia to przetrwanie na jego powierzchni żywych organizmów zależnych od tlenu, ale paradoksalnie powierzchnia Srebrnego Globu jest pełna tego pierwiastka niezbędnego do oddychania.

Uwięziony tlen

Głównym problemem jest to, że tlen pozostaje uwięziony w regolicie - warstwie skał i drobnego pyłu, która pokrywa powierzchnię Księżyca. Badacze zadają sobie jednak pytanie: gdybyśmy mogli wydobyć tlen z regolitu, czy wystarczyłoby go do podtrzymania życia na Księżycu?

Tlen można znaleźć w wielu minerałach znajdujących się na Ziemi. Księżyc jest w większości zbudowany z tych samych skał, które są na naszej planecie. Na Srebrnym Globie dominują minerały takie jak krzemionka, aluminium oraz tlenki żelaza i magnezu. Wszystkie zawierają tlen i występują w różnej postaci: od twardych skał, poprzez pył, żwir i kamienie na powierzchni.

Niektórzy badacze nazywają nawet warstwę powierzchniową Księżyca „glebą”. Jednak nie jest to do końca trafne określenie, bo gleba znana z Ziemi powstawała przez miliony lat, dzięki organizmom przetwarzającym macierzysty regolit.

Dzięki tym procesom na naszej planecie wykształciła się niespotykana nigdzie indziej warstwa powierzchniowa o niezwykłych właściwościach fizycznych, chemicznych i biologicznych. Tymczasem materiały na powierzchni Księżyca to regolit w swojej pierwotnej, nietkniętej formie.

Pozyskać tlen z minerałów

Badacze uważają, że księżycowy regolit w 45 proc. składa się z tlenu, który jest ściśle związany z minerałami. Aby rozerwać te silne wiązania, potrzeba dużo energii. Proces ten jest powszechnie znany i wykorzystywany na Ziemi. Jako przykład można podać elektrolizę i produkcję aluminium. Prąd jest przepuszczany przez tlenek glinu, dzięki czemu powstaje aluminium i tlen jako produkt uboczny.

Na Księżycu to tlen byłby głównym produktem, a ewentualne inne materiały wyekstrahowane z minerałów mogłyby być potencjalnie użytecznymi „odpadami”. Współcześnie na Ziemi dysponujemy odpowiednią technologią, by produkować w ten sposób tlen.

Procesy te są dobrze znane chemikom i potencjalnie proste do zastosowania. Ich największym minusem jest duża ilość energii, która musi zostać dostarczona do rozbicia minerałów. Ogromnym wyzwaniem byłoby też przeniesienie i instalacja urządzeń przemysłowych na Srebrnym Globie.

Trwają jednak badania nad udoskonaleniem znanych nam technologii. Na początku tego roku belgijski startup Space Applications Services ogłosił, że buduje trzy eksperymentalne reaktory, które mają wspomóc proces wytwarzania tlenu za pomocą elektrolizy. Firma spodziewa się wysłać tę technologię na Księżyc do 2025 roku w ramach misji Europejskiej Agencji Kosmicznej „In-situ resource utilization” (ISRU).

Ile jest tlenu na Srebrnym Globie?

Badacze nie są pewni, jak wiele tlenu znajduje się w skałach znajdujących się głębiej pod powierzchnią Księżyca. Jednak szacują, że w samym łatwo dostępnym regolicie jest go mnóstwo. Każdy metr sześcienny tego materiału to ok. 1,4 tony minerałów, w tym około 630 kg tlenu.

Zdaniem naukowców, ludzie, aby przeżyć, muszą wdychać około 800 gramów tlenu dziennie. Tak więc 630 kg tlenu utrzymałoby człowieka przy życiu przez ponad dwa lata.

Przy założeniu, że dostępny do wydobycia regolit znajduje się na głębokości do 10 metrów, to szacunkowo możemy pozyskać z niego ilość tlenu niezbędną do utrzymania życia 8 miliardów ludzi przez 100 000 lat.

 

Źródło: The Conversation, fot. NASA