Aydaki milyarlarca insanı desteklemek için ay regolitinde yeterli oksijen var

Uzay araştırmalarının geleceği söz konusu olduğunda, görev planlamacıları için epeyce uygulama gereklidir. En önemlisi konsept Sitedeki kaynakların kullanımı (ISRU), yerel kaynakları kullanarak gıda, su, yapı malzemeleri ve diğer hayati öğeleri sağlamak. Ve önümüzdeki yıllarda Ay ve Mars görevlerine gelince, görev başarısı için buz, regolit ve diğer öğeleri hasat etme yeteneği çok önemlidir.

için hazır Artemis görevleriNASA planlamacıları oksijen gazı üretmenin en uygun yolunu bulmaya odaklanır (O₂) Ay yüzeyi tozunda (ay regoliti olarak da bilinir) tutulan tüm temel oksijenin. hakikat, Mevcut tahminler Ay regolitinin 10 metresinde (33 ft) yeterli O oluşturmak için yeterli element oksijeni olduğunu gösterir.₂ Önümüzdeki 100.000 yıl boyunca dünyadaki her insan için – Ay’ı yerleştirmek için fazlasıyla yeterli!

Ay’ın atmosferi son derece incedir ve oksijen elementini içerirken, o kadar incedir ki bilim adamları Ay’ı “havasız bir cisim” olarak tanımlarlar. Ancak ay regolitinde, yüzeyi kaplayan ince toz ve kaya, ay kayalarında ve regolitte bol miktarda oksijen bulunur. “Ay tozu” olarak da bilinen bu ince toz, Ay’ın yüzeyine nüfuz eder ve göktaşları ve kuyruklu yıldızların milyarlarca yıllık etkilerinin sonucudur.

buna göre John GrantAvustralya, Southern Cross Üniversitesi’nde toprak bilimleri öğretim üyesi olan Ay regoliti, içerik olarak %45 oksijendir. Ancak bu oksijen oksitleyici minerallere, özellikle silika, alüminyum, demir ve magnezyuma bağlıdır. Bu minerallerin eşit bileşimi, Dünya-Ay sisteminin milyarlarca yıl önce (aka. Dev Etki Hipotezi).

Bununla birlikte, bu oksijenin gelecekteki astronotlar ve ay sakinleri tarafından kullanılabilir olması için, kimyasal bağları kırmak için çok fazla enerji gerektirecek olan tüm bu regolitten çıkarılması gerekecekti. Dünyada, bu süreç (elektroliz olarak bilinir) en yaygın olarak, metalleri oksijenden ayırmak için çözünmüş oksitlerin bir elektrik akımına maruz kaldığı metalleri üretmek için kullanılır.

Bu durumda, yan ürün olarak oksijen gazı üretilir, böylece inşaat ve imalat için metaller üretilebilir. Ancak Ay’da oksijen ana ürün olurken, mineraller faydalı bir yan ürün olarak bir kenara bırakılacaktı – büyük olasılıkla yaşam alanları inşa etmek için. Grant tarafından yakın tarihli bir makalede açıklandığı gibi koruma, süreç basittir ancak alana uyarlandığında iki büyük dezavantajdan muzdariptir:

“[I]Enerjiye çok aç. Sürdürülebilir olması için güneş enerjisi veya Ay’da bulunan diğer enerji kaynakları ile desteklenmesi gerekir. Regolitten oksijen çıkarmak da büyük endüstriyel ekipman gerektirir. İlk önce, ya ısı uygulayarak ya da çözücüler ya da elektrolitlerle karıştırılmış ısı uygulayarak katı metal oksidi sıvı bir forma dönüştürmemiz gerekecek. Bunu Dünya’da yapacak teknolojiye sahibiz, ancak bu cihazı aya götürmek – ve ona güç sağlamak için yeterli gücü üretmek – çok büyük bir zorluk olacak.

Kısacası, güneş enerjisi yoluyla elde edilebilecek sürdürülebilir olarak kabul edilebilmesi için sürecin daha enerji verimli olması gerekir. Antarktika-Aitken Havzası çevresinde, sürekli bir enerji akışı sağlamak için sürekli gölgeli kraterlerin kenarlarına güneş dizileri yerleştirilebilir. Ancak endüstriyel ekipman almak hala büyük bir zorluk olacak.

Ancak altyapıyı kurduğumuzda, hala ne kadar oksijen çıkarabileceğimize dair bir soru vardı. Grant’in işaret ettiği gibi, yalnızca yüzeydeki kolay erişilebilir regoliti göz önünde bulundurursak ve tarafından sağlanan verileri hesaba katarsak. NASA ve Ay Gezegen Enstitüsü (LPI), bazı tahminler mümkündür:

Her metreküp ay regoliti, yaklaşık 630 kilogram oksijen de dahil olmak üzere ortalama 1.4 ton mineral içerir. NASA, insanların hayatta kalmak için günde yaklaşık 800 gram oksijen soluması gerektiğini söylüyor. Yani 630 kg oksijen bir insanı yaklaşık iki yıl (veya biraz daha fazla) hayatta tutacaktır.

Şimdi, Ay’daki regolitin ortalama derinliğinin yaklaşık on metre olduğunu ve bundan tüm oksijeni çıkarabileceğimizi varsayalım. Bu, Ay’ın yüzeyinden on metrelik bir mesafenin, yaklaşık 100.000 yıl boyunca Dünya’daki sekiz milyar insanı desteklemek için yeterli oksijen sağlayacağı anlamına geliyor.”

Birçok yönden, astronomik bir cismin ISRU için nasıl fırsatlar sunacağını tahmin etmek, mineral aramak gibidir. Örneğin, NASA yakın zamanda duyuruldu Metal asteroit Psyche II, 10.000 katrilyon dolar değerinde değerli metal ve cevher içerebilir. 2022 yılında bir ruh Sonda, daha yakından incelemek için dış katmanlarını kaybetmiş bir gezegenin birincil kalıntısı olabilecek bu asteroid ile buluşacak.

Tabii ki, bazıları Pysche II’nin bu değerlendirmeye katılmadığına dikkat çekiyor. bileşim ve yoğunluk İyi kısıtlanmış değil. Diğerleri için, bu tür tahminler, önceden inşa edilecek kapsamlı bir altyapı gerektiren bu zenginliği çıkarmanın büyük maliyetini göz ardı ediyor. O zaman bile, bu tür bir kütleyi asteroit kuşağından Dünya’ya çekmek birçok lojistik sorunu beraberinde getiriyor.

Aynı şey, yakın gelecekte trilyonlarca Dünya’ya yakın asteroitin (NEA) madenciliğine yol açabilecek karlı bir girişim olan asteroit madenciliği için de geçerli. Bununla birlikte, bu aynı zamanda hala büyük ölçüde konsept aşamasında olan sağlam bir uzay madenciliği altyapısı oluşturmaya da bağlıdır. Neyse ki, Ay’da ISRU ile ilgili altyapı oluşturmaya gelince, önerilen rotalar ve rotalar 1960’lardan beri var.

Önümüzdeki yıllarda, bu olasılıkları daha fazla araştırmak için Ay’a birden fazla görev gönderilecek ve bunlardan ikisi Grant’in makalesinde alıntılandı. Ekim başında, NASA anlaşma imzaladı ile avustralya uzay ajansı 2026 gibi erken bir tarihte Ay’a gönderilebilecek küçük bir uzay aracı geliştirmek. Bu uzay aracının amacı, ay regolit örneklerini toplamak ve bunları ticari bir ay iniş aracında NASA’nın ISRU sistemine aktarmaktır.

Ayrıca, Belçika’daki başlangıç ​​​​şirketi uzay uygulama sistemleri Geçen yaz SAS, Ay’da üç deneysel reaktör inşa ettiğini duyurdu. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından uzay aracı için itici gazlar, astronotlar için hava ve ekipman için metalik hammaddeler üretmek için oksijen toplayabilen kompakt bir teknoloji gösteri aracı geliştirmek üzere sözleşmeli dört finalistten biriydiler.

Şirket, planlanan bir Avrupa Uzay Ajansı’nın bir parçası olarak teknolojiyi aya göndermeyi umuyor. ISRU . gösteri Şu anda 2025 yılına kadar Ay’a gitmesi planlanan görev. Bu ve diğer teknolojiler, insanlığın uzun zamandır beklenen Ay’a dönüşünü sağlamak için takip ediliyor.

Derinlemesine okuma: KonuşmaVe NASA