Et fokuserende objektiv for å produsere oksygen og snegle fra et vakuum moondustfylt kammer. Klikk for å forstørre
Når astronauter kommer tilbake til Månen for å utforske og til slutt bygge en månebase, vil de trenge oksygen ... og mye av det. NASA-forskere bruker en teknikk som kalles vakuumpyrolyse, der regolitten blir oppvarmet til den frigjør oksygen. Lys fra solen ble fokusert av en linse for å varme opp månefjord til 2500 grader C. Så mye som 20% av jorda ble omdannet til fritt oksygen, og resterende slagg kunne brukes til murstein, strålingsskjerming eller fortau.
Et tidlig, vedvarende problem som Apollo-astronauter på Månen noterte, var støv. Det kom overalt, inkludert i lungene. Merkelig nok kan det være der fremtidige Moon-oppdagere får sitt neste luftpust: Månens støvete jordlag er nesten halvparten oksygen.
Trikset er å trekke det ut.
"Alt du trenger å gjøre er å fordampe tingene," sier Eric Cardiff ved NASAs Goddard Space Flight Center. Han leder et av flere team som utvikler måter å skaffe astronauter oksygen de trenger på Månen og Mars. (Se Visjon for romutforskning.)
Lunar jord er rik på oksider. Det vanligste er silisiumdioksid (SiO2), "som strandsand," sier Cardiff. Også rikelig er oksider av kalsium (CaO), jern (FeO) og magnesium (MgO). Legg opp alle O-ene: 43% av massen av månegrunn er oksygen.
Cardiff jobber med en teknikk som varmer opp månens jord til de frigjør oksygen. "Det er et enkelt aspekt ved kjemi," forklarer han. "Alt materiale smuldrer ned i atomer hvis det blir varmt nok." Teknikken kalles vakuumpyrolyse - pyro betyr "brann", lysis betyr "å skille."
"En rekke faktorer gjør pyrolyse mer attraktiv enn andre teknikker," forklarer Cardiff. "Det krever ingen råvarer hentet fra jorden, og du trenger ikke å se etter et bestemt mineral." Bare finn opp hva som er på bakken og bruk varmen.
I et bevis på prinsippet brukte Cardiff og teamet hans en linse for å fokusere sollys inn i et bittelite vakuumkammer og oppvarmet 10 gram simulert månejord til omtrent 2500 grader C. Testprøver inkluderer ilmenite og Minnesota Lunar Simulant, eller MLS-1a. Ilmenitt er en jern / titanmalm som Jorden og Månen har felles. MLS-1a er laget av en milliard år gammel basalt som er funnet på den nordlige bredden av Lake Superior og blandet med glasspartikler som simulerer sammensetningen av måneland. Faktisk månejord er for høyt verdsatt for slik forskning nå.
I testene deres, "så mye som 20 prosent av den simulerte jorda ble omdannet til gratis oksygen," anslår Cardiff.
Det som er igjen er "slagg", et lite oksygen, svært metallisk, ofte glassaktig materiale. Cardiff samarbeider med kolleger ved NASAs Langley Research Center for å finne ut hvordan man kan forme slagg til nyttige produkter som strålingsskjerming, murstein, reservedeler eller til og med fortau.
Neste trinn: øke effektiviteten. "I mai skal vi gjennomføre tester ved lavere temperaturer, med hardere vakuum." I et hardt vakuum, forklarer han, kan oksygen utvinnes med mindre kraft. Cardiffs første test var på 1/1000 Torr. Det er 760 000 ganger tynnere enn havnivået på jorden (760 Torr). På en milliondel av en Torr - ytterligere tusen ganger tynnere - "er temperaturen som kreves redusert betydelig."
Cardiff er ikke alene i denne søken. Et team ledet av Mark Berggren fra Pioneer Astronautics i Lakewood, CO, jobber med et system som høster oksygen ved å eksponere månegrunn for karbonmonoksid. I en demonstrasjon ekstraherte de 15 kg oksygen fra 100 kg månesimulant - en effektivitet som kan sammenlignes med Cardiffs pyrolyseteknikk: mer.
D.L. Grimmett fra Pratt & Whitney Rocketdyne i Canoga Park, CA, jobber med magmaelektrolyse. Han smelter MLS-1 på omtrent 1400 grader. C, så det er som magma fra en vulkan, og bruker en elektrisk strøm for å frigjøre oksygenet: mer.
Endelig sponser NASA og Florida Space Research Institute gjennom NASAs Centennial Challenge MoonROx, Moon Regolith Oxygen-konkurransen. En premie på $ 250.000 går til teamet som kan hente ut 5 kg pustende oksygen fra JSC-1 månesimulant på bare 8 timer.
Konkurransen avsluttes 1. juni 2008, men utfordringen med å leve på andre planeter vil vare i generasjoner.
Har du noen varme ideer?
Originalkilde: NASA News Release
