ดวงจันทร์มีออกซิเจนและแร่ธาตุมากมายสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับอารยธรรมที่ว่างเปล่า ปัญหาคือว่าพวกเขาถูกล็อคเข้าด้วยกันใน regolith การแยกทั้งสองจะให้ความมั่งคั่งของทรัพยากรที่สำคัญ แต่การแยกพวกเขาเป็นปัญหาที่ยากมาก
Regolith ของ Moon นั้นมีความลึกตั้งแต่ 2 เมตร (6.5 ฟุต) ในพื้นที่ที่มีความลึกหรือ 20 เมตร (65 ฟุต) ในพื้นที่ที่สูง ซึ่งแตกต่างจากโลกที่พื้นผิวมีรูปร่างและสร้างขึ้นโดยกระบวนการทางชีวภาพและทางธรณีวิทยาส่วน Regolith ของดวงจันทร์นั้นส่วนใหญ่ประกอบด้วยเศษเสี้ยวที่ถูกทำให้เสียหายและระเบิดของเปลือกโลกที่เกิดจากแรงกระแทก ออกซิเจนและแร่ธาตุถูกขังอยู่ในแร่ออกไซด์และในอนุภาคที่เป็นแก้วซึ่งเกิดจากความร้อนจากแรงกระแทก
ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดใน regolith ของดวงจันทร์คิดเป็นสัดส่วนระหว่าง 40-45% ของ regolith โดยน้ำหนัก นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาในการใช้ประโยชน์จากแหล่งข้อมูล (ISRU) เป็นเวลาหลายปีพยายามหาวิธีการแยกออกซิเจนจากองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อใช้ประโยชน์จากทั้งสองอย่าง โดยปกติแล้วต้องใช้พลังงานจำนวนมากซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญ
งานวิจัยใหม่ที่สนับสนุนโดยองค์การอวกาศยุโรปสรุปวิธีการสกัดออกซิเจนที่ไม่ต้องใช้พลังงานมาก
“ ออกซิเจนนี้เป็นทรัพยากรที่มีค่าอย่างยิ่ง แต่มันถูกผูกไว้ในสารเคมีในรูปของออกไซด์ในรูปของแร่ธาตุหรือแก้วดังนั้นจึงไม่สามารถใช้งานได้ทันที” เบ ธ โลแม็กซ์นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์อธิบาย ได้รับการสนับสนุนผ่านระบบเครือข่ายและการเป็นพันธมิตรของ ESA ควบคุมการวิจัยทางวิชาการขั้นสูงสำหรับการใช้งานด้านอวกาศ
“ งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงแนวความคิดที่พิสูจน์ได้ว่าเราสามารถสกัดและใช้ออกซิเจนทั้งหมดจากดวงจันทร์ regolith โดยปล่อยให้เป็นผลพลอยได้จากโลหะที่มีประโยชน์” โลแม็กซ์กล่าวในการแถลงข่าว
วิธีการสกัดอาศัยกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นสิ่งที่พวกเราส่วนใหญ่เรียนรู้ในโรงเรียนมัธยม แต่วิธีนี้ใช้เกลือหลอมเหลวเป็นอิเล็กโทรไลต์
“ กระบวนการดังกล่าวดำเนินการโดยใช้วิธีที่เรียกว่าการหลอมเกลือด้วยไฟฟ้า” โลแม็กซ์กล่าว “ นี่เป็นตัวอย่างแรกของการประมวลผลแบบผงต่อผงโดยตรงของดวงจันทร์ regulith solid simulant ที่สามารถแยกออกซิเจนได้เกือบทั้งหมด วิธีอื่นในการสกัดออกซิเจนทางจันทรคติให้ได้ผลผลิตที่ต่ำกว่าอย่างมากหรือต้องการ regolith ที่จะละลายด้วยอุณหภูมิสูงถึง 1,600 ° C”
วิธีนี้ใช้เกลือแคลเซียมคลอไรด์ที่หลอมเหลวเป็นอิเล็กโทรไลต์ regolith จำลองวางอยู่ในตะกร้าตาข่ายและมันถูกทำให้ร้อนถึง 950 C (1740 F. ) ที่อุณหภูมินั้น regolith ยังคงแข็ง จากนั้นกระแสจะถูกนำไปใช้และออกซิเจนจะถูกสกัดและรวบรวมที่ขั้วบวก วิธีการสกัดแบบอื่นต้องการความร้อนทุกอย่างที่ 1600 C (2900 F) ซึ่งต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก
วิธีนี้สกัดออกซิเจนได้ 96% ใน 50 ชั่วโมง แต่ในเวลาเพียง 15 ชั่วโมงก็สามารถสกัด 75% เนื่องจากออกซิเจนมีอยู่อย่างมากมายในระบบการจันทรคติผลเหล่านี้จึงดูมีแนวโน้ม
“ งานนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการของ FCC - จากชื่อย่อของนักประดิษฐ์ที่อยู่ใน Cambridge ซึ่งได้รับการปรับขนาดโดย บริษัท ในสหราชอาณาจักรที่ชื่อว่า Metalysis สำหรับการผลิตโลหะเชิงพาณิชย์และการผลิตโลหะผสม” Lomax กล่าว
Metalysis พัฒนาวิธีการหลอมด้วยเกลือหลอมเหลวอย่างแม่นยำเพราะใช้พลังงานน้อยกว่า วัสดุที่จะแยกไม่จำเป็นต้องเป็นของเหลวดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้พลังงานน้อยลง พวกเขายังอ้างว่าระบบของพวกเขาไม่ได้ก่อให้เกิดสารพิษใด ๆ
“ เรากำลังทำงานร่วมกับ Metalysis และ ESA เพื่อแปลกระบวนการทางอุตสาหกรรมนี้เป็นบริบททางจันทรคติและผลลัพธ์ที่ออกมามีความหวังอย่างมาก” มาร์คไซเมสหัวหน้างานปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยเบ ธ กลาสโกว์กล่าว
ความพร้อมใช้งานของแร่ธาตุที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับตำแหน่งบนดวงจันทร์ มีการทำแผนที่และสำรวจทรัพยากรของดวงจันทร์เป็นจำนวนมาก
James Carpenter ความเห็นของเจ้าหน้าที่กลยุทธ์ทางจันทรคติของ ESA:“ กระบวนการนี้จะช่วยให้ผู้ตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์สามารถเข้าถึงออกซิเจนสำหรับเชื้อเพลิงและช่วยชีวิตรวมถึงโลหะผสมที่หลากหลายสำหรับการผลิตในแหล่งกำเนิด - วัตถุดิบที่แน่นอนจะขึ้นอยู่กับสถานที่ ดวงจันทร์พวกเขาลงจอด”
ด้วยจรวดที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้รับการพัฒนาโดย บริษัท อย่าง SpaceX ต้นทุนการขนส่งวัสดุจากแรงโน้มถ่วงของโลกก็ลดลง แต่มันก็ยังมีราคาแพง มันมีค่าใช้จ่ายหลายหมื่นดอลลาร์ในการขนส่งหนึ่งกิโลกรัมไปยังดวงจันทร์ ค่าใช้จ่ายนั่นหมายความว่าแผนการที่เป็นจริงใด ๆ สำหรับด่านหน้าดวงจันทร์หรืออาณานิคมจะเป็นปัญหาทางการเงินครั้งใหญ่
หากไม่มีวิธีการสกัดทรัพยากรสำหรับเชื้อเพลิงและการก่อสร้างและหากไม่มีแหล่งกำเนิดของออกซิเจนบนดวงจันทร์ดูเหมือนว่าไม่น่าเป็นไปได้ที่มนุษย์จะสามารถปรากฏตัวที่นั่นได้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเช่นนี้จะมีบทบาทอย่างมากในอนาคตของการสำรวจอวกาศ
มากกว่า:
- ข่าวประชาสัมพันธ์: ออกซิเจนและโลหะจากระเบียบทางจันทรคติ
- รายงานการวิจัย: การพิสูจน์ความมีชีวิตของกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าสำหรับการสกัดออกซิเจนและการผลิตโลหะผสมจากดวงจันทร์ regolith พร้อมกัน
- นาซ่า: ในสถานการณ์การใช้ทรัพยากร
- นิตยสาร Space: ทรัพยากรการเก็บเกี่ยวจากระบบสุริยะ ในการใช้ทรัพยากรสถานการณ์
