У жовтні Австралійське космічне агентство і НАСА підписали угоду про відправку лунохода австралійського виробництва на Місяць в рамках програми Artemis з метою збору місячних каменів, які в кінцевому підсумку могли б забезпечити людей на Місяці придатним для дихання киснем.
Хоча у Місяця є атмосфера, вона дуже тонка і складається в основному з водню, неона і аргону. Це не та газова суміш, яка може підтримувати киснезалежних ссавців, таких як люди.
Тим не менш, на Місяці дійсно багато кисень, але не в газоподібній формі. Замість цього він укладений всередині реголіту - шару каменю і дрібного пилу, що покриває поверхню Місяця. Якби можна було витягувати кисень з реголіту, було б цього достатньо для підтримки життя людини на Місяці?
Поширення кисню
Кисень міститься в багатьох мінералах землі навколо нас. А Місяць в основному складається з тих же каменів, які ви знайдете на Землі (хоча і з трохи більшою кількістю матеріалу, отриманого з метеорів).
Мінерали, такі як кремнезем, алюміній, оксиди заліза і магнію, домінують у ландшафті Місяця. Всі ці мінерали містять кисень, але не в тій формі, до якої наші легені можуть отримати доступ.
На Місяці ці мінерали існують в декількох різних формах, включаючи тверді породи, пил, гравій і камені, що покривають поверхню. Цей матеріал утворився в результаті ударів метеоритів об поверхню Місяця протягом незліченних тисячоліть.
Ґрунт на поверхні Місяця - це в основному реголіт в його первісній недоторканій формі.
Одна речовина входить, два виходять
Реголіт Місяця на 45% складається з кисню. Але цей кисень міцно пов'язаний зі згаданими вище мінералами. Щоб розірвати ці міцні узи, потрібно вкласти енергію.
Можливо, в цьому може допомогти електроліз. На Землі цей процес зазвичай використовується у виробництві, наприклад, для виробництва алюмінію. Електричний струм пропускається через рідку форму оксиду алюмінію через електроди, щоб відокремити алюміній від кисню.
У цьому випадку кисень утворюється як побічний продукт. На Місяці кисень буде основним продуктом, а витягнутий алюміній (або інший метал) буде потенційно корисним побічним продуктом.
Це досить простий процес, але є одна заковика: він вимагає великої кількості енергії. Щоб бути стійким, він повинен підтримуватися сонячною енергією або іншими джерелами енергії, доступними на Місяці.
Для вилучення кисню з реголіту також потрібно серйозне промислове обладнання. Спочатку потрібно було б перетворити твердий оксид металу в рідку форму, застосовуючи тепло в поєднанні з розчинниками або електролітами. Є технології, щоб зробити це на Землі, але перемістити цей апарат на Місяць - і виробити достатньо енергії для його роботи - буде складним завданням.
Раніше цього року бельгійський стартап Space Applications Services оголосив про будівництво трьох експериментальних реакторів для поліпшення процесу отримання кисню шляхом електролізу. Вони планують відправити цю технологію на Місяць до 2025 року в рамках місії Європейського космічного агентства з використання ресурсів на місцях (ISRU).
Скільки кисню може дати Місяць?
Проте, якщо це вдасться це здійснити, скільки кисню насправді може дати Місяць? Виявляється, досить багато.
Якщо не враховувати кисень, пов'язаний з більш глибокими твердими породами Місяця - і просто розглянути реголіт, який легко доступний на поверхні - можна зробити деякі оцінки.
Кожен кубічний метр місячного реголіту містить в середньому 1,4 тонни мінералів, у тому числі близько 630 кг кисню. НАСА заявляє, що людям потрібно близько 800 грамів кисню на день, щоб вижити. Таким чином, 630 кг кисню вистачить одній людині приблизно на два роки (або трохи більше).
Тепер припустимо, що середня глибина реголіту на Місяці становить близько десяти метрів, і що можна витягти з нього весь кисень. Це означає, що верхні десять метрів поверхні Місяця будуть забезпечувати достатньо кисню, щоб підтримувати всі вісім мільярдів людей на Землі протягом близько 100.000 років.
Це також залежатиме від того, наскільки ефективно нам вдасться витягти і використовувати кисень. Але тим не менш, це вражаюча цифра.
