En fokuserende linse til at producere ilt og snegle fra et vakuum, moondust fyldt kammer. Klik for at forstørre
Når astronauter vender tilbage til Månen for at udforske og til sidst opbygge en månebase, har de brug for ilt… og masser af det. NASA-forskere bruger en teknik kaldet vakuumpyrolyse, hvor regolitten opvarmes, indtil den frigiver ilt. Lys fra solen blev fokuseret af en linse til at opvarme månens jord til 2.500 grader C. Så meget som 20% af jorden blev omdannet til frit ilt, og den resterende slagge kunne bruges til mursten, strålingsafskærmning eller fortov.
Et tidligt, vedvarende problem, der bemærkes af Apollo-astronauterne på Månen, var støv. Det kom overalt, inklusive i deres lunger. Mærkeligt nok er det måske, hvor fremtidige Månefolkere får deres næste luft i ånden: Månens støvede jordlag er næsten halv ilt.
Tricket er at trække det ud.
”Alt hvad du skal gøre er at fordampe tingene,” siger Eric Cardiff fra NASA's Goddard Space Flight Center. Han leder et af flere hold, der udvikler måder at levere astronauter ilt, de har brug for på Månen og Mars. (Se Vision for Space Exploration.)
Månen er rig på oxider. Det mest almindelige er siliciumdioxid (SiO2), "som strandsand," siger Cardiff. Også rigelige er oxider af calcium (CaO), jern (FeO) og magnesium (MgO). Tilføj alle O'erne: 43% af massen af månens jord er ilt.
Cardiff arbejder på en teknik, der opvarmer månefjord, indtil de frigiver ilt. ”Det er et simpelt aspekt af kemi,” forklarer han. ”Ethvert materiale smuldrer ned i atomer, hvis det gøres varmt nok.” Teknikken kaldes vakuumpyrolyse - pyro betyder "ild", lysis betyder "at adskille."
”En række faktorer gør pyrolyse mere attraktiv end andre teknikker,” forklarer Cardiff. "Det kræver, at der ikke bringes råvarer fra Jorden, og du behøver ikke at se efter et bestemt mineral." Bare scoop op, hvad der er på jorden, og anvend varmen.
Som et bevis på princippet brugte Cardiff og hans team en linse til at fokusere sollys i et lille vakuumkammer og opvarmede 10 gram simuleret månejord til ca. 2.500 grader C. Testprøver inkluderede ilmenite og Minnesota Lunar Simulant eller MLS-1a. Ilmenit er en jern / titanmalm, Jorden og Månen har til fælles. MLS-1a er lavet af en milliarder år gammel basalt, der findes på den nordlige bred af Lake Superior og blandet med glaspartikler, der simulerer månens jordkomposition. Faktisk månejord er for højt værdsat til sådan forskning nu.
I deres test blev "så meget som 20 procent af den simulerede jord omdannet til frit ilt," estimerer Cardiff.
Hvad der er tilbage er "slagge", et meget iltfattigt, meget metallisk, ofte glasagtig materiale. Cardiff samarbejder med kolleger ved NASAs Langley Research Center for at finde ud af, hvordan man forme slagger til nyttige produkter som strålingsafskærmning, mursten, reservedele eller endda fortov.
Det næste trin: øg effektiviteten. "I maj skal vi køre test ved lavere temperaturer med hårdere vakuum." I et hårdt vakuum, forklarer han, kan ilt ekstraheres med mindre strøm. Cardiffs første test var på 1 / 1.000 Torr. Det er 760.000 gange tyndere end pres på havoverfladen på Jorden (760 Torr). Ved en milliontedel af en Torr - endnu tusind gange tyndere - "reduceres de krævede temperaturer markant."
Cardiff er ikke alene i denne søgen. Et team ledet af Mark Berggren fra Pioneer Astronautics i Lakewood, CO, arbejder på et system, der høster ilt ved at udsætte månens jord for kulilte. I en demonstration ekstraherede de 15 kg ilt fra 100 kg månesimulant - en effektivitet, der kan sammenlignes med Cardiffs pyrolyseteknik: mere.
D. L. Grimmett fra Pratt & Whitney Rocketdyne i Canoga Park, Californien, arbejder på magmaelektrolyse. Han smelter MLS-1 ved ca. 1.400 grader. C, så det er som magma fra en vulkan og bruger en elektrisk strøm til at frigøre ilt: mere.
Endelig sponserer NASA og Florida Space Research Institute gennem NASAs Centennial Challenge MoonROx, Moon Regolith Oxygen-konkurrencen. En pris på $ 250.000 til teamet, der kan udvinde 5 kg åndbart ilt fra JSC-1 månesimulant på kun 8 timer.
Konkurrencen lukker 1. juni 2008, men udfordringen med at leve på andre planeter vil vare i generationer.
Har du nogle varme ideer?
Original kilde: NASA News Release
