عدسة تركيز لإنتاج الأكسجين و سبيكة من غرفة مليئة بالفراغ. اضغط للتكبير
عندما يعود رواد الفضاء إلى القمر ، لاستكشاف وبناء قاعدة قمرية في نهاية المطاف ، سيحتاجون إلى الأكسجين ... والكثير منه. يستخدم الباحثون في وكالة ناسا تقنية تسمى الانحلال الحراري الفراغي ، حيث يتم تسخين ريجوليث حتى يطلق الأكسجين. تم تركيز الضوء من الشمس بواسطة عدسة لتسخين التربة القمرية إلى 2500 درجة مئوية. تم تحويل ما يصل إلى 20 ٪ من التربة إلى أكسجين مجاني ، ويمكن استخدام الخبث المتبقي للطوب أو الحماية من الإشعاع أو الرصيف.
وأشار رواد الفضاء أبولو على القمر إلى أن المشكلة المبكرة والمستمرة كانت الغبار. وصلت إلى كل مكان ، بما في ذلك في رئتيهم. من الغريب أن يكون ذلك هو المكان الذي يحصل فيه مستكشفي القمر في المستقبل على أنفاسهم التالية من الهواء: طبقة التربة المغبرة من القمر تبلغ نصف الأكسجين تقريبًا.
الحيلة تستخرجها.
يقول إريك كارديف من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا: "كل ما عليك فعله هو تبخير الأشياء". يقود أحد الفرق العديدة التي تطور طرقًا لتوفير الأكسجين لرواد الفضاء الذي سيحتاجونه على القمر والمريخ. (انظر رؤية استكشاف الفضاء).
التربة القمرية غنية بالأكاسيد. ويقول كارديف إن أكثرها شيوعًا هو ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) ، "مثل رمال الشاطئ". وفيرة أيضا هي أكاسيد الكالسيوم (CaO) والحديد (FeO) والمغنيسيوم (MgO). اجمع كل الأوكسجين: 43٪ من كتلة التربة القمرية عبارة عن الأكسجين.
تعمل كارديف على تقنية تسخن التربة القمرية حتى تطلق الأكسجين. يشرح قائلاً: "إنه جانب بسيط من الكيمياء". "أي مادة تتفتت إلى ذرات إذا صنعت ساخنة بما يكفي." تسمى هذه التقنية التحلل الحراري الفراغي - البيرو يعني "النار" ، التحلل يعني "الانفصال".
يوضح كارديف: "هناك عدد من العوامل التي تجعل الانحلال الحراري أكثر جاذبية من التقنيات الأخرى". "لا يتطلب الأمر إحضار مواد خام من الأرض ، وليس عليك التنقيب عن معدن معين." ما عليك سوى جمع ما على الأرض واستخدام الحرارة.
في دليل على المبدأ ، استخدم كارديف وفريقه عدسة لتركيز ضوء الشمس في غرفة فراغ صغيرة وسخّن 10 غرامات من تربة القمر المحاكاة إلى حوالي 2500 درجة مئوية. وشملت عينات الاختبار ilmenite و Minnesota Lunar Simulant ، أو MLS-1a. Ilmenite هو خام الحديد / التيتانيوم الذي تشترك فيه الأرض والقمر. يتكون MLS-1a من البازلت البالغ عمره مليار عام والموجود على الشاطئ الشمالي لبحيرة سوبيريور ومخلوط بجزيئات زجاجية تحاكي تكوين التربة القمرية. التربة القمرية الفعلية ذات قيمة عالية جدًا لمثل هذه الأبحاث الآن.
ويقدر كارديف في اختباراتهم ، "تم تحويل ما يصل إلى 20 في المائة من التربة المحاكاة إلى أكسجين مجاني".
ما يتبقى هو "الخبث" ، وهو مادة قليلة الأكسجين ومعدنية للغاية وغالبًا زجاجية. تعمل كارديف مع زملائها في مركز أبحاث لانغلي التابع لوكالة ناسا لمعرفة كيفية تشكيل الخبث في منتجات مفيدة مثل الحماية من الإشعاع والطوب وقطع الغيار أو حتى الرصيف.
الخطوة التالية: زيادة الكفاءة. "في شهر مايو ، سنجري اختبارات في درجات حرارة منخفضة ، مع فراغات أكثر صعوبة". ويوضح أنه في الفراغ الصلب يمكن استخراج الأكسجين بطاقة أقل. كان اختبار كارديف الأول عند 1 / 1،000 Torr. هذا أرق بمقدار 760.000 مرة من ضغط مستوى سطح البحر على الأرض (760 Torr). عند مليون جزء من تور - ألف مرة أخرى أرق - "تنخفض درجات الحرارة المطلوبة بشكل كبير."
كارديف ليست وحدها في هذا المسعى. يعمل فريق بقيادة مارك برجرين من رواد الفضاء في ليكوود ، كولورادو ، على نظام يحصد الأكسجين عن طريق تعريض التربة القمرية لأول أكسيد الكربون. في أحد المظاهرات ، استخرجوا 15 كيلوجرامًا من الأكسجين من 100 كيلوجرام من محاكاة القمر - وهي كفاءة مماثلة لتقنية الانحلال الحراري في كارديف: المزيد.
ل. يعمل Grimmett of Pratt & Whitney Rocketdyne في Canoga Park، CA على التحليل الكهربائي لماغما. يذوب MLS-1 عند حوالي 1400 درجة. C ، فهي تشبه الصهارة من البركان ، وتستخدم تيارًا كهربائيًا لتحرير الأكسجين: المزيد.
أخيرًا ، ترعى وكالة ناسا ومعهد فلوريدا لأبحاث الفضاء ، من خلال تحدي الذكرى المئوية لناسا ، MoonROx ، مسابقة Moon Regolith Oxygen المنافسة. تذهب جائزة بقيمة 250.000 دولار للفريق الذي يمكنه استخراج 5 كجم من الأكسجين القابل للتنفس من جهاز محاكاة القمر JSC-1 في 8 ساعات فقط.
تنتهي المنافسة في 1 يونيو 2008 ، لكن التحدي المتمثل في العيش على كواكب أخرى سيستمر لأجيال.
حصلت على أي أفكار ساخنة؟
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة ناسا
