Рано или поздно, люди вернуться на Луну и вернутся на нее основательно, построив долговременные лунные станции. Однако, для освоения ближайшего к Земле небесного тела предстоит решить огромный объем задач, среди которых снабжение лунных станций необходимым для поддержания жизнедеятельности человека кислородом.
Уже сейчас очевидно, что регулярная доставка кислорода с Земли в необходимых для большой лунной станции объемах попросту невозможна как финансово, так и технически, что поставило перед учеными задачу разработать варианты добычи кислорода прямо на Луне.
Один из таких способов был предложен российскими учеными, предложившими использовать в качестве источника кислорода на Луне лунный реголит.
Химический состав лунного реголита
Исследования показали, что естественным источником кислорода на Луне является покрывающий лунную поверхность реголит, в котором содержится до 40% химически связанного кислород.
Лунный реголит состоит из ильменита, пироксена, оливина и плагиоклаза, поэтому в нем находится большое количество химических веществ, таких как металлы (алюминий, магний, титан, железо и т.д.), кислород и кремний.
Извлечение кислорода из лунного реголита
Существует несколько способов извлечения кислорода из лунного реголита, специалисты Объединенного института высоких температур РАН совместно с коллегами из ПАО «РКК «Энергия» предложили электрохимический метод восстановления кислорода из оксидов реголита кислорода, находящихся в твердом состоянии.
Прямое восстановление кислорода протекает за счет электрохимической реакции при температуре 900 градусов, что существенно ниже температуры плавления оксидов железа и титана, благодаря чему обеспечивается минимальный расход материалов.
В земных условиях уже были проведены успешные эксперименты по добычи кислорода из материалов, аналогичных по своему химическому составу лунному реголиту, однако для подтверждения эффективности планируется провести аналогичные эксперименты в условиях микрогравитации на борту МКС т.к. в отличии от проведенных на Земле экспериментов, в условиях микрогравитации необходимо решить проблему отвода молекулярного кислорода из зоны электрохимической реакции при минимальном значении архимедовой силы.
Ранее в космических полетах уже исследовалось течение жидкостей в температурных полях различной конфигурации. Проведенные эксперименты показали, что даже при небольших градиентах температуры можно обеспечить заметную скорость течения жидкостей в условиях микрогравитации.
Второй подход основывается на возможности транспортировки газа к свободной поверхности электролита за счет наличия градиента силы поверхностного натяжения, зависящего от градиента температуры в объеме электролита. С ростом температуры коэффициент поверхностного натяжения уменьшается, а пузырики газа будут вытесняться в область, где температура выше. Таким образом, можно создать температурное поле, которое обеспечивает движение газа к свободной поверхности электролита.
Предстоящий на борту МКС эксперимент получил название «Лунный реголит», но не зависимо от того, будет ли применен этот метод в будущих лунных станциях, можно с уверенностью говорить о том, что полученные результаты как минимум, можно будет использовать для усовершенствования электрохимических методов получения металлов из оксидов в земной промышленности.
На этой оптимистеческой ноте можно было бы закончить свой рассказ, но если вы не хотите так быстро возвращаться с Луны, то можете прочитать легкую занимательную историю о том, как в 1822 году ученые нашли на луне город, дороги и даже звериные тропы (см. Ссылку).
Ставьте лайк и подписывайтесь на на канал «Прогулки в стратосфере»: история авиации и космонавтики – хорошо, но иногда необходимо заглядывать и в будущее.
