달은 풍부한 산소와 미네랄을 가지고 있으며 우주를 떠나는 문명에 없어서는 안될 것들입니다. 문제는 그들이 regolith에 함께 갇혀 있다는 것입니다. 이 두 가지를 분리하면 많은 중요한 리소스가 제공되지만이를 분리하는 것은 어려운 문제입니다.
달의 반석은 암초 지역에서 2 미터 (6.5 피트)에서 고원 지역에서 20 미터 (65 피트)까지 다양합니다. 생물학적 및 지질 학적 과정에 의해 표면이 형성되고 형성되는 지구와는 달리, 달의 반석은 크게 충격에 의해 생긴 파쇄 된 파편으로 구성됩니다. 산소와 미네랄은 미네랄 산화물과 충격의 열을 통해 생성 된 유리 입자에 잠겨 있습니다.
산소는 달의 regolith에서 가장 풍부한 원소로, 무게에 의해 regolith의 40-45 %를 차지합니다. 과학자들은 수년 동안 ISRU (In Situ Resource Utilization)를 연구하여 다른 요소와 산소를 분리하는 방법을 찾고 두 가지를 모두 사용하려고 시도했습니다. 일반적으로 많은 양의 에너지가 필요하며 이는 중요한 장벽입니다.
유럽 우주국 (European Space Agency)이 지원하는 새로운 연구는 너무 많은 에너지를 필요로하지 않는 산소 추출 방법을 설명합니다.
글래스고 대학의 연구원 인 Beth Lomax는“이 산소는 매우 귀중한 자원이지만 광물 또는 유리 형태의 산화물로서 물질에 화학적으로 결합되어있어 즉시 사용할 수 없다”고 설명했다. ESA의 네트워킹 및 파트너 이니셔티브를 통해 지원되며 우주 응용 분야에 대한 고급 학술 연구를 활용합니다.
Lomax는 보도 자료에서“이 연구는 우리가 음력 regolith에서 모든 산소를 추출하여 활용할 수 있다는 개념 증명을 제공한다.
추출 방법은 대부분의 사람들이 고등학교에서 배우는 전기 분해에 의존합니다. 그러나이 방법은 용융 염을 전해질로 사용합니다.
Lomax는“이 공정은 용융 염 전기 분해 (melt salt electrolysis)라는 방법을 사용하여 수행되었습니다. “이것은 사실상 모든 산소를 추출 할 수있는 고체 달 regolith 시뮬 런트의 직접적인 분말-분말 가공의 첫 번째 예입니다. 달 산소 추출의 다른 방법은 현저히 낮은 수율을 달성하거나 1600 ° C 이상의 극한 온도에서 regolith를 녹일 것을 요구합니다.”
이 방법은 용융 염화칼슘 염을 전해질로 사용한다. 시뮬레이션 된 regolith는 메쉬 바스켓에 배치되며 모두 950C (1740F)로 가열됩니다.이 온도에서 regolith는 견고하게 유지됩니다. 그런 다음 전류가 공급되고 산소가 추출되어 양극에서 수집됩니다. 다른 추출 방법은 모든 에너지를 1600 C (2900 F)까지 가열해야합니다.
이 방법은 50 시간 동안 96 %의 산소를 추출했다. 그러나 단 15 시간 만에 75 %를 추출 할 수있었습니다. 달의 regolith에는 산소가 풍부하기 때문에 이러한 결과는 유망 해 보입니다.
Lomax는“이 연구는 케임브리지에 기반을 둔 발명가들의 초기 단계부터 FCC 공정을 기반으로하는데, 이는 상용 금속 및 합금 생산을 위해 영국의 Metalysis라는 회사에서 규모를 확대 한 것입니다.
메타 볼릭은 용융 염 전기 분해 방법이 에너지 집약도가 낮기 때문에 정확하게 개발했습니다. 분리 할 물질은 액체 일 필요가 없으므로 더 적은 에너지가 필요합니다. 또한 시스템에서 독성 부산물이 생성되지 않는다고 주장합니다.
글래스고 대학교의 Beth PhD 감독 인 Mark Symes는“우리는이 산업 과정을 달의 맥락으로 해석하기 위해 Metalysis 및 ESA와 협력하고 있으며 결과는 지금까지 매우 유망합니다.
달의 위치에 따라 다양한 미네랄의 가용성이 달라집니다. 달의 자원을 매핑하고 탐색하는 작업이 많이 있습니다.
ESA의 음력 전략 책임자 인 제임스 카펜터 (James Carpenter)는“이 과정을 통해 음력 정착 자들은 연료 및 생명 유지를 위해 산소에 접근 할 수있을뿐만 아니라 현장 제조를위한 다양한 금속 합금을 얻을 수있을 것입니다. 달이 온다.”
SpaceX와 같은 회사에서 개발 한 재사용 가능한 로켓으로 지구의 중력에서 재료를 운반하는 비용이 줄었습니다. 그러나 여전히 비쌉니다. 단일 킬로그램을 달로 운송하는 데 수만 달러가 소요될 수 있습니다. 그 비용은 달 전초 기지 또는 식민지에 대한 현실적인 계획이 재정적으로 막대한 배수가 될 것임을 의미합니다.
연료와 건축을위한 자원을 추출 할 수있는 방법이없고 달에 산소 원이 없으면 인간이 그곳에 어떤 종류의 존재도 할 수 없을 것 같습니다. 이와 같은 기술의 발전은 우주 탐사의 미래에 큰 역할을 할 것입니다.
더:
- 보도 자료 : LUNGO REGOLITH의 산소 및 금속
- 연구 논문 : 달의 반석에서 산소를 동시에 추출하고 금속 합금을 생산하기위한 전기 화학 공정의 실행 가능성 입증
- NASA : 현장 자원 활용
- 우주 잡지 : 태양계에서 수확하는 자원. 현장 자원 활용
