В ътре в гигантска сфера инженерите преглеждаха оборудването си. Пред тях се издигаше сребристо метално приспособление, обвито с разноцветни жици - кутия, която се надяват един ден да произвежда кислород на Луната.
След като екипът напусна сферата, експериментът започна. Подобната на кутия машина сега поглъщаше малки количества прашен реголит - смес от прах и остри песъчинки с химически състав, имитиращ истинската лунна почва.
Скоро този реголит се превърна в глоп. Слой от него се нагрява до температури над 1650 C. И с добавянето на някои реагенти, кислород-съдържащите молекули започнаха да излизат навън.
„Вече сме тествали всичко, което можем на Земята. Следващата стъпка е да отидем на Луната“, казва Брант Уайт, програмен мениджър в частната компания Sierra Space.
Експериментът на Сиера Спейс се развива в космическия център Джонсън на НАСА това лято. Това далеч не е единствената подобна технология, върху която работят изследователите, тъй като те разработват системи, които биха могли да снабдяват астронавтите, живеещи в бъдеща лунна база.
Тези астронавти ще се нуждаят от кислород, за да дишат, но и за да произвеждат ракетно гориво за космическите кораби, които могат да стартират от Луната и да се отправят към по-далечни дестинации - включително Марс.
На обитателите на лунната база може да им е необходим и метал, който може да се добива от сивите прахообразни отломки, които покриват лунната повърхност.
Много зависи от това дали ще успеем да изградим реактори, които да могат да извличат тези ресурси ефективно или не.
How to make oxygen on the moon https://t.co/2Tt7oCNc89
— BBC News (UK) (@BBCNews) January 24, 2025
„Това би могло да спести милиарди долари от разходите за мисиите“, казва Уайт, като обяснява, че алтернативата - да се доставят много кислород и резервен метал на Луната от Земята - би била трудна и скъпа.
За щастие лунният реголит е пълен с метални оксиди. Но докато на Земята науката за извличане на кислород от метални оксиди например е добре позната, на Луната това е много по-трудно. Не на последно място заради условията.
Огромната сферична камера, в която Сиера Спейс проведе тестовете през юли и август тази година, създаде вакуум и симулира лунни температури и налягане.
Компанията твърди, че е трябвало да подобри работата на машината с течение на времето, за да може тя да се справи по-добре с изключително назъбената и абразивна структура на самия реголит.
„Тя попада навсякъде, износва всякакви механизми“, казва Уайт.
А единственото, изключително важно нещо, което не може да се тества на Земята или дори в орбита около нашата планета, е лунната гравитация - която е приблизително една шеста от земната. Възможно е Сиера Спейс да тества системата си на Луната едва през 2028 г. или по-късно, като използва истински реголит в условия на ниска гравитация.
Гравитацията на Луната може да се окаже истински проблем за някои технологии за извличане на кислород, освен ако инженерите не го предвидят, казва Пол Бърк от университета „Джон Хопкинс“.
How to make oxygen on the moon
— Lucas Samuel (@LucasSa54749430) January 24, 2025
By Chris Baraniukhttps://t.co/JhAMIfjjyb pic.twitter.com/EtermQTYSR
През април той и колегите му публикуваха статия, в която подробно описват резултатите от компютърни симулации, които показват как един различен процес на извличане на кислород може да бъде възпрепятстван от сравнително слабата гравитация на Луната. Процесът, който се изследва тук, е електролиза на разтопен реголит, при който се използва електричество за разцепване на лунни минерали, съдържащи кислород, за да се извлече кислородът директно.
Проблемът е, че подобна технология работи чрез образуване на мехурчета кислород на повърхността на електродите дълбоко в самия разтопен реголит.
„Той е с консистенцията, да речем, на мед. Той е много, много вискозен. Тези мехурчета няма да се издигат толкова бързо - и всъщност може да се забави отделянето им от електродите“, казва д-р Бърк.
Може да има начини да се избегне това. Един от тях е да се вибрира устройството за производство на кислород, което може да освободи мехурчетата.
Изключително гладките електроди може да улеснят отделянето на кислородните мехурчета. Д-р Бърк и колегите му работят по подобни идеи.
Технологията на Sierra Space, карботермичен процес, е различна. В техния случай, когато в реголита се образуват мехурчета, съдържащи кислород, те се образуват свободно, а не на повърхността на електрода. Това означава, че има по-малък шанс те да залепнат, казва г-н Уайт.
Подчертавайки значението на кислорода за бъдещите лунни експедиции, д-р Бърк изчислява, че на ден един астронавт би се нуждаел от количеството кислород, съдържащо се в около два или три килограма реголит, в зависимост от физическото състояние и нивото на активност на астронавта.
Системите за поддържане на живота в лунната база обаче вероятно ще рециклират кислорода, издишан от астронавтите. Ако това е така, няма да е необходимо да се преработва толкова много реголит, за да се поддържа живота на лунните жители.
Д-р Бърк допълва, че истинското приложение на технологиите за извличане на кислород е в осигуряването на окислител за ракетните горива, което може да позволи амбициозни космически изследвания.
Очевидно е, че колкото повече ресурси могат да бъдат произведени на Луната, толкова по-добре.
Системата на Сиера Спейс изисква добавянето на известно количество въглерод, въпреки че според фирмата тя може да рециклира по-голямата част от него след всеки цикъл на производство на кислород.
Заедно с колегите си Палак Пател, докторант в Масачузетския технологичен институт, предлага експериментална система за електролиза на разтопен реголит за извличане на кислород и метал от лунната почва.
„Наистина гледаме на това от гледна точка на: „Да се опитаме да сведем до минимум броя на мисиите за презареждане“, казва тя.
При проектирането на своята система г-жа Пател и нейните колеги се занимават с проблема, описан от д-р Бърк: че ниската гравитация може да попречи на отделянето на мехурчетата кислород, които се образуват върху електродите. За да се противопоставят на това, те използват „соникатор“, който взривява мехурчетата със звукови вълни, за да ги отстрани.
Пател казва, че бъдещите машини за добив на ресурси на Луната биха могли да извличат желязо, титан или литий от реголита, например. Тези материали биха могли да помогнат на астронавтите, живеещи на Луната, да изработят 3D-принтирани резервни части за лунната си база или резервни компоненти за повредени космически кораби.
Полезността на лунния реголит не спира дотук. Г-жа Пател отбелязва, че в отделни експерименти тя е разтопила симулиран реголит в твърд, тъмен, подобен на стъкло материал.
Тя и колегите ѝ са открили как да превърнат това вещество в здрави, кухи тухли, които биха могли да бъдат полезни за изграждането на структури на Луната - например внушителен черен монолит. Защо не?
Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase
