Получение кислорода из лунного грунта.

«Все, что вам следует сделать – это перевести лунный грунт в пар», - говорит Эрик Кардиф (Eric Cardiff) из центра космических полетов Годдарда (NASA Goddard Space Flight Center). Кардиф является руководителем одной из групп, нацеленных на разработку метода по обеспечению астронавтов кислородом на Луне и Марсе.

Особенность лунного грунта заключается в том, что он богат оксидами. Наиболее распространенным является диоксид кремния (SiO2). Также здесь присутствуют в больших количествах оксиды кальция (CaO), железа (FeO) и магния (MgO). Если учесть все оксиды, то содержание кислорода в лунной почве будет составлять 43%.

Группа Кардифа разрабатывает методику по нагреву лунного грунта, во время которого как раз и выделяется кислород. «Это очень простая химия. – поясняет он. – Любое вещество распадается на атомы при интенсивном нагреве». Подобная методика называется вакуумным пиролизом. «Определенные аспекты делают эту методику более привлекательной по сравнению с остальными. – объясняет Кардиф. – Главным образом, вам не нужно везти никакое исходное вещество с Земли. Кроме того, нет необходимости в поиске какого-то определенного минерала. Все, что нужно – это собрать немного грунта и нагреть его».

В качестве иллюстрации метода группа Кардифа использовала линзы для фокусировки солнечного света в маленькую вакуумную камеру, нагревая в ней 10 граммов смоделированного лунного грунта до температуры в 2500 градусов Цельсия (см. фото). В качестве основы для такого грунта брался ильменит и так называемый MLS-1a, состоящий из смеси базальта с частицами стекла.

установка для плавления лунного грунта

установка для плавления лунного грунта

Как говорит Кардиф, «во время экспериментов около 20% вещества выделило кислород». Остающийся шлак является стекловидным веществом с низким содержанием кислорода (см. фото). Кардиф сотрудничает с коллегами из исследовательского центра Ленгли (NASA Langley Research Center) для того, чтобы разработать пути по приданию этому шлаку нужной формы – щитов для защиты от излучения, кирпичей и даже дорожных покрытий.

оставшийся после плавления шлак

оставшийся после плавления шлак

Следующим шагом в проводимых экспериментах является увеличение их эффективности. По этому поводу Кардиф говорит следующее: «В мае мы планируем проведение опытов с меньшими температурами, но при более высоком вакууме». Он объясняет, что более глубокий вакуум позволит извлекать кислород при меньших затратах энергии. Так, в первых тестах давление в камере составляло одну тысячную торр (что в 760 тысяч раз меньше атмосферного давления). В новых экспериментах планируется понизить это давление еще в тысячу раз.

Между тем, группа Кардифа не является единственной, которая занимается проблемой извлечения кислорода для лунных жителей. Так, группа Марка Берггрена (Mark Berggren) из Pioneer Astronautics, Колорадо, разрабатывает систему, которая извлекает кислород при действии моноксида углерода на лунный грунт. Во время демонстрации им удалось извлечь 15 кг кислорода из 100 кг смоделированного грунта – эффективность, сравнимая с пиролизом Кардифа. Наконец, Д. Гримметт (D.L. Grimmett) из Pratt & Whitney Rocketdyne, Калифорния, исследует возможности электролиза магмы. Для этого он расплавляет MLS-1 при 1400 градусах Цельсия, а затем пропускает через получившуюся магму электрический ток для высвобождения кислорода.