РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Чем дышать на Луне: Кислород из камня

Кембриджские ученые создали реактор, способный добывать кислород из лунного грунта. Эта технология может оказаться ключевой для будущего освоения нашего спутника.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Какими бы ни были наши планы по освоению Луны — использовать ее для добычи полезных ресурсов, как научную базу, как промежуточную площадку для стартов к более далеким объектам — будущие обитатели лунной базы нуждаются в воздухе для дыхания.

Однако доставлять туда необходимые количества кислорода (который, к тому же, может понадобиться и как компонент ракетного топлива) слишком хлопотно и дорого. По оценке специалистов, отправить килограмм на Луну стоит 100 тыс. долларов. Немудрено, что ученые изыскивают все возможные пути для того, чтобы база могла вырабатывать максимум необходимого прямо на месте — об этих проектах и планах мы писали в заметке «Лунная архитектура».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Поиски технологий для выделения кислорода из лунной породы (реголита) ведутся уже не первый год. В 2005 г. NASA объявило о 250-тысячном вознаграждении для команды, которая найдет способ извлечь хотя бы 5 кг кислорода из симулированного лунного грунта за 8 часов. Победителей не нашлось, и несколько лет спустя сумма приза увеличилась до 1 млн долларов — но и тогда никто не сумел решить задачу.

Лишь недавно кембриджский химик Дерек Фрей (Derek Fray) и его коллеги рапортовали о том, что у них есть потенциальное решение, созданное на основе электрохимического процесса, созданного той же группой в 2000 г. и предназначенного для получения чистого металла и сплавов из оксидов. Металлические оксиды, которые в изобилии встречаются в реголите, используются при этом в качестве катода, а роль анода выполняет углерод. Оба электрода погружаются в расплав электролита (хлорида кальция, который становится жидким примерно при 800°C).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ток, текущий через систему, отрывает атомы кислорода от молекул оксида и переводит их в раствор. Обладая отрицательным зарядом, здесь они двигаются к положительному аноду и отдают лишние электроны, реагируя с углеродом и выделяя диоксид углерода (углекислый газ). Разумеется, что при этом анод постепенно деградирует — зато на катоде остается чистый металл.

Задача Фрея и его группы состояла в том, чтобы научиться получать на аноде не углекислый газ, а чистый кислород. Для этого они решили использовать электрод не из углерода, а из куда более инертного вещества — титаната кальция. Сам по себе он является довольно плохим проводником электричества, но если добавить в него немного рутената кальция, эта проблема снимается. Такая смесь позволила ученым получить материал для анода, который хорошо проводит ток и, в общем-то, не подвержен эрозии при использовании в процессе электролиза. После эксперимента, в котором реакция на нем проходила непрерывно 150 часов, они подсчитали, что анод будет даже при непрерывной работе «худеть» на считанные сантиметры в год.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В своих экспериментах ученые использовали симулированный реголит JSC-1, который создан и производится по заказу NASA. И они оценили, что три таких электрохимических «реактора» (каждый примерно метр в высоту) смогут вырабатывать из него тонну кислорода в год. При этом на получение этого количества газа будет уходить 3 тонны реголита — почти 100% содержащегося в нем кислорода переходит в газ.

Не стоит думать, что для нагрева раствора и работы аппарата потребуются огромные запасы энергии. Если использовать эффективную термоизоляцию, тройка реакторов потребует всего 4,5 КВт, что им вполне могут обеспечить установленные тут же солнечные батареи, не говоря уж о ядерном мини-реакторе, который, по некоторым планам, тоже будет установлен на Луне.

Дерек Фрей заявляет, что при необходимом финансировании (ученый называет цифру в 16,5 млн долларов) он готов собрать полноценный прототип устройства с дистанционным управлением.

herli001
herli001 28 Августа 2009, 12:08
Если эта установка реально будет работать, то это станет изобретением вселенского масштаба, ведь это позволит выделять кислород из грунта любой планеты состояшей из такового, так что можно вполне считать это изобретение началом эры полетов людей к другим планетам !
Алексей Акатов
Алексей Акатов 17 Ноября 2018, 20:19
Воздуха на Луне нет. Температура поверхности известна (точнее её перепад). На глубине около одного метра температура лунного реголита не претерпевает существенных изменений. Таким образом,  если засыпать базу метровым слоем реголита,  то не только температура будет в норме, но и эффективная защита от микрометеоритов получится, и от радиации. И в реголите растения будут себя прекрасно "чувствовать",  если его удобрять конечно.
Алексей Акатов
Алексей Акатов 17 Ноября 2018, 20:05
Растения можно использовать для поддержания уровня кислорода,  т.е. для круговорота кислорода внутри базы,  а не для получения.
Максим Серебров
Максим Серебров 14 Августа 2018, 04:14
Лунный грунт пригоден для выращивания
dm1tri1
dm1tri1 22 Августа 2009, 12:08
Каменчуков Юрий Викторович: а не проще для выработка кислорода в дыхательных целях использовать растения? температура воздуха на Луне тебе известна? там никакое растение не сможет расти, а почва, ее там вообще нет.
sham-44ld
sham-44ld 18 Августа 2009, 14:08
Может всё-таки электроды погружают в расплав хлорида кальция, а не раствор?
Алексей Акатов
Алексей Акатов 17 Ноября 2018, 17:50
Кислород это 80 - 90 процентный компонент реактивного топлива по массе. Если для доставки того же килограмма золота использовать лунный кислород,  а не земной,  то стоимость его доставки будет на порядок ниже,  чем его стоимость в 32.000 долларов. Нам не нужна промежуточная база для полетов к планетам? Всё топливо с Земли подымать? Недешёвый будет полет!! Ядерные двигатели запрещено использовать в околоземном пространстве. А с окололунной орбиты я думаю проблем не будет стартовать в глубокий космос на корабле с ядерным двигателем или ионниками, использующими бортовую ядерную электростанцию. А до Луны если лететь на Лунном кислороде это ещё бонус (к Земле его можно ионниками доставлять без проблем, которые кстати тоже совсем недавно запустили на кислороде вместо ксенона).  И потом, как нам развивать космическую промышленность и энергетику, для предотвращения экологической катастрофы на Земле? Как строить систему защиты Земли от астероидов? Как строить поселения в космосе и звездолёты? Всё сырьё с Земли подымать? Или нам не нужна экспансия в космос? Так и будем сидеть ждать, когда нам на головы финиш прилетит?
kc2.pochta
kc2.pochta 13 Августа 2009, 22:08
"так что заражения вселенной удастся избежать" - ну удастса только завтра-послезавтра а через сотню лет неудастса , да и луна какбы не другая планета а наша родная можно сказать "планета" точнее ее бывшая судя по утверждениям часть , гордо кружащяя вокруг нас да и врядли там офисы строить будут , максимум реактор, бараки, танковый завод ... тьфу телескоп и еще чегонить научного немного
rroommaann
rroommaann 13 Августа 2009, 18:08
это неотвратимо...мы колонизируем луну.....
ilyanau
ilyanau 13 Августа 2009, 08:08
интересно, насколько это все окажется жизнеспособно?
Загрузка статьи...