Artemis 1 został wycofany z eksploatacji – i jesteśmy o krok bliżej wykorzystania pyłu księżycowego do budowy w kosmosie

NASA właśnie wystrzeliła swoją pierwszą rakietę programie Artemidaktóra m.in. przeprowadzi eksperymenty naukowe w celu wydobycia minerału na Księżycu.

W ostatnich latach, liczba firm Organizacje zintensyfikowały wysiłki w celu stworzenia technologii na Księżycu. Ale pracuj przestrzeń kosmiczna Kosztowny. Wyślij tylko jeden kilogram materiału na Księżyc może kosztować 1,2 mln USD (1,89 mln AUD).

Co by było, gdybyśmy mogli zaoszczędzić pieniądze, korzystając z zasobów, które już mamy? Ten proces nazywa się wykorzystaniem zasobów in situ i właśnie to starają się osiągnąć badacze z dziedziny astrometalurgii.

Dlaczego księżyc?

Księżyc ma niesamowity potencjał dla przyszłej eksploracji kosmosu. Jego grawitacja jest jedną szóstą grawitacji ziemskiej, co znacznie ułatwia przenoszenie rzeczy z Księżyca na orbitę Ziemi niż na orbitę Ziemi Lataj nimi prosto z ziemi! A w branży, w której każdy kilogram kosztuje fortunę, możliwość zaoszczędzenia pieniędzy jest bardzo atrakcyjna.

Chociaż ludzie patrzyli na wytwarzanie tlenu i Paliwo rakietowe w kosmosie od dziesięcioleciprogram Artemis po raz pierwszy mamy solidne plany wykorzystania go metal w kosmosie.

liczba firm Szukam wydobywania minerałów i tlenu z księżycowego brudu. Na początku będą to demonstracje, ale ostatecznie księżycowy metal stanie się realną opcją do budowania w kosmosie.

Jako badacz w tej dziedzinie przewiduję, że za około 10 do 20 lat będziemy w stanie wydobyć minerały z Księżyca i potencjalnie wykorzystać je do budowy dużych struktur w kosmosie. Dokładnie tak Co Czy uda nam się wydobyć? A jak to zrobimy?

Co tam jest?

Na Księżycu istnieją dwa główne regiony geologiczne, które można zobaczyć w bezchmurną noc. Ciemne obszary nazywane są maria i mają wyższe stężenie żelaza i tytanu. Jasne obszary nazywane są terrae (lub terrae) i zawierają więcej aluminium.

Ogólnie rzecz biorąc, brud i skały na Księżycu zawierają krzem, tlen, aluminium, żelazo, wapń, magnez, tytan, sód, potas i mangan. To może brzmieć jak kęs, ale nie ma z czego wybierać. Istnieje kilka innych pierwiastków śladowych, ale zajmowanie się nimi to rozmowa na inny dzień.

Znamy metale takie jak żelazo, aluminium i tytan Przydatne w budownictwie. Ale co z innymi?

Cóż, okazuje się, że kiedy masz ograniczone możliwości (alternatywą jest wydanie małej fortuny), naukowcy mogą wykazać się kreatywnością. Do wykonania możemy użyć silikonu Panele słoneczne, który może być głównym źródłem energii elektrycznej na Księżycu. Możemy użyć magnezu, manganu i chromu do wytworzenia z nim stopów metali ciekawe właściwościSód i potas czynniki chłodnicze.

Istnieją również badania dotyczące wykorzystania metali reaktywnych (aluminium, żelazo, magnez, tytan, krzem i wapń) jako formy baterii lub „nośnik energiiJeśli naprawdę potrzebujemy, możemy nawet użyć ich jako formy brył Paliwo rakietowe.

Mamy więc możliwości, jeśli chodzi o pozyskiwanie i wykorzystywanie minerałów na Księżycu. Ale jak się do nich dostać?

Jak działa ekstrakcja?

Podczas gdy księżyc ma obfitość minerałów, są one związane w skałach jako tlenki – minerały i tlen sklejone razem. W tym miejscu pojawia się astrometalurgia, która jest po prostu badaniem wydobywania minerałów ze skał kosmicznych.

Mineralogowie stosują różne metody oddzielania minerałów i tlenu od skał. Niektóre z najczęstszych metod ekstrakcji wykorzystują chemikalia, takie jak wodór i węgiel.

niektórzy lubią „separację elektrolityczną” Używaj czystej energii elektrycznejnatomiast najbardziej nowatorskie rozwiązania to m.in Skały są całkowicie odparowane robić metal. Jeśli interesuje Cię pełny zestaw astrometalurgii Księżyca, możesz o tym przeczytać na stronie Jedna z moich prac naukowych.

Niezależnie od zastosowanej metody wydobywanie i przetwarzanie minerałów w kosmosie wiąże się z wieloma wyzwaniami.

Niektóre wyzwania są jasne. Stosunkowo słaba grawitacja Księżyca oznacza, że ​​przyczepność w zasadzie nie istnieje, a kopanie w ziemi, tak jak robimy to na Ziemi, nie wchodzi w grę. Badacze Działa na Te problemy.

Brakuje również ważnych zasobów, takich jak woda, która jest często wykorzystywana w mineralogii na Ziemi.

Istnieją inne, bardziej specjalistyczne wyzwania. Na przykład dzień księżycowy trwa 28 dni ziemskich. Tak więc przez dwa tygodnie masz dostęp do energii słonecznej i jest całkiem ciepło… ale potem masz dwa tygodnie nocy.

Temperatury również bardzo się wahają, od 120°C w ciągu dnia do -180°C w nocy. Niektóre obszary stale zacienione spadnie poniżej -220 ℃! Nawet gdyby zasoby były wydobywane i przetwarzane zdalnie z ziemi, wiele urządzeń nie wytrzymałoby tych warunków.

To prowadzi nas do czynnika ludzkiego: czy sami ludzie będą tam, aby pomóc w tym wszystkim?

Przeważnie nie. Chociaż w przyszłości wyślemy więcej ludzi na Księżyc, niebezpieczeństwa związane z uderzeniami meteorytów narażony na promieniowanie od słońca i ekstremalne ciepło Oznacza to, że praca ta musi być wykonywana zdalnie. Ale kontrolowanie robotów oddalonych o setki tysięcy kilometrów to także wyzwanie.

Jednak to nie wszystkie złe wieści, ponieważ niektóre z tych czynników możemy faktycznie wykorzystać na naszą korzyść.

Ekstremalna próżnia kosmiczna może zmniejszyć zapotrzebowanie na energię niektórych procesów, ponieważ próżnia pomaga odparowywać materiały w niższych temperaturach (co można sprawdzić, próbując zagotować wodę Na wysokiej górze). Coś podobnego dzieje się ze stopionymi skałami w kosmosie.

I chociaż brak atmosfery na Księżycu sprawia, że ​​nie nadaje się on do zamieszkania, oznacza to również większy dostęp do światła słonecznego. Panele słoneczne i bezpośrednie ogrzewanie słoneczne.

Chociaż dotarcie tam może zająć jeszcze kilka lat, jesteśmy na dobrej drodze do tworzenia rzeczy w kosmosie Księżyc metal. Astronomowie będą uważnie przyglądać się, jak przyszłe misje Artemis wystartują z narzędziami, które to umożliwią.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Przeczytać Oryginalny artykuł.