Rudenį Australijos kosmoso agentūra ir NASA pasirašė susitarimą dėl Australijos pagaminto marsaeigio siuntimo į Mėnulį pagal „Artemis“ programą, siekiant surinkti Mėnulio uolienas, kurios galiausiai galėtų aprūpinti Mėnulį deguonimi.
Nors Mėnulis turi atmosferą, ji yra labai plona ir daugiausia sudaryta iš vandenilio, neono ir argono. Tai nėra toks dujinis mišinys, kuris galėtų išlaikyti gyvus nuo deguonies priklausomus žinduolius, tokius kaip žmonės.
Beje, Mėnulyje iš tikrųjų yra daug deguonies. Jis tiesiog nėra dujinės formos. Vietoj to, jis yra įstrigęs regolite – uolienų ir smulkių dulkių sluoksnyje, dengiančiame Mėnulio paviršių. Jei galėtume išgauti deguonį iš regolito, ar jo pakaktų palaikyti žmogaus gyvybę Mėnulyje?
Deguonies plotis
Deguonies galima rasti daugelyje mus supančių, žemėje esančių mineralų. O Mėnulis daugiausia sudarytas iš tų pačių uolienų, kurias rasite Žemėje (nors su šiek tiek didesniu kiekiu medžiagos, gautos iš meteorų).
Mineralai, tokie kaip silicio dioksidas, aliuminis, geležies ir magnio oksidai, dominuoja Mėnulio kraštovaizdyje. Visuose šiuose mineraluose yra deguonies, bet ne tokia forma, kuri tiktų mūsų plaučiams.
Mėnulyje šie mineralai yra kelių skirtingų formų, įskaitant kietas uolienas, dulkes, žvyrą ir paviršių dengiančius akmenis. Ši medžiaga susidarė dėl meteoritų, atsitrenkusių į Mėnulio paviršių per daugybę tūkstantmečių, smūgių.
Kai kurie žmonės Mėnulio paviršinį sluoksnį vadina „dirvožemiu“, bet kaip dirvožemio tyrinėtojas aš nesiryžtu vartoti šio termino. Dirvožemis, kaip mes žinome, yra gana magiškas dalykas, kuris egzistuoja tik Žemėje. Jį sukūrė daugybė organizmų, milijonus metų dirbančių su pagrindine dirvožemio medžiaga – regolitu, gautu iš kietos uolienos.
Rezultatas yra mineralų matrica, kurios nebuvo pradinėse uolienose. Žemės dirvožemis pasižymi nepaprastomis fizinėmis, cheminėmis ir biologinėmis savybėmis. Tuo tarpu Mėnulio paviršiaus medžiagos iš esmės yra originalios, nepaliestos formos regolitas.
Viena medžiaga patenka, dvi išeina
Mėnulio regolitą sudaro maždaug 45 proc. deguonies. Tačiau tas deguonis yra glaudžiai susijungęs su aukščiau minėtais mineralais. Norėdami nutraukti tuos tvirtus ryšius, turime įdėti energijos.
Galbūt esate susipažinę su tuo, jei ką nors žinote apie elektrolizę. Žemėje šis procesas dažniausiai naudojamas gamyboje, pavyzdžiui, gaminant aliuminį. Elektros srovė perduodama per skystą aliuminio oksido formą per elektrodus, kad aliuminis būtų atskirtas nuo deguonies.
Šiuo atveju deguonis gaminamas kaip šalutinis produktas. Mėnulyje deguonis būtų pagrindinis produktas, o išgautas aliuminis (ar kitas metalas) būtų potencialiai naudingas šalutinis produktas.
Tai gana paprastas procesas, tačiau yra vienas dalykas – jis reikalauja labai daug energijos. Kad procesas būtų tvarus, jis turėtų būti palaikomas saulės energijos ar kitų Mėnulyje esančių energijos šaltinių.
Norint išgauti deguonį iš regolito, taip pat reikės didelės pramoninės įrangos. Pirmiausia turėtume paversti kietą metalo oksidą į skystą formą, naudojant šilumą arba šilumą kartu su tirpikliais ar elektrolitais. Mes turime technologiją ir galime tai padaryti Žemėje, tačiau perkelti šį aparatą į Mėnulį ir sukurti pakankamai energijos jam paleisti – bus didžiulis iššūkis.
Anksčiau šiais metais Belgijos startuolis „Space Applications Services“ paskelbė statantis tris eksperimentinius reaktorius, kad pagerintų deguonies gamybos elektrolizės būdu procesą. Jie tikisi iki 2025 m. nusiųsti šią technologiją į Mėnulį vykdant Europos kosmoso agentūros išteklių naudojimo savo vietoje (ISRU) misiją.
Kiek deguonies galėtų parūpinti Mėnulis?
Kiek deguonies iš tikrųjų gali suteikti Mėnulis? Na, kaip paaiškėjo, gana daug. Jei nekreipsime dėmesio į deguonį, susietą su gilesnėje Mėnulio kietoje uolienoje esančioje medžiagoje, ir tik atsižvelgsime į regolitą, kuris lengvai pasiekiamas paviršiuje, galime pateikti kai kuriuos skaičius.
Kiekviename kubiniame mėnulio regolito metre vidutiniškai yra 1,4 tonos mineralų, įskaitant apie 630 kilogramų deguonies. NASA teigia, kad žmonėms reikia apie 800 gramų deguonies per dieną, kad išgyventų. Taigi 630 kg deguonies išlaikytų žmogų gyvą maždaug dvejus metus (arba šiek tiek ilgiau).
Tarkime, kad vidutinis regolito gylis Mėnulyje yra apie dešimt metrų ir kad iš jo galime išgauti visą deguonį. Tai reiškia, kad dešimt viršutinių Mėnulio metrų parūpintų pakankamai deguonies, kad išlaikytų gyvus visus aštuonis milijardus žmonių maždaug 100 000 metų.
Tai taip pat priklausys nuo to, kaip efektyviai mums pavyks išgauti ir panaudoti deguonį. Nepaisant to, šis skaičius yra nuostabus!
Žinoma, Žemėje mums tikrai gerai sekasi. Ir turėtume padaryti viską, ką galime, kad apsaugotume mėlynąją planetą – ir ypač jos dirvožemį – kuris ir toliau palaiko visą žemišką gyvybę mums net nesistengiant.
