NASA вперше видобула чистий кисень з імітованого місячного ґрунту

Дослідники з Космічного центру імені Кеннеді NASA досягли важливого прориву у підготовці до довготривалої присутності людини на Місяці. Вперше в історії їм вдалося видобути молекулярний кисень у промислових масштабах з імітованого місячного ґрунту в лабораторії Swamp Works.

Команда науковців NASA об'єднала зусилля з компанією Lunar Resources Inc. (LUNAR) з Х'юстона для проведення електролізу розплавленого реголіту. У дослідженні використовувався спеціальний реактор для видобутку ресурсів LR-1, розроблений компанією LUNAR, та вакуумна камера NASA.

«Це перший випадок, коли NASA отримала молекулярний кисень за допомогою цього процесу», — зазначила керівниця проєкту з електролізу розплавленого реголіту в Космічному центрі імені Кеннеді, докторка Енні Маєр. За її словами, процес нагрівання реактора можна порівняти з використанням складного кухонного казана: «Коли кришка закрита, ми фактично спостерігаємо за виділенням газоподібних продуктів».

Під час випробувань вакуумна камера відтворювала умови місячної поверхні. У реакторі нагріли близько 25 кілограмів імітованого реголіту до температури 1700 градусів Цельсія до повного розплавлення. Після цього через розплавлений реголіт пропустили електричний струм, що дозволило відокремити газоподібний кисень від металів, які містяться в ґрунті. Отриманий молекулярний кисень зібрали для подальшого вивчення.

Кисень, видобутий на Місяці, може використовуватися не лише для дихання астронавтів. Він також потрібен як паливо для місячних посадкових модулів NASA та створення важливої інфраструктури. Такий підхід до використання місцевих ресурсів (ISRU) значно зменшує витрати на дослідження далекого космосу, оскільки скорочує кількість необхідних поставок з Землі.

Після вдосконалення процесу на Землі, реактор та його підсистеми можуть бути доставлені на Місяць під час майбутніх місій. Місячні роботи-розвідники, подібні до Pilot Excavator NASA, зможуть автономно збирати реголіт і доставляти його до реакторної системи для розділення на метали та кисень.

«Цей унікальний хімічний процес дозволяє отримати окисник, який становить половину паливної суміші, а також важливі метали для виробництва сонячних панелей, які можуть забезпечувати енергією цілі місячні бази», — пояснив Еван Белл, провідний спеціаліст з механічних конструкцій та мехатроніки в Космічному центрі імені Кеннеді.

Аналіз даних після випробувань допоможе командам NASA та LUNAR краще зрозуміти теплові та хімічні особливості роботи повномасштабних реакторів для електролізу розплавленого реголіту на місячній поверхні. Вакуумну камеру та реактор також можна модифікувати для відтворення умов інших місячних локацій та навіть марсіанського середовища для подальших випробувань.

Дослідники Космічного центру імені Кеннеді почали розробляти та випробовувати реактори для електролізу розплавленого реголіту ще на початку 1990-х років. Лабораторія Swamp Works є навчально-практичним середовищем, де ідеї проходять шлях від розробки до практичного застосування для потреб космічних досліджень та користі всього людства. З 2019 по 2023 рік у Swamp Works розробили експериментальний реактор для роботи у вакуумних умовах під назвою GaLORE (Gaseous Lunar Oxygen from Regolith Electrolysis). У 2023 році науковці Космічного центру імені Джонсона в Х'юстоні провели подібні випробування, видаляючи монооксид вуглецю з імітованого місячного реголіту у вакуумній камері.

«Ми завжди кажемо, що Космічний центр імені Кеннеді — це головний космодром Землі, і цей прорив в електролізі розплавленого реголіту — ще один аспект нашого піонерства у забезпеченні можливостей космодрому на Місяці, Марсі та за їх межами», — підкреслив Белл.

Програми з досліджень та технологій NASA, відповідні лабораторії та дослідницькі установи розробляють технології, які уможливлять дослідження далекого космосу людиною. Проєкт фінансувала програма Game Changing Development, якою керує Директорат космічних технологічних місій NASA.