月亮对于人类来说,是一个非常荒凉的地方。一切都是干燥而尘土飞扬的,我们没有呼吸的气氛。但是有一堆氧气:月球表面上的碎屑和碎石的易月 - 碎石 - 装有它。现在,科学家已经弄清楚了如何将其弄清楚。
该过程也不会产生浪费。一方面,您会得到一堆氧气。另一方面,它与之结合的一堆金属合金。这两者在任何未来的月球基地或殖民地上都非常有用。
由于Regolith样本从以前的月球任务中返回,我们知道那里的氧气确实很丰富。重岩的重量为40%至45%的是氧 - 到目前为止,重量最丰富的成分。
只有一个大问题。
“这种氧气是一种极为宝贵的资源,但是它在材料中以矿物或玻璃的形式在材料中被化学结合,因此无法立即使用,”化学家贝丝·洛马克斯(Beth Lomax)说来自苏格兰格拉斯哥大学。
(左)和(右)提取氧气之前(左)尘埃。 (贝丝·洛马克斯/格拉斯哥大学)
这些样品太有价值了,无法直接进行实验,但是拥有它们意味着我们可以使用陆地材料精确地重现它们的一致性。这个“假”月球被称为Lunar Regolith Simulant,Lomax和她的团队将其用于研究。
以前曾尝试从月球岩石中提取氧气,例如使用氢氧化铁的化学还原以产生水,然后进行电解以将氢与水中的氧气分开。或与甲烷代替氢的类似过程。
但是,这些技术要么是低收益,过于复杂的,要么太热,需要这种极端温度,以至于雷果石实际上融化了。
Lomax及其同事跳过了化学还原步骤,并直接去了粉状粉状粉状的电解。
“加工是使用一种称为熔融盐电解的方法进行的。这是固体月球岩石模拟剂的直接粉末对粉末处理的第一个例子,该粉末可以提取几乎所有的氧气,''Lomax解释了。
“月球氧气提取的替代方法的产量明显降低,或者要求雷果石以超过1,600摄氏度(2,900 F)的极端温度融化。”
首先,将岩石放在网状衬里的篮子里。添加氯化钙 - 电解质 - 并将混合物加热至950摄氏度,这种温度不会融化材料。然后,应用电流。这将氧气提取,并将盐迁移到阳极,在那里很容易将其除去。
(Lomax等,《行星和太空科学》,2019年)
在Regolith样品中提取结合的氧气的96%大约花了大约50个小时,但在最初的15小时内提升了75%的氧气。在OFF-GA中检测到样品中总氧气的三分之一,其余的丢失,但这仍然是先前技术的产量的巨大改善。
此外,留下的金属是可用的 - 第一次使用月球氧气提取技术产生了这一结果。
“这是首次成功演示固态粉末对粉红色模拟加工,该加工产生金属合金作为产品,”研究人员在论文中写道。
“此外,各种合金阶段的明确分离以及其他金属组件的明显耗竭引入了金属/合金分离的令人兴奋的潜力无形子月球雷果。”
副产品中有三个主要合金基,有时还混合了少量的其他金属:铁铝,铁 - 硅和钙 - 硅铝铝。
这一发现意味着该技术仍然可能是有价值的,即使事实证明可以从中提取氧气可疑的水冰储备在月球上。
“这一过程将使月球定居者获得燃料和生命支持的氧气,以及多种金属合金用于现场制造,”ESA Lunar战略官James Carpenter说。
该研究已发表在行星和太空科学。