На поверхности Луны достаточно кислорода, чтобы поддерживать жизнь миллиардов людей в течение 100 000 лет

Наряду с достижениями в области освоения космоса, в последнее время мы видим, как много времени и средств вкладывается в технологии, позволяющие эффективно использовать космические ресурсы. И в авангарде этих усилий - фокусировка на поиске наилучшего способа производства кислорода на Луне.

В октябре Австралийское космическое агентство и НАСА подписали соглашение об отправке на Луну ровера австралийского производства в рамках программы Artemis с целью сбора лунных пород, которые в конечном итоге могут стать источником кислорода, пригодного для дыхания на Луне.

Хотя на Луне есть атмосфера, она очень тонкая и состоит в основном из водорода, неона и аргона. Это не та газообразная смесь, которая могла бы поддерживать кислородозависимых млекопитающих, таких как человек.

Тем не менее, кислорода на Луне действительно много. Просто он находится не в газообразной форме. Вместо этого он находится в реголите - слое породы и мелкой пыли, покрывающем поверхность Луны, сообщается в исследовании опубликованном Southern Cross University.

Если бы мы смогли извлечь кислород из реголита, было бы его достаточно для поддержания жизни человека на Луне?

Кислород можно найти во многих минералах в земле вокруг нас. И Луна в основном состоит из тех же пород, которые вы найдете на Земле (хотя и с несколько большим количеством материала, полученного от метеоритов).

На Луне преобладают такие минералы, как кремнезем, алюминий, оксиды железа и магния. Все эти минералы содержат кислород, но не в той форме, которая доступна нашим легким.

На Луне эти минералы существуют в нескольких различных формах, включая твердые породы, пыль, гравий и камни, покрывающие поверхность. Этот материал образовался в результате ударов метеоритов, врезавшихся в лунную поверхность на протяжении бесчисленных тысячелетий.

Некоторые люди называют поверхностный слой Луны лунной "почвой", но я, как почвовед, не решаюсь использовать этот термин. Почва в том виде, в котором мы ее знаем, - это довольно волшебная вещь, которая встречается только на Земле. Она была создана огромным количеством организмов, работавших над материнским материалом почвы - реголитом, полученным из твердых горных пород - в течение миллионов лет.

В результате образовалась матрица минералов, которых не было в исходных породах. Земной грунт обладает замечательными физическими, химическими и биологическими характеристиками. Между тем, материалы на поверхности Луны - это, по сути, реголит в его первоначальной, нетронутой форме.

Лунный реголит состоит примерно на 45 процентов из кислорода. Но этот кислород прочно связан с вышеупомянутыми минералами. Для того чтобы разорвать эти прочные связи, нам необходимо приложить энергию.

Вы можете быть знакомы с этим, если знаете об электролизе. На Земле этот процесс широко используется в производстве, например, для получения алюминия. Электрический ток пропускается через жидкую форму оксида алюминия (обычно называемого глиноземом) через электроды, чтобы отделить алюминий от кислорода.

В этом случае кислород получается как побочный продукт. На Луне кислород будет основным продуктом, а извлеченный алюминий (или другой металл) - потенциально полезным побочным продуктом.

Это довольно простой процесс, но есть одна загвоздка: он очень энергоемкий. Чтобы быть устойчивым, он должен поддерживаться солнечной энергией или другими источниками энергии, доступными на Луне.

Для извлечения кислорода из реголита также потребуется значительное промышленное оборудование. Сначала нужно будет перевести твердый оксид металла в жидкую форму, либо с помощью тепла, либо тепла в сочетании с растворителями или электролитами.

У нас есть технология, позволяющая сделать это на Земле, но перемещение этого оборудования на Луну и получение энергии, достаточной для его работы, будет сложной задачей.

В начале этого года бельгийская компания Space Applications Services объявила о строительстве трех экспериментальных реакторов для усовершенствования процесса получения кислорода путем электролиза. Они рассчитывают отправить технологию на Луну к 2025 году в рамках миссии Европейского космического агентства по использованию ресурсов на месте (ISRU).

И все же, когда нам удастся осуществить задуманное, сколько кислорода на самом деле может дать Луна? Как выяснилось, довольно много.

Если игнорировать кислород, связанный в более глубоких твердых породах Луны, и рассматривать только реголит, который легко доступен на поверхности, то можно сделать некоторые оценки.

Каждый кубический метр лунного реголита содержит в среднем 1,4 тонны минералов, включая около 630 килограммов кислорода. По данным НАСА, человеку для выживания необходимо вдыхать около 800 граммов кислорода в день. Таким образом, 630 кг кислорода позволят человеку прожить около двух лет (или чуть больше).

Теперь предположим, что средняя глубина реголита на Луне составляет около 10 метров, и что мы можем извлечь из него весь кислород.

Это означает, что верхние 10 метров поверхности Луны обеспечат достаточное количество кислорода для жизни всех 8 миллиардов людей на Земле в течение примерно 100 000 лет.

Это также зависит от того, насколько эффективно нам удастся извлечь и использовать кислород. Тем не менее, эта цифра просто поразительна!