Ez az egyszerű ásvány lehet a Hold legnagyobb kincse

A Sierra Space nagy volumenű kísérletet hajtott végre a nyáron a NASA Johnson Űrközpontjában: a tesztek során arra voltak kíváncsiak, hogyan tudnak oxigént felszabadítani a Holdon található regolit kőzetből. Az űrhajósoknak oxigénre lesz szükségük a Hold felszínén a légzéshez, valamint rakéta-üzemanyag előállításához, hogy a Holdról induló űrhajók távolabbi célpontokra, például a Marsra is eljuthassanak. Létfontosságú tehát, hogy olyan anyagot találjanak, amelyből oxigént tudnak gyártani – ez pedig az egész holdfelszínt beborító regolit lehet, amely így az egyik, ha nem a legértékesebb holdi ásvány.

A kísérletek során elérték, hogy a regolit sűrű masszává váljon, egy rétege 1650 Celsius-fok feletti hőmérsékletre hevüljön, és néhány reagens hozzáadásával oxigéntartalmú molekulák szabaduljanak fel. A tudósok szerint a földi kísérleteknek ezzel vége is, a következő megálló maga a Hold. Ehhez viszont állandó Hold-bázisokra lesz szükség, amihez fémek is kellenek, amelyeket akár a Hold felszínét borító, poros, szürke törmelékből is kinyerhetnek. Brant White, a Sierra Space magánvállalat programmenedzsere szerint 

Szerencsére a holdi regolit tele van fémoxidokkal, és bár a fémoxidokból történő oxigénkivonás tudománya a Földön jól ismert, a Holdon ez sokkal nehezebb a körülmények miatt. A hatalmas,gömb alakú kamra, amely a Sierra Space tesztjeinek otthont adott, vákuumot hozott létre, és szimulálta a Hold hőmérsékleti és nyomásviszonyait.

A vállalat elmondása szerint az idők során javítani kellett a gép működését, hogy jobban megbirkózzon a regolit rendkívül éles, koptató textúrájával. „Mindenhová bejut, és mindenféle mechanizmust elhasznál” – mondja White. Az egyetlen kritikus dolog, amit nem lehet a Földön vagy akár a Föld körüli pályán tesztelni, az a holdi gravitáció. Elképzelhető, hogy csak 2028-ban vagy később tudják a Sierra Space-rendszert a Holdon tesztelni, valódi regolittal és alacsony gravitációs körülmények között.

hacsak a mérnökök nem terveznek ennek megfelelően – mondja Paul Burke, a Johns Hopkins Egyetem munkatársa.

Tavaly áprilisban Burke és kollégái publikáltak egy tanulmányt, melyben számítógépes szimulációk eredményeit részletezték. Ezek azt mutatták, hogy a Hold viszonylag gyenge gravitációja akadályozhatja az oxigénkivonás egyes folyamatait. Az itt vizsgált eljárás az úgynevezett olvadtregolit-elektrolízis volt, amelynek során elektromossággal bontják fel az oxigént tartalmazó holdi ásványokat, hogy közvetlenül kivonják az oxigént.

A probléma az, hogy az ilyen technológia az oxigénbuborékok kialakulásán alapul, amelyek az olvadt regolit belsejében lévő elektródák felszínén keletkeznek. „Ezek a buborékok nem fognak olyan gyorsan felemelkedni – sőt, előfordulhat, hogy nem is válnak le az elektródákról” – mondta a kutató. Erre lehetnek megoldások. Az egyik lehetőség az oxigéntermelő gép rezegtetése, ami segíthet a buborékokat leválasztani. A rendkívül sima elektródák szintén megkönnyíthetik az oxigénbuborékok leválását. Burke és kollégái ilyen ötleteken dolgoznak – írja a BBC.

A Sierra Space technológiája, egy karbotermális folyamat, eltér ettől. Az ő esetükben, amikor oxigéntartalmú buborékok keletkeznek a regolitban, szabadon képződnek, nem pedig az elektródák felszínén. Ez azt jelenti, hogy kisebb az esélye annak, hogy elakadjanak – magyarázta White.

Van másik megközelítés is

Palak Patel, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) doktori hallgatója kollégáival egy kísérleti olvadtregolit-elektrolízis rendszert fejlesztett ki, amely oxigént és fémet von ki a holdi talajból. „Valóban abból a szempontból közelítjük meg a kérdést, hogy próbáljuk meg minimalizálni az utánpótlási küldetéseket” – mondja Patel.

A rendszerük tervezésekor Patel és kollégái foglalkoztak Burke problémájával, miszerint az alacsony gravitáció akadályozhatja az elektródákon képződő oxigénbuborékok leválását. 

Patel szerint a jövőbeni holdi erőforrás-kitermelő gépek például vasat, titánt vagy lítiumot nyerhetnek ki a regolittal. Ezek az anyagok segíthetnék a holdon élő űrhajósokat, hogy 3D-nyomtatott pótalkatrészeket készítsenek bázisukhoz vagy sérült űrhajóik javításához. A holdi regolit hasznossága azonban itt nem ér véget. Patel megjegyzi, hogy külön kísérletekben a szimulált regolitot sötét, üvegszerű anyaggá olvasztotta. Kollégáival kidolgozták, hogyan lehet ezt az anyagot erős, üreges téglákká alakítani, amelyek hasznosak lehetnek a Holdon építkezésekhez – például egy impozáns fekete monolit létrehozásához.

Mikor is megy a NASA a Holdra?

A NASA jelenlegi tervei szerint az Artemis II. küldetés, amely négy űrhajóst küld Hold körüli pályára leszállás nélkül, 2026 áprilisában indul. Ezt követően az Artemis III. küldetés, amely már az űrhajósok Hold felszínére juttatását célozza, várhatóan 2027 közepén valósul meg. Ezt kissé bonyolítja Elon Musk legutóbbi fiaskója, amikor is egy álműholdakkal megpakolt Starship felrobbant és darabjaira hullott szét.

A Starshipet választották a NASA Holdra szálló modulja alapjául. Ha a Starship fejlesztése vagy engedélyezése késik, az közvetlenül veszélyeztetheti az Artemis II. és III. menetrendjét.