Cuando se trata del futuro de la exploración espacial, algunas prácticas son esenciales para los planificadores de misiones. Lo más importante es el concepto Uso de recursos en el sitio (ISRU), que proporciona alimentos, agua, materiales de construcción y otros elementos vitales utilizando recursos locales. Y cuando se trata de misiones a la Luna y Marte en los próximos años, la capacidad de recolectar hielo, regolito y otros elementos es esencial para el éxito de la misión.
preparado para Misiones de Artemisa, Los planificadores de la NASA se centran en encontrar la forma óptima de producir gas oxígeno (O2) de todo el oxígeno elemental atrapado en el polvo de la superficie lunar (también conocido como regolito lunar). hecho, Estimaciones actuales Indica que hay suficiente oxígeno elemental en los 10 metros (33 pies) del regolito lunar para formar suficiente O2 Por cada persona en la Tierra durante los próximos 100.000 años, ¡más que suficiente para asentar la luna!
Si bien la atmósfera de la Luna es extremadamente delgada y contiene el elemento oxígeno, es tan delgada que los científicos describen a la Luna como un «cuerpo sin aire». Pero dentro del regolito lunar, el polvo fino y la roca que cubre la superficie, se encuentran abundantes cantidades de oxígeno en las rocas lunares y el regolito. También conocido como «polvo lunar», este polvo fino impregna la superficie de la Luna y es el resultado de miles de millones de años de impactos de meteoritos y cometas.
de acuerdo a John Grant, profesor de ciencias del suelo en la Southern Cross University, Australia, el regolito lunar tiene un 45% de contenido de oxígeno. Sin embargo, este oxígeno está unido a minerales oxidantes, en particular sílice, aluminio, hierro y magnesio. La composición igual de estos minerales coincide aproximadamente con la de los minerales que se encuentran en la Tierra, lo que ha llevado a teorías de que el sistema Tierra-Luna se formó juntos hace miles de millones de años (también conocido como. La hipótesis del impacto gigante).
Sin embargo, para que este oxígeno pueda ser utilizado por futuros astronautas y residentes lunares, tendría que ser extraído de todo este regolito, lo que requeriría una gran cantidad de energía para romper los enlaces químicos. En la Tierra, este proceso (conocido como electrólisis) se usa más comúnmente para fabricar metales, en el cual los óxidos disueltos se someten a una corriente eléctrica para separar los metales del oxígeno.
En este caso, el oxígeno gaseoso se produce como subproducto para que se puedan producir metales para la construcción y la fabricación. Pero en la Luna, el oxígeno sería el producto principal, mientras que los minerales se dejarían de lado como un subproducto útil, con más probabilidades de construir hábitats. Como lo explicó Grant en un artículo reciente en Preservación, el proceso es sencillo pero adolece de dos grandes inconvenientes cuando se adapta al espacio:
«[I]Tiene mucha hambre de energía. Para ser sostenible, debe estar respaldado por energía solar u otras fuentes de energía disponibles en la Luna. La extracción de oxígeno del regolito también requiere un gran equipo industrial. Primero necesitaremos convertir el óxido de metal sólido en una forma líquida, ya sea aplicando calor o mezclando calor con solventes o electrolitos. Tenemos la tecnología para hacer esto en la Tierra, pero llevar este dispositivo a la Luna, y generar suficiente energía para alimentarlo, será un gran desafío.
En resumen, el proceso debe ser más eficiente energéticamente para ser considerado sostenible, lo que se puede lograr a través de la energía solar. Alrededor de la cuenca antártica-Aitken, los paneles solares se pueden colocar alrededor del borde de cráteres permanentemente sombreados para proporcionar un flujo continuo de energía. Pero conseguir equipos industriales allí seguirá siendo un gran desafío.
Pero cuando construimos la infraestructura, aún quedaba la duda de cuánto oxígeno podíamos extraer. Como señala Grant, si solo consideramos el regolito de fácil acceso en la superficie y factorizamos los datos proporcionados por NASA y el Instituto planetario lunar (LPI), son posibles algunas estimaciones:
Cada metro cúbico de regolito lunar contiene en promedio 1,4 toneladas de minerales, incluidos unos 630 kilogramos de oxígeno. La NASA dice que los humanos necesitan respirar alrededor de 800 gramos de oxígeno por día para sobrevivir. Entonces, 630 kg de oxígeno mantendrán viva a una persona durante unos dos años (o un poco más).
Supongamos ahora que la profundidad media del regolito en la Luna es de unos diez metros y que podemos extraer todo el oxígeno de ella. Esto significa que diez metros de la superficie de la luna proporcionarán suficiente oxígeno para sustentar a ocho mil millones de personas en la Tierra durante unos 100.000 años «.
En muchos sentidos, estimar cómo un cuerpo astronómico presentará oportunidades para ISRU es como buscar minerales. Por ejemplo, NASA recientemente anunciado El asteroide de metal Psyche II podría contener hasta 10.000 billones de dólares en metales preciosos y minerales. En 2022, un espíritu La sonda se encontrará con este asteroide, que podría ser el remanente primario de un planeta que ha perdido sus capas externas, para estudiarlo más de cerca.
Por supuesto, algunos no están de acuerdo con esta evaluación, señalando que el Pysche II composición y densidad No está bien restringido. Para otros, las estimaciones de este tipo ignoran el enorme costo de extraer esa riqueza, que requiere la construcción de una infraestructura extensa de antemano. Incluso entonces, llevar este tipo de masa desde el cinturón de asteroides a la Tierra presenta muchos problemas logísticos.
Lo mismo ocurre con la minería de asteroides, una empresa rentable que podría conducir a la minería de billones de asteroides cercanos a la Tierra (NEA) en un futuro próximo. Sin embargo, esto también depende de la creación de una infraestructura de minería espacial robusta que todavía se encuentra en gran parte en la etapa de concepto. Afortunadamente, cuando se trata de crear infraestructura relacionada con ISRU en la Luna, las rutas y rutas propuestas existen desde la década de 1960.
En los próximos años, se enviarán múltiples misiones a la Luna para investigar más estas posibilidades, dos de las cuales Grant citó en su artículo. a principios de octubre, La NASA firmó un acuerdo con el agencia espacial de australia Desarrollar una pequeña nave espacial que podría enviarse a la Luna ya en 2026. El propósito de esta nave espacial es recolectar muestras de regolito lunar y transferirlas al sistema ISRU de la NASA en un módulo de aterrizaje lunar comercial.
Además, la empresa de nueva creación en Bélgica sistemas de aplicaciones espaciales El verano pasado, SAS anunció que estaba construyendo tres reactores experimentales en la Luna. Fueron uno de los cuatro finalistas contratados por la Agencia Espacial Europea (ESA) para desarrollar un instrumento compacto de demostración de tecnología que puede recolectar oxígeno para fabricar propulsores para naves espaciales, aire para astronautas y materias primas metálicas para equipos.
La compañía espera enviar la tecnología a la luna como parte de una Agencia Espacial Europea planificada. Demostración de ISRU. La misión, que actualmente está programada para ir a la Luna en 2025. Se están aplicando estas y otras tecnologías para garantizar el tan esperado regreso de la humanidad a la Luna.
Lectura en profundidad: ConversacionY NASA
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