Cuando se trata del futuro de la exploración espacial, algunas acciones son esenciales para los planificadores de misiones.El más importante de estos conceptos esUtilización de los recursos en el sitio(ISRU), que utiliza los recursos locales para proporcionar alimentos, agua, materiales de construcción y otros elementos esenciales.Y para futuras misiones a la Luna y Marte, la capacidad de recolectar hielo, tierra vegetal y otros elementos es fundamental para el éxito de la misión.
En la preparación demisión artemisa, los planificadores de la NASA sugirieron que el gas oxígeno (O2) de todo el oxígeno elemental atrapado en el polvo de la superficie lunar (también conocido como capa superior del suelo lunar).De hecho,estimación actualIndica que los 10 metros superiores (33 pies) de la capa superior del suelo lunar contienen suficiente oxígeno elemental para producir suficiente oxígeno.2Para todos los habitantes de la Tierra durante los próximos 100 000 años, ¡lo suficiente como para asentarse en la luna!
Aunque la Luna tiene una atmósfera muy delgada que contiene oxígeno elemental, es tan delgada que los científicos la describen como un “cuerpo sin aire”.Sin embargo, dentro de la capa superior del suelo lunar, los polvos finos y las rocas que cubren la superficie, hay abundancia de oxígeno en las rocas y la capa superior del suelo lunar.Penetrando en la superficie lunar, este polvo fino, también conocido como “polvo lunar”, es el resultado de miles de millones de años de colisión de meteoritos y cometas.
De acuerdo aJohn subvención, profesor de ciencias del suelo en la Universidad de Southern Cross, Australia La capa superior del suelo de la Luna contiene aproximadamente un 45% de oxígeno.Sin embargo, este oxígeno está ligado a minerales oxidados, especialmente sílice, aluminio, hierro y magnesio.La composición isotrópica del mineral es casi idéntica a la de los minerales de la Tierra, lo que lleva a la teoría de que el sistema Tierra-Luna se formó juntos hace miles de millones de años.hipótesis del choque gigante).
Sin embargo, para que el oxígeno esté disponible para los futuros astronautas y habitantes de la luna, debe extraerse de toda la capa superior del suelo y requiere cantidades significativas de energía para romper los enlaces químicos.En la Tierra, este proceso (conocido como electrólisis) se usa comúnmente para fabricar metales, donde una corriente eléctrica pasa a través del óxido fundido para separar los minerales del oxígeno.
En este momento, se genera gas oxígeno como subproducto y se puede producir metal para la construcción y el procesamiento.Pero en la luna, el oxígeno será el producto principal y los metales quedarán como subproductos potencialmente útiles.Como explicó Grant en un artículo reciente,preservación, el proceso es sencillo, pero hay dos grandes obstáculos a la hora de adaptarse a tu espacio.
“[Tengo] mucha hambre de energía.La sostenibilidad requiere el apoyo de la energía solar u otras fuentes de energía disponibles en la luna.La extracción de oxígeno de la capa superior del suelo requiere un equipo industrial importante.Primero debemos convertir el óxido de metal sólido en una forma líquida aplicando calor o combinando calor con un solvente o electrolito.Tenemos la tecnología para hacer esto en la Tierra, pero trasladar este dispositivo a la Luna y generar suficiente energía para hacerlo funcionar sería un desafío formidable.
En resumen, para que se considere sostenible, alcanzable a través de la energía solar, el proceso debe ser mucho más eficiente energéticamente.Alrededor de la Cuenca Aitken del Polo Sur, se pueden instalar paneles solares alrededor de un cráter permanentemente sombreado para proporcionar un flujo ininterrumpido de energía.Pero obtener equipos industriales de allí seguirá siendo un desafío monumental.
Sin embargo, queda la pregunta de cuánto oxígeno se puede extraer cuándo y cuándo se construye la infraestructura.Como dijo Grant, si consideramos solo la capa superior del suelo que es fácilmente accesible desde la superficie y consideramos los datos proporcionados portornilloYlaboratorio de planetas lunares(LPI), algunas estimaciones son posibles.
“Un metro cúbico de suelo lunar contiene un promedio de 1,4 toneladas de minerales, incluidos unos 630 kg de oxígeno.La NASA dice que los humanos deben respirar alrededor de 800 gramos de oxígeno por día para sobrevivir.Entonces, 630 kg de oxígeno podrían salvar a una persona durante aproximadamente 2 años (o más).
“Ahora digamos que la profundidad promedio de la capa superior del suelo en la Luna es de unos 10 metros y podemos extraer todo el oxígeno de ella.Esto significa que los 10 metros superiores de la superficie lunar podrían proporcionar suficiente oxígeno para sustentar a los 8.000 millones de personas en la Tierra durante unos 100.000 años”.
En muchos sentidos, estimar cómo los cuerpos celestes brindarán oportunidades a ISRU es como la exploración de minerales.la nasa por ejemploanunciado recientementeEl asteroide metálico Psyche II podría contener $ 10,000 en metales y minerales preciosos.en 2022PsiqueEl orbitador estudiará de cerca en encuentro con este asteroide, que puede ser el núcleo remanente de un asteroide que ha perdido su capa exterior.
Naturalmente, algunas personas no están de acuerdo con esta evaluación. Psique IIcomposición y densidadNo está particularmente bien delimitado.Para otros, las estimaciones de esta naturaleza ignoran el costo total de extraer esa riqueza, que requiere una infraestructura extensa por adelantado.Sin embargo, transportar ese tipo de masa desde el cinturón de asteroides a la Tierra crea numerosos desafíos logísticos.
Lo mismo ocurre con la minería de asteroides, una empresa potencialmente lucrativa que podría explotarse en asteroides cercanos a la Tierra (NEA) en un futuro próximo.Sin embargo, esto dependerá de la creación de una infraestructura robusta de minería espacial que aún se encuentra en la etapa conceptual.Afortunadamente, los métodos y rutas propuestos para la construcción de infraestructura relacionada con ISRU en la luna han existido desde la década de 1960.
Se enviarán varias misiones a la luna en los próximos años para investigar más a fondo estas posibilidades. Grant cita dos de ellos en su artículo.principios de octubre,La NASA firmó el contrato.conagencia espacial australianaDesarrollar una pequeña sonda lunar que podría enviarse a la luna ya en 2026. El propósito de la sonda es recolectar muestras de la capa superior del suelo lunar y transferirlas al sistema ISRU operado por la NASA en un módulo de aterrizaje lunar comercial.
También una start-up con sede en Bélgica.sistema de aplicación espacial(SAS) anunció el verano pasado que construiría tres reactores experimentales en la Luna.Fueron uno de los cuatro finalistas en contratar con la Agencia Espacial Europea (ESA) para desarrollar un pequeño demostrador de tecnología capaz de recolectar oxígeno para fabricar propulsor 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 ESA planificada.demostración ISRUActualmente, la misión está programada para ir a la luna en 2025. Estas y otras tecnologías se están buscando para asegurar el tan esperado aterrizaje en la luna por parte de la humanidad.
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