Aristarchus-Krater von der Apollo 15 Kartierungskamera aus gesehen NASA/Wikimedia
nebenbeiFortschritte in der WeltraumforschungWir haben in letzter Zeit gesehen, wie viel Zeit und Geld in Technologien investiert wurde, die eine effektive Raumressourcennutzung. Und im Vordergrund dieser Bemühungen stand ein laserscharfer Fokus auf das Findender beste Weg, um Sauerstoff zu produzieren auf dem Mond.
Im Oktober 2021, die Australian Space Agency und die NASAeinen Vertrag unterschrieben um im Rahmen des Artemis-Programms einen in Australien hergestellten Rover zum Mond zu schicken, mit dem Ziel, Mondgestein zu sammeln, das letztendlich atembaren Sauerstoff auf dem Mond liefern könnte.
Obwohl die Mond hat eine Atmosphäre, es ist sehr dünn und besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, Neon und Argon. Es ist nicht die Art von Gasgemisch, das sauerstoffabhängige Säugetiere wie den Menschen ernähren könnte.
Abgesehen davon, es gibt tatsächlich viel Sauerstoff auf dem Mond. Es liegt nur nicht in gasförmiger Form vor. Stattdessen ist es im Regolith gefangen – der Gesteins- und Feinstaubschicht, die die Mondoberfläche bedeckt. Wenn wir Sauerstoff extrahieren könntenvon Regolith, würde es ausreichen, um menschliches Leben auf dem Mond zu unterstützen?
Die Breite des Sauerstoffs
Sauerstoff ist in vielen Mineralien im Boden um uns herum zu finden. Und der Mond besteht größtenteils aus den gleichen Gesteinen, die Sie auf der Erde finden allerdings mit etwas mehr Material, das von Meteoren stammt.
Mineralien wie Siliziumdioxid, Aluminium und Eisen sowie Magnesiumoxide dominieren die Mondlandschaft. Alle diese Mineralien enthalten Sauerstoff, aber nicht in einer Form, auf die unsere Lunge zugreifen kann.
Auf dem Mond existieren diese Mineralien in verschiedenen Formen, darunter hartes Gestein, Staub, Kies und Steine, die die Oberfläche bedecken. Dieses Material ist durch den Einschlag von Meteoriten entstanden, die über unzählige Jahrtausende auf die Mondoberfläche prallten.
Einige Leute nennen die Oberflächenschicht des Mondes „Boden“, aber als Bodenwissenschaftler zögere ich, diesen Begriff zu verwenden. Boden, wie wir ihn kennen, ist ziemlich magisches Zeug, das nur auf der Erde vorkommt. Es wurde von a . geschaffenriesiges Spektrum an Organismen, die am Ausgangsmaterial des Bodens arbeiten — Regolith, aus Hartgestein gewonnen — über Millionen von Jahren.
Das Ergebnis ist eine Matrix aus Mineralien, die in den ursprünglichen Gesteinen nicht vorhanden waren. Der Erdboden ist mit bemerkenswerten physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften durchdrungen. Das Material auf der Mondoberfläche ist im Wesentlichen Regolith in seiner ursprünglichen, unberührten Form.
Eine Substanz geht rein, zwei kommen raus
Der Regolith des Mondes ist bestehend aus ungefähr 45% Sauerstoff. Aber dieser Sauerstoff ist fest an die oben erwähnten Mineralien gebunden. Um diese starken Bindungen aufzubrechen, müssen wir Energie einsetzen.
Sie kennen dies vielleicht, wenn Sie sich mit Elektrolyse auskennen. Auf der Erde wird dieser Prozess häufig in der Herstellung verwendet, z, um das Aluminium vom Sauerstoff zu trennen.
In diesem Fall wird der Sauerstoff als Nebenprodukt produziert. Auf dem Mond wäre der Sauerstoff das Hauptprodukt und das extrahierte Aluminium oder ein anderes Metall wäre ein potenziell nützliches Nebenprodukt.
Es ist ein ziemlich einfacher Prozess, aber es gibt einen Haken: Es ist sehr energieintensiv. Um nachhaltig zu sein, müsste es durch Sonnenenergie oder andere auf dem Mond verfügbare Energiequellen unterstützt werden.
Das Extrahieren von Sauerstoff aus Regolith würde auch eine beträchtliche industrielle Ausrüstung erfordern. Wir müssten zuerst festes Metalloxid in flüssige Form umwandeln, entweder durch Anwendung von Wärme oder Wärme in Kombination mit Lösungsmitteln oder Elektrolyten. Wirdie Technologie habenDies auf der Erde zu tun, aber diesen Apparat zum Mond zu bewegen – und genug Energie zu erzeugen, um ihn zu betreiben – wird eine gewaltige Herausforderung sein.
Anfang dieses Jahres gab das belgische Start-up Space Applications Services bekannt, dass es drei experimentelle Reaktoren baut, um den Prozess der Sauerstoffherstellung durch Elektrolyse zu verbessern. Sie gehen davon aus, dass die Technologie bis 2025 im Rahmen der Europäischen WeltraumorganisationRessourcennutzung vor Ort ISRU Mission.
Wie viel Sauerstoff könnte der Mond liefern?
Aber wenn wir es schaffen, wie viel Sauerstoff könnte der Mond tatsächlich liefern? Nun, ziemlich viel, wie sich herausstellt.
Wenn wir den im tieferen Hartgestein des Mondes gebundenen Sauerstoff ignorieren – und nur Regolith betrachten, der an der Oberfläche leicht zugänglich ist – können wir einige Schätzungen vornehmen.
Jeder Kubikmeter 35 sq ft Mondregolith enthält im Durchschnitt 1,4 Tonnen Mineralien, darunter etwa 630 Kilogramm Sauerstoff. Die NASA sagt, dass der Mensch etwa atmen muss.800 Gramm Sauerstoff pro Tag, um zu überleben. 630 kg Sauerstoff würden also eine Person etwa zwei Jahre lang oder etwas länger am Leben halten.
Angenommen, die durchschnittliche Tiefe von Regolith auf dem Mond beträgt ungefähr zehn Meter und dass wir den gesamten Sauerstoff daraus gewinnen können. Das bedeutet, dass die obersten zehn Meter der Mondoberfläche genug Sauerstoff liefern würden, um alle acht Milliarden Menschen auf der Erde für ungefähr 100.000 Jahre zu ernähren.
Dies würde auch davon abhängen, wie effektiv wir es geschafft haben, den Sauerstoff zu extrahieren und zu nutzen. Unabhängig davon ist diese Zahl ziemlich erstaunlich!
Nachdem wir das gesagt haben, tun wirhab es hier auf der Erde ziemlich gut. Und wir sollten alles tun, um den blauen Planeten – und insbesondere seinen Boden – zu schützen, der weiterhin alles irdische Leben unterstützt, ohne dass wir es versuchen.
John Grant, Dozent für Bodenkunde, Southern Cross University
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