استخراج اکسیژن از سنگ‌های ماه

ساکنان آینده‌ی کره‌ی ماه مجبور نخواهند بود اکسیژن مورد نیازشان را از زمین با خود همراه ببرند. در عوض، خواهند توانست آن را از سنگ‌های کره‌ی ماه به دست آورند. این کار با استفاده از یک فرایند شیمیایی که چندی پیش در شرایطی شبیه کره‌ی ماه در امریکا آزمایش شد امکان‌پذیر است. کریس نادسن، یکی از دست اندر کاران و پژوهشگران آزمایشگاه‌های کاربوتک در هیوستن امریکا گفت که روش او اکسیژن موجود در سنگ «Ilmenite» را، که از مواد معدنی فراوان موجود در خاک ماه است، آزاد می‌کند. این سیستم، فضانوردان را از صرف انرژی و هزینه‌ی زیاد برای بردن اکسیژن رها خواهد ساخت، اما کماکان مجبور به حمل هیدروژن به ماه خواهند بود زیرا وجود آن برای انجام واکنش، ضروری است، گرچه باید توجه داشت که جرم هیدروژن یک هشتم جرم اکسیژن است.
شرکت کاربوتک آزمایش‌های این فرایند را در یک هواپیمای پژوهشی ناسا انجام داد. با طی مسیری که کاملاً به صورت سهمی باشد هواپیما قادر خواهد بود جاذبه‌ی زمین را تا مقداری که معادل جاذبه‌ی ماه است کاهش دهد. نادسن بیان داشت: «ما سه پرواز در شرایط جاذبه‌ی ماه با Ilmenite معدنی زمین که مشابه Ilmenite موجود در خاک ماه است انجام دادیم.» به علاوه، شرکت کاربوتک روی مدل‌های ریاضی طرح این رآکتور کار کرد و در عین حال وضعیت خاک ماه و جریان مایعات در شرایط کره‌ی ماه را درنظر گرفت. این فرایند شیمیایی نیاز به دماهای حدود هزار درجه‌ی سانتیگراد و فشار هفت تا چهارده اتمسفر دارد. برای انجام واکنش، عبور هیدروژن از میان پودر نرم Ilmenite با ذراتی کوچک‌تر از سی‌صد میکرومتر ضروری است تا در نهایت مخلوطی که «بستر سیال» نامیده می‌شود به وجود آید.
نادسن توضیح داد که این بستر سیال دارای سه لایه است: Ilmenite، اکسید آهن و تیتانیم (FeTiO3) که از بالا به داخل رآکتور وارد می‌شود و با هیدروژنی که از لایه‌ی زیرین به بالا تلمبه می‌شود برخورد می‌کند. او گفت: «لایه‌های فوقانی و تحتانی وظیفه‌ی انتقال حرارت را دارند و لایه‌ی مرکزی (میانی) بستر واکنش است.» هیدروژن با اکسید موجود در سنگ واکنش می‌کند و آب به وجود می‌آورد. مخلوط گازی بخار آب و هیدروژن، به دستگاه الکترولیز هدایت می‌شوند که آب را با استفاده از برق به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند. نادسن گفت: «در حقیقت شما از یک طرف خاک و انرژی به دستگاه وارد می‌کنید، و از طرف دیگر اکسیژن و پس مانده‌ی خاک را که اکسیژنش استخراج شده است پس می‌گیرید.»
اکسیژن حاصل، مایع می‌شود و ذخیره می‌گردد و هیدروژن به دست آمده دوباره به رآکتور بازگردانده می‌شود. لیکن، طبق گفته‌ی نادسن، این فرایند، «انرژی‌بر» است، انرژی مورد نیاز، از طریق صفحات خورشیدی مستقر بر روی کره‌ی ماه، یا رآکتورهای هسته‌ای تأمین می‌شود. از آن‌جایی که طول هر روز و شب ماه تقریباً به اندازه‌ی دو هفته‌ی زمین است بنابراین باید انرژی خورشیدی ایجاد شده در روز را برای استفاده در شب ذخیره کرد. علاوه بر این برای تغلیظ Ilmenite هم، انرژی لازم است. این ماده‌ی معدنی دارای خاصیت ضعیف آهن‌ربایی است و بنابراین می‌توان با استفاده از میدان مغناطیسی یا الکتریکی، آن را از سنگ‌های بازالتی سیلیسی جدا کرد.
کاربوتک با شرکت شیمی‌زو از توکیو همکاری داشت تا بتواند از سیستم آنان در فرایندی برای تهیه‌ی سیمان هیدراته استفاده کند. از این سیمان برای ساختمان‌سازی در ماه استفاده خواهد شد. شیمی‌زو فرایندی را برای مخلوط کردن بتن در خلأی مشابه خلأ موجود در ماه، ارائه داد. مواد تشکیل دهنده‌ی این سیمان در ماه وجود دارند اما برای مخلوط کردن آن‌ها نیاز به آب است.
نادسن گفت که سیستم تحت ارزیابی ناسا قرار گرفت و این کمپانی به کار برای رسیدن به مرحله‌ی آزمایشی نمونه مشغول شد.
منبع: راسخون