La Luna tiene abundante oxígeno y minerales, cosas que son indispensables para cualquier civilización espacial. El problema es que están encerrados juntos en el regolito. Separar los dos proporcionará una gran cantidad de recursos críticos, pero separarlos es un problema complicado.
El regolito de la Luna varía de 2 metros (6.5 pies) de profundidad en las regiones de yegua, a 20 metros (65 pies) de profundidad en las regiones montañosas. A diferencia de la Tierra, donde la superficie está conformada y construida por procesos biológicos y geológicos, el regolito de la Luna está compuesto en gran parte por fragmentos pulverizados de la corteza causados por los impactos. El oxígeno y los minerales están encerrados en óxidos minerales y en partículas vítreas creadas a través del calor de los impactos.
El oxígeno es el elemento más abundante en el regolito de la Luna, representando entre el 40 y el 45% del regolito en peso. Los científicos han estado estudiando la utilización de recursos in situ (ISRU) durante años, tratando de encontrar un método para separar el oxígeno de los otros elementos, para hacer uso de ambos. Por lo general, eso requiere mucha energía, que es una barrera importante.
Una nueva investigación apoyada por la Agencia Espacial Europea describe un método para la extracción de oxígeno que no requiere tanta energía.
"Este oxígeno es un recurso extremadamente valioso, pero está ligado químicamente en el material como óxidos en forma de minerales o vidrio y, por lo tanto, no está disponible para uso inmediato", explica la investigadora Beth Lomax de la Universidad de Glasgow, cuyo trabajo de doctorado es siendo apoyado a través de la Iniciativa de Redes y Asociaciones de la ESA, aprovechando la investigación académica avanzada para aplicaciones espaciales.
"Esta investigación proporciona una prueba de concepto de que podemos extraer y utilizar todo el oxígeno del regolito lunar, dejando un subproducto metálico potencialmente útil", dijo Lomax en un comunicado de prensa.
El método de extracción se basa en la electrólisis, algo que la mayoría de nosotros aprendemos en la escuela secundaria. Pero este método usa sal fundida como electrolito.
"El procesamiento se realizó utilizando un método llamado electrólisis de sales fundidas", dijo Lomax. “Este es el primer ejemplo de procesamiento directo de polvo a polvo de un simulador de regolito lunar sólido que puede extraer prácticamente todo el oxígeno. Los métodos alternativos de extracción de oxígeno lunar logran rendimientos significativamente más bajos, o requieren que el regolito se derrita con temperaturas extremas de más de 1600 ° C ".
Este método utiliza sal de cloruro de calcio fundido como electrolito. El regolito simulado se coloca en una canasta de malla y se calienta todo a 950 C (1740 F.) A esa temperatura, el regolito permanece sólido. Luego se aplica corriente, y el oxígeno se extrae y se recoge en un ánodo. Otros métodos de extracción requieren calentar todo a 1600 C (2900 F), un aumento masivo en la energía requerida.
Este método extrajo el 96% del oxígeno en 50 horas. Pero en solo 15 horas, pudo extraer el 75%. Dado que el oxígeno es tan abundante en el regolito lunar, estos resultados parecen prometedores.
"Este trabajo se basa en el proceso de la FCC, a partir de las iniciales de sus inventores con sede en Cambridge, que ha sido ampliado por una empresa del Reino Unido llamada Metalysis para la producción comercial de metales y aleaciones", dijo Lomax.
Metalysis desarrolló el método de electrólisis de sales fundidas precisamente porque consume menos energía. El material a separar no necesita ser líquido, por lo que se requiere menos energía. También afirman que su sistema no produce ningún subproducto tóxico.
"Estamos trabajando con Metalysis y ESA para traducir este proceso industrial al contexto lunar, y los resultados hasta ahora son muy prometedores", señala Mark Symes, supervisor de doctorado de Beth en la Universidad de Glasgow.
La disponibilidad de diferentes minerales cambia según la ubicación en la Luna. Hay mucho trabajo en mapear y explorar los recursos de la Luna.
James Carpenter, oficial de estrategia lunar de la ESA, comenta: “Este proceso daría a los colonos lunares acceso al oxígeno para combustible y soporte vital, así como una amplia gama de aleaciones metálicas para la fabricación in situ; la materia prima exacta disponible dependería de dónde esté Luna aterrizan.
Con los cohetes reutilizables desarrollados por compañías como SpaceX, el costo de transportar material fuera del pozo de gravedad de la Tierra ha disminuido. Pero sigue siendo caro. Puede costar decenas de miles de dólares transportar un solo kilogramo a la Luna. Ese costo significa que cualquier plan realista para una avanzada o colonia de la Luna sería una gran pérdida financiera.
Sin una forma de extraer recursos para combustible y construcción, y sin una fuente de oxígeno en la Luna, parece poco probable que los humanos puedan establecer algún tipo de presencia allí. Los avances tecnológicos como este jugarán un papel muy importante en el futuro de la exploración espacial.
Más:
- Comunicado de prensa: OXÍGENO Y METAL DEL REGOLITO LUNAR
- Documento de investigación: Prueba de la viabilidad de un proceso electroquímico para la extracción simultánea de oxígeno y la producción de aleaciones metálicas a partir del regolito lunar.
- NASA: utilización de recursos in situ
- Revista espacial: Cosechando recursos del sistema solar. Utilización de recursos in situ
