В верхнем слое Луны достаточно кислорода, чтобы поддерживать 8 миллиардов человек в течение 100 000 лет

В октябре Австралийское космическое агентство и НАСА подписали соглашение об отправке лунохода австралийского производства на Луну в рамках программы Artemis с целью сбора лунных камней, которые в конечном итоге могли бы обеспечить людей на Луне пригодным для дыхания кислородом.

Хотя у Луны есть атмосфера, она очень тонкая и состоит в основном из водорода, неона и аргона. Это не та газовая смесь, которая может поддерживать кислородзависимых млекопитающих, таких как люди.

Тем не менее, на Луне действительно много кислород, но не в газообразной форме. Вместо этого он заключен внутри реголита — слоя камня и мелкой пыли, покрывающей поверхность Луны. Если бы можно было извлекать кислород из реголита, было бы этого достаточно для поддержания жизни человека на Луне?

Распространение кислорода

Кислород содержится во многих минералах земли вокруг нас. А Луна в основном состоит из тех же камней, которые вы найдете на Земле (хотя и с немного большим количеством материала, полученного из метеоров).

Минералы, такие как кремнезем, алюминий, оксиды железа и магния, доминируют в ландшафте Луны. Все эти минералы содержат кислород, но не в той форме, к которой наши легкие могут получить доступ.

На Луне эти минералы существуют в нескольких различных формах, включая твердые породы, пыль, гравий и камни, покрывающие поверхность. Этот материал образовался в результате ударов метеоритов о поверхность Луны в течение бесчисленных тысячелетий.

Почва на поверхности Луны — это в основном реголит в его первоначальной нетронутой форме.

Одно вещество входит, два выходят

Реголит Луны на 45% состоит из кислорода. Но этот кислород прочно связан с упомянутыми выше минералами. Чтобы разорвать эти прочные узы, нужно вложить энергию.

Возможно, в этом может помочь электролиз. На Земле этот процесс обычно используется в производстве, например, для производства алюминия. Электрический ток пропускается через жидкую форму оксида алюминия через электроды, чтобы отделить алюминий от кислорода.

В этом случае кислород образуется как побочный продукт. На Луне кислород будет основным продуктом, а извлеченный алюминий (или другой металл) будет потенциально полезным побочным продуктом.

Это довольно простой процесс, но есть одна загвоздка: он требует большого количества энергии. Чтобы быть устойчивым, он должен поддерживаться солнечной энергией или другими источниками энергии, доступными на Луне.

Для извлечения кислорода из реголита также потребуется серьезное промышленное оборудование. Сначала нужно было бы преобразовать твердый оксид металла в жидкую форму, применяя тепло в сочетании с растворителями или электролитами. Есть технологии, чтобы сделать это на Земле, но переместить этот аппарат на Луну — и произвести достаточно энергии для его работы — будет сложной задачей.

Ранее в этом году бельгийский стартап Space Applications Services объявил о строительстве трех экспериментальных реакторов для улучшения процесса получения кислорода путем электролиза. Они планируют отправить эту технологию на Луну к 2025 году в рамках миссии Европейского космического агентства по использованию ресурсов на местах (ISRU).

Сколько кислорода может дать Луна?

Тем не менее, если это удастся это осуществить, сколько кислорода на самом деле может дать Луна? Оказывается, довольно много.

Если не учитывать кислород, связанный с более глубокими твердыми породами Луны — и просто рассмотреть реголит, который легко доступен на поверхности — можно сделать некоторые оценки.

Каждый кубический метр лунного реголита содержит в среднем 1,4 тонны минералов, в том числе около 630 кг кислорода. НАСА заявляет, что людям нужно около 800 граммов кислорода в день, чтобы выжить. Таким образом, 630 кг кислорода хватит одному человеку примерно на два года (или чуть больше).

Теперь предположим, что средняя глубина реголита на Луне составляет около десяти метров, и что можно извлечь из него весь кислород. Это означает, что верхние десять метров поверхности Луны будут обеспечивать достаточно кислорода, чтобы поддерживать все восемь миллиардов людей на Земле в течении около 100.000 лет.

Это также будет зависеть от того, насколько эффективно нам удастся извлечь и использовать кислород. Но тем не менее, это впечатляющая цифра.