Una lente de enfoque para producir oxígeno y babosas de una cámara de vacío llena de polvo lunar. Click para agrandar
Cuando los astronautas regresen a la Luna, para explorar y eventualmente construir una base lunar, necesitarán oxígeno ... y mucho. Los investigadores de la NASA están utilizando una técnica llamada pirólisis al vacío, donde el regolito se calienta hasta que libera oxígeno. La luz del Sol fue enfocada por una lente para calentar el suelo lunar a 2.500 grados C.Hasta el 20% del suelo se convirtió en oxígeno libre, y la escoria sobrante podría usarse para ladrillos, protección contra la radiación o pavimento.
Un problema temprano y persistente observado por los astronautas del Apolo en la Luna fue el polvo. Llegó a todas partes, incluso a sus pulmones. Por extraño que parezca, allí es donde los futuros exploradores de la Luna obtienen su próximo aliento de aire: la capa de tierra polvorienta de la luna es casi la mitad de oxígeno.
El truco es extraerlo.
"Todo lo que tienes que hacer es vaporizar las cosas", dice Eric Cardiff del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Dirige uno de varios equipos que desarrollan formas de proporcionar a los astronautas el oxígeno que necesitarán en la Luna y Marte. (Ver la Visión para la exploración espacial).
El suelo lunar es rico en óxidos. El más común es el dióxido de silicio (SiO2), "como arena de playa", dice Cardiff. También abundan los óxidos de calcio (CaO), hierro (FeO) y magnesio (MgO). Sume todas las O: el 43% de la masa del suelo lunar es oxígeno.
Cardiff está trabajando en una técnica que calienta los suelos lunares hasta que liberan oxígeno. "Es un aspecto simple de la química", explica. "Cualquier material se desmorona en átomos si se calienta lo suficiente". La técnica se llama pirólisis al vacío: piro significa "fuego", lisis significa "separar".
"Varios factores hacen que la pirólisis sea más atractiva que otras técnicas", explica Cardiff. "No requiere que se traigan materias primas de la Tierra, y no es necesario buscar un mineral en particular". Simplemente recoge lo que hay en el suelo y aplica el calor.
En una prueba de principio, Cardiff y su equipo utilizaron una lente para enfocar la luz solar en una pequeña cámara de vacío y calentaron 10 gramos de suelo lunar simulado a unos 2.500 grados C.Las muestras de prueba incluyeron ilmenita y simulador lunar de Minnesota, o MLS-1a. La ilmenita es un mineral de hierro / titanio que la Tierra y la Luna tienen en común. MLS-1a está hecho de basalto de mil millones de años encontrado en la costa norte del lago Superior y mezclado con partículas de vidrio que simulan la composición del suelo lunar. El suelo lunar real es muy apreciado para tal investigación ahora.
En sus pruebas, "hasta el 20 por ciento del suelo simulado se convirtió en oxígeno libre", estima Cardiff.
Lo que queda es "escoria", un material con bajo contenido de oxígeno, altamente metálico, a menudo vítreo. Cardiff está trabajando con colegas en el Centro de Investigación Langley de la NASA para descubrir cómo transformar la escoria en productos útiles como blindaje contra la radiación, ladrillos, repuestos o incluso pavimento.
El siguiente paso: aumentar la eficiencia. "En mayo, realizaremos pruebas a temperaturas más bajas, con aspiradoras más duras". En un vacío difícil, explica, el oxígeno se puede extraer con menos potencia. La primera prueba de Cardiff fue a 1 / 1,000 Torr. Eso es 760,000 veces más delgado que la presión del nivel del mar en la Tierra (760 Torr). Con una millonésima parte de un Torr, otro mil veces más delgado, "las temperaturas requeridas se reducen significativamente".
Cardiff no está solo en esta búsqueda. Un equipo dirigido por Mark Berggren de Pioneer Astronáutica en Lakewood, CO, está trabajando en un sistema que cosecha oxígeno exponiendo el suelo lunar al monóxido de carbono. En una demostración, extrajeron 15 kg de oxígeno de 100 kg de simulador lunar, una eficiencia comparable a la técnica de pirólisis de Cardiff: más.
D.L. Grimmett de Pratt & Whitney Rocketdyne en Canoga Park, California, está trabajando en la electrólisis de magma. Derrite MLS-1 a aproximadamente 1.400 grados. C, por lo que es como el magma de un volcán, y usa una corriente eléctrica para liberar el oxígeno: más.
Finalmente, la NASA y el Instituto de Investigación Espacial de Florida, a través del Centennial Challenge de la NASA, están patrocinando MoonROx, la competencia Moon Regolith Oxygen. Se otorga un premio de $ 250,000 al equipo que puede extraer 5 kg de oxígeno respirable del simulador lunar JSC-1 en solo 8 horas.
La competencia cierra el 1 de junio de 2008, pero el desafío de vivir en otros planetas durará por generaciones.
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Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
