Ada cukup oksigen di regolith bulan untuk mendukung miliaran orang di bulan

Ketika berbicara tentang masa depan eksplorasi ruang angkasa, beberapa praktik penting bagi para perencana misi. Yang terpenting adalah konsepnya Penggunaan sumber daya di situs (ISRU), menyediakan makanan, air, bahan bangunan dan barang-barang vital lainnya dengan menggunakan sumber daya lokal. Dan ketika datang ke misi ke Bulan dan Mars di tahun-tahun mendatang, kemampuan untuk memanen es, regolith, dan barang-barang lainnya sangat penting untuk keberhasilan misi.

siap untuk Misi Artemis, Perencana NASA fokus untuk menemukan cara optimal untuk menghasilkan gas oksigen (O₂) dari semua unsur oksigen yang terperangkap dalam debu permukaan bulan (juga dikenal sebagai regolit bulan). fakta, Perkiraan saat ini Menunjukkan bahwa ada cukup unsur oksigen di 10 meter (33 kaki) regolit bulan untuk membentuk cukup O₂ Untuk setiap orang di Bumi selama 100.000 tahun ke depan – lebih dari cukup untuk menyelesaikan bulan!

Meskipun atmosfer Bulan sangat tipis dan mengandung unsur oksigen, atmosfer Bulan sangat tipis sehingga para ilmuwan menggambarkan Bulan sebagai “benda tanpa udara”. Tetapi di dalam regolit bulan, bubuk halus dan batu yang menutupi permukaan, sejumlah besar oksigen ditemukan di batu dan regolit bulan. Juga dikenal sebagai “Debu Bulan”, debu halus ini menembus permukaan Bulan dan merupakan hasil tumbukan meteorit dan komet selama miliaran tahun.

berdasarkan John Grant, dosen ilmu tanah di Southern Cross University, Australia, lunar regolith mengandung 45% oksigen. Namun, oksigen ini terikat pada mineral pengoksidasi – terutama silika, aluminium, besi, dan magnesium. Komposisi yang sama dari mineral ini kira-kira cocok dengan mineral yang ditemukan di Bumi, yang telah menyebabkan teori bahwa sistem Bumi-Bulan terbentuk bersama miliaran tahun yang lalu (alias. Hipotesis Dampak Raksasa).

Namun, agar oksigen ini dapat digunakan oleh astronot masa depan dan penghuni bulan, ia harus diekstraksi dari semua regolith ini, yang membutuhkan banyak energi untuk memutuskan ikatan kimia. Di Bumi, proses ini (dikenal sebagai elektrolisis) paling umum digunakan untuk memproduksi logam, di mana oksida terlarut mengalami arus listrik untuk memisahkan logam dari oksigen.

Dalam hal ini, gas oksigen diproduksi sebagai produk sampingan sehingga logam dapat diproduksi untuk konstruksi dan manufaktur. Tapi di Bulan, oksigen akan menjadi produk utama sementara mineral akan disisihkan sebagai produk sampingan yang berguna—kemungkinan besar untuk membangun habitat. Seperti yang dijelaskan oleh Grant dalam artikel terbaru di Kelestarian, prosesnya mudah tetapi mengalami dua kelemahan utama saat disesuaikan dengan ruang:

“[I]Dia sangat haus energi. Agar berkelanjutan, harus didukung oleh energi matahari atau sumber energi lain yang tersedia di Bulan. Mengekstraksi oksigen dari regolith juga membutuhkan peralatan industri besar. Pertama-tama kita perlu mengubah oksida logam padat menjadi bentuk cair, baik dengan menerapkan panas, atau panas yang dicampur dengan pelarut atau elektrolit. Kami memiliki teknologi untuk melakukan ini di Bumi, tetapi membawa perangkat ini ke bulan — dan menghasilkan daya yang cukup untuk menyalakannya — akan menjadi tantangan besar.

Singkatnya, prosesnya harus lebih hemat energi agar bisa dianggap berkelanjutan, yang bisa dicapai melalui energi matahari. Di sekitar Cekungan Antartika-Aitken, susunan surya dapat diposisikan di sekitar tepi kawah yang diarsir secara permanen untuk menyediakan aliran energi yang berkelanjutan. Tetapi mendapatkan peralatan industri masih akan menjadi tantangan besar.

Tetapi ketika kami membangun infrastruktur, masih ada pertanyaan tentang berapa banyak oksigen yang dapat kami ekstrak. Seperti yang ditunjukkan Grant, jika kita hanya mempertimbangkan regolith yang mudah diakses di permukaan dan memperhitungkan data yang disediakan oleh NASA dan Institut Planet Bulan (LPI), beberapa perkiraan yang mungkin:

Setiap meter kubik regolith bulan mengandung rata-rata 1,4 ton mineral, termasuk sekitar 630 kilogram oksigen. NASA mengatakan manusia perlu menghirup sekitar 800 gram oksigen per hari untuk bertahan hidup. Jadi 630 kg oksigen akan membuat seseorang tetap hidup selama sekitar dua tahun (atau lebih sedikit).

Sekarang anggaplah kedalaman rata-rata regolith di Bulan adalah sekitar sepuluh meter, dan kita dapat mengekstrak semua oksigen dari sini. Ini berarti sepuluh meter dari permukaan bulan akan menyediakan oksigen yang cukup untuk mendukung delapan miliar orang di Bumi selama sekitar 100.000 tahun.”

Dalam banyak hal, memperkirakan bagaimana sebuah benda astronomi akan memberikan peluang bagi ISRU adalah seperti mencari mineral. Misal seperti NASA baru-baru ini diumumkan Asteroid logam Psyche II dapat mengandung sebanyak 10.000 kuadriliun dolar logam mulia dan bijih. Pada tahun 2022, Roh Probe akan bertemu dengan asteroid ini, yang bisa menjadi sisa utama planet yang telah kehilangan lapisan luarnya, untuk mempelajarinya lebih dekat.

Tentu saja, beberapa tidak setuju dengan penilaian ini, mencatat bahwa Pysche II komposisi dan kepadatan Tidak dibatasi dengan baik. Bagi yang lain, perkiraan semacam ini mengabaikan biaya besar untuk mengekstraksi kekayaan itu, yang membutuhkan infrastruktur yang luas untuk dibangun sebelumnya. Bahkan kemudian, menarik massa semacam ini dari sabuk asteroid ke Bumi menghadirkan banyak masalah logistik.

Hal yang sama berlaku untuk penambangan asteroid, usaha menguntungkan yang dapat mengarah pada penambangan triliunan asteroid dekat Bumi (NEA) dalam waktu dekat. Namun, ini juga bergantung pada penciptaan infrastruktur penambangan luar angkasa yang kuat yang sebagian besar masih dalam tahap konsep. Untungnya, dalam hal menciptakan infrastruktur terkait ISRU di Bulan, rute dan rute yang diusulkan telah ada sejak tahun 1960-an.

Di tahun-tahun mendatang, beberapa misi akan dikirim ke Bulan untuk menyelidiki kemungkinan ini lebih lanjut, dua di antaranya dikutip Grant dalam artikelnya. di awal Oktober, NASA menandatangani kesepakatan dengan badan antariksa australia Untuk mengembangkan pesawat ruang angkasa kecil yang dapat dikirim ke Bulan pada awal tahun 2026. Tujuan dari pesawat ruang angkasa ini adalah untuk mengumpulkan sampel regolit bulan dan mentransfernya ke sistem ISRU NASA pada pendarat bulan komersial.

Juga, perusahaan startup di Belgia sistem aplikasi luar angkasa Musim panas lalu, SAS mengumumkan sedang membangun tiga reaktor eksperimental di Bulan. Mereka adalah salah satu dari empat finalis yang dikontrak oleh Badan Antariksa Eropa (ESA) untuk mengembangkan demonstran teknologi bertekanan yang dapat memanen oksigen untuk memproduksi propelan untuk pesawat ruang angkasa, udara untuk astronot, dan bahan baku logam untuk peralatan.

Perusahaan berharap untuk mengirim teknologi ke bulan sebagai bagian dari Badan Antariksa Eropa yang direncanakan Demonstrasi ISRU Misi, yang saat ini dijadwalkan untuk pergi ke Bulan pada tahun 2025. Ini dan teknologi lainnya sedang dikejar untuk memastikan kembalinya umat manusia yang telah lama ditunggu-tunggu ke Bulan.

Bacaan mendalam: PercakapanDan NASA