Oxígeno y metal del regolito lunar. Crédito:Beth Lomax - Universidad de Glasgow
El corazón técnico de la ESA ha comenzado a producir oxígeno a partir de polvo lunar simulado.
Se ha instalado un prototipo de planta de oxígeno en el Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos del Centro Europeo de Tecnología e Investigación Espacial. ESTEC, con sede en Noordwijk en los Países Bajos.
"Tener nuestras propias instalaciones nos permite centrarnos en la producción de oxígeno, midiéndolo con un espectrómetro de masas a medida que se extrae del simulante de regolito, "comenta Beth Lomax de la Universidad de Glasgow, cuyo Ph.D. el trabajo está siendo apoyado a través de la Iniciativa de Redes y Asociaciones de la ESA, aprovechar la investigación académica avanzada para aplicaciones espaciales.
"Ser capaz de adquirir oxígeno de los recursos que se encuentran en la Luna sería, obviamente, de gran utilidad para los futuros colonos lunares, tanto para respirar como en la producción local de combustible para cohetes ".
El becario de investigación de la ESA, Alexandre Meurisse, añade:"Y ahora que tenemos las instalaciones en funcionamiento, podemos estudiar cómo perfeccionarlas, por ejemplo, reduciendo la temperatura de funcionamiento, eventualmente diseñando una versión de este sistema que algún día podría volar a la Luna para ser operada allí ".
Las muestras obtenidas de la superficie lunar confirman que el regolito lunar está compuesto por un 40-45% de oxígeno en peso, su elemento más abundante. Pero este oxígeno está ligado químicamente como óxidos en forma de minerales o vidrio, por lo que no está disponible para uso inmediato.
Crédito:Agencia Espacial Europea
La extracción de oxígeno de ESTEC se lleva a cabo mediante un método llamado electrólisis de sales fundidas, que implica colocar regolito en una canasta de metal con sal de cloruro de calcio fundida para que sirva como electrolito, calentado a 950 ° C. A esta temperatura, el regolito permanece sólido.
Pero al pasar una corriente a través de él, el oxígeno se extrae del regolito y migra a través de la sal para ser recolectado en un ánodo. Como beneficio adicional, este proceso también convierte el regolito en aleaciones metálicas utilizables.
De hecho, este método de electrólisis de sales fundidas fue desarrollado por la empresa británica Metalysis para la producción comercial de metales y aleaciones. Ph.D. de Beth implicó trabajar en la empresa para estudiar el proceso antes de recrearlo en ESTEC.
"En Metalysis, el oxígeno producido por el proceso es un subproducto no deseado y, en cambio, se libera como dióxido de carbono y monóxido de carbono, lo que significa que los reactores no están diseñados para soportar el gas oxígeno en sí, "explica Beth." Así que tuvimos que rediseñar la versión ESTEC para poder tener el oxígeno disponible para medir. El equipo de laboratorio fue de gran ayuda para instalarlo y hacerlo funcionar de manera segura ".
Vista de microscopio electrónico de barrido de partículas simulantes lunares antes del proceso de extracción de oxígeno. Crédito:Beth Lomax / Universidad de Glasgow
La planta de oxígeno funciona silenciosamente, con el oxígeno producido en el proceso se ventila en un tubo de escape por ahora, pero se almacenará después de futuras actualizaciones del sistema.
"El proceso de producción deja tras de sí una maraña de diferentes metales, "agrega Alexandre, "y esta es otra línea útil de investigación, para ver cuáles son las aleaciones más útiles que se podrían producir a partir de ellas, y a qué tipo de aplicaciones se les podría aplicar.
"¿Podrían imprimirse en 3D directamente? por ejemplo, ¿O requerirían refinamiento? La combinación precisa de metales dependerá de dónde se adquiera el regolito en la Luna; habría diferencias regionales significativas ".
El objetivo final sería diseñar una "planta piloto" que pudiera operar de manera sostenible en la Luna, con la primera demostración de tecnología dirigida a mediados de la década de 2020.
Simulante de polvo lunar sometido a extracción de oxígeno. Crédito:Beth Lomax / Universidad de Glasgow
"La ESA y la NASA regresan a la Luna con misiones tripuladas, esta vez con miras a quedarse, "dice Tommaso Ghidini, Jefe de Estructuras de la ESA, División de Mecanismos y Materiales.
"En consecuencia, estamos cambiando nuestro enfoque de ingeniería hacia un uso sistemático de los recursos lunares in situ. Estamos trabajando con nuestros colegas en la Dirección de Exploración Humana y Robótica, La industria y el mundo académico europeas para proporcionar enfoques científicos de primer nivel y tecnologías habilitadoras clave como esta, hacia una presencia humana sostenida en la Luna y tal vez algún día en Marte ".
