Παράλληλα με την πρόοδο της εξερεύνησης του διαστήματος, είδαμε πρόσφατα να επενδύεται πολύς χρόνος και χρήμα σε τεχνολογίες που θα μπορούσαν να επιτρέψουν την αποτελεσματική αξιοποίηση των διαστημικών πόρων. Στην πρώτη γραμμή αυτών των προσπαθειών βρίσκεται η απόπειρα εύρεσης του καλύτερου δυνατού τρόπου για την παραγωγή οξυγόνου στη Σελήνη.
Τον περασμένο Οκτώβριο, η Αυστραλιανή Διαστημική Υπηρεσία και η NASA υπέγραψαν συμφωνία για την αποστολή ενός ρόβερ αυστραλιανής κατασκευής στη Σελήνη στο πλαίσιο του προγράμματος Artemis, με στόχο τη συλλογή σεληνιακών πετρωμάτων που θα μπορούσαν τελικά να παρέχουν αναπνεύσιμο οξυγόνο στη Σελήνη. Αν και η Σελήνη έχει ατμόσφαιρα, αυτή είναι πολύ λεπτή και αποτελείται κυρίως από υδρογόνο, νέον και αργό. Δεν είναι το είδος του αέριου μίγματος που θα μπορούσε να συντηρήσει θηλαστικά που εξαρτώνται από το οξυγόνο, όπως ο άνθρωπος.Υπάρχει πράγματι άφθονο οξυγόνο στη Σελήνη. Απλώς δεν είναι σε αέρια μορφή. Αντίθετα, είναι παγιδευμένο μέσα στο ρηγόλιθο (το στρώμα βράχου και λεπτής σκόνης που καλύπτει την επιφάνεια της Σελήνης).
Αν μπορούσαμε να εξάγουμε οξυγόνο από τον ρηγόλιθο, θα ήταν αρκετό για να συντηρηθεί ανθρώπινη ζωή στη Σελήνη;
Πόσο οξυγόνο υπάρχει στη Σελήνη
Το οξυγόνο μπορεί να βρεθεί σε πολλά από τα ορυκτά του εδάφους γύρω μας. Και η Σελήνη αποτελείται ως επί το πλείστον από τα ίδια πετρώματα που θα βρείτε και στη Γη (αν και με ελαφρώς μεγαλύτερη ποσότητα υλικού που προέρχεται από μετεωρίτες). Ορυκτά όπως πυρίτιο, αλουμίνιο, οξείδια σιδήρου και μαγνησίου κυριαρχούν στο τοπίο της Σελήνης. Όλα αυτά τα μέταλλα περιέχουν οξυγόνο, αλλά όχι σε μορφή στην οποία έχουν πρόσβαση οι πνεύμονές μας. Στη Σελήνη αυτά τα ορυκτά υπάρχουν σε μερικές διαφορετικές μορφές, όπως σκληρός βράχος, σκόνη, χαλίκια και πέτρες που καλύπτουν την επιφάνεια. Το υλικό αυτό έχει προκύψει από τις συγκρούσεις μετεωριτών που έπεσαν στη σεληνιακή επιφάνεια κατά τη διάρκεια αμέτρητων χιλιετιών.
“Ορισμένοι αποκαλούν το επιφανειακό στρώμα της Σελήνης σεληνιακό "έδαφος", αλλά ως επιστήμονας του εδάφους διστάζω να χρησιμοποιήσω αυτόν τον όρο” αναφέρει ο Τζον Γκράντ, συγγραφέας του άρθρου και λέκτορας στην Επιστήμη του Εδάφους στο Southern Cross University. Το χώμα όπως το ξέρουμε είναι ένα αρκετά μαγικό πράγμα που εμφανίζεται μόνο στη Γη. Έχει δημιουργηθεί από μια τεράστια ποικιλία οργανισμών που εργάζονται στο μητρικό υλικό του εδάφους, τον ρηγόλιθο, που προέρχεται από σκληρά πετρώματα επί εκατομμύρια χρόνια.Το αποτέλεσμα είναι ένα σύνολο ορυκτών που δεν υπήρχαν στα αρχικά πετρώματα. Το έδαφος της Γης διαθέτει αξιοσημείωτα φυσικά, χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά. Εν τω μεταξύ, τα υλικά στην επιφάνεια της Σελήνης είναι βασικά ρηγόλιθου στην αρχική, ανέγγιχτη μορφή του.
Μια ουσία εισέρχεται και δύο εξέρχονται
Ο ρηγόλιθος της Σελήνης αποτελείται από περίπου 45% οξυγόνο. Αλλά αυτό το οξυγόνο είναι σφιχτά συνδεδεμένο με τα ορυκτά που αναφέρθηκαν παραπάνω. Για να διαλύσουμε αυτούς τους ισχυρούς δεσμούς, πρέπει να καταβάλουμε ενέργεια. “Ίσως να είστε εξοικειωμένοι με αυτό εάν γνωρίζετε για την ηλεκτρόλυση”, υποστηρίζει ο Τζον Γκραντ. Στη Γη αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται συνήθως στην βιομηχανία, όπως για την παραγωγή αλουμινίου. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω μιας υγρής μορφής οξειδίου του αργιλίου (κοινώς ονομάζεται αλουμίνα) μέσω ηλεκτροδίων, για να διαχωριστεί το αλουμίνιο από το οξυγόνο.
Στην περίπτωση αυτή, το οξυγόνο παράγεται ως υποπροϊόν. Στη Σελήνη, το οξυγόνο θα είναι το κύριο προϊόν και το αλουμίνιο (ή άλλο μέταλλο) που θα εξαχθεί θα είναι ένα δυνητικά χρήσιμο υποπροϊόν. Είναι μια αρκετά απλή διαδικασία, αλλά υπάρχει μια παγίδα: είναι πολύ ενεργοβόρα. Για να είναι βιώσιμο, θα πρέπει να υποστηρίζεται από ηλιακή ενέργεια ή άλλες πηγές ενέργειας που είναι διαθέσιμες στη Σελήνη.
Πηγή εικόνας: Dave Hunt/AAP
Η εξόρυξη οξυγόνου από τον ρηγόλιθο θα απαιτούσε επίσης σημαντικό βιομηχανικό εξοπλισμό. Θα πρέπει πρώτα να μετατρέψουμε το στερεό οξείδιο του μετάλλου σε υγρή μορφή, είτε με την εφαρμογή θερμότητας, είτε με θερμότητα σε συνδυασμό με διαλύτες ή ηλεκτρολύτες. Έχουμε την τεχνολογία για να το κάνουμε αυτό στη Γη, αλλά η μεταφορά αυτής της συσκευής στη Σελήνη και η παραγωγή αρκετής ενέργειας για τη λειτουργία της θα είναι μια μεγάλη πρόκληση.
Νωρίτερα φέτος, η νεοσύστατη εταιρεία "Space Applications Services" με έδρα το Βέλγιο ανακοίνωσε ότι κατασκευάζει τρεις πειραματικούς αντιδραστήρες για τη βελτίωση της διαδικασίας παραγωγής οξυγόνου μέσω ηλεκτρόλυσης. Αναμένουν να στείλουν την τεχνολογία στη Σελήνη έως το 2025 στο πλαίσιο της αποστολής ISRU (in-situ resource utilisation) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.
Πόσο οξυγόνο θα μπορούσε να παρέχει η Σελήνη;
Πόσο οξυγόνο θα μπορούσε πραγματικά να προσφέρει η Σελήνη; Λοιπόν, αρκετά, όπως αποδεικνύεται.
Αν αγνοήσουμε το οξυγόνο που είναι δεσμευμένο στα βαθύτερα σκληρά πετρώματα της Σελήνης και λάβουμε υπόψη μας μόνο το ρηγόλιθο που είναι εύκολα προσβάσιμος στην επιφάνεια, μπορούμε να καταλήξουμε σε κάποιες εκτιμήσεις. Κάθε κυβικό μέτρο σεληνιακού ρηγολίθου περιέχει κατά μέσο όρο 1,4 τόνους ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων περίπου 630 κιλών οξυγόνου. Η NASA λέει ότι ο άνθρωπος χρειάζεται να αναπνέει περίπου 800 γραμμάρια οξυγόνου την ημέρα για να επιβιώσει. Έτσι, 630 κιλά οξυγόνου θα κρατούσαν ένα άτομο στη ζωή για περίπου δύο χρόνια (ή λίγο περισσότερο).
Ας υποθέσουμε τώρα ότι το μέσο βάθος του ρηγολίθου στη Σελήνη είναι περίπου δέκα μέτρα και ότι μπορούμε να εξάγουμε όλο το οξυγόνο από αυτό. Αυτό σημαίνει ότι τα ανώτερα δέκα μέτρα της επιφάνειας της Σελήνης θα παρείχαν αρκετό οξυγόνο για να συντηρήσουν και τα οκτώ δισεκατομμύρια ανθρώπους στη Γη για περίπου 100.000 χρόνια. Αυτό θα εξαρτηθεί επίσης από το πόσο αποτελεσματικά καταφέρνουμε να εξάγουμε και να χρησιμοποιήσουμε το οξυγόνο.
Φυσικά, έχουμε αρκετά καλά πράγματα εδώ στη Γη. Και θα πρέπει να κάνουμε ό,τι μπορούμε για να προστατεύσουμε τον γαλάζιο πλανήτη και ιδίως το έδαφός του που συνεχίζει να στηρίζει όλη τη γήινη ζωή χωρίς καν να προσπαθούμε.