Un team di ingegneri sta lavorando a una macchina progettata per produrre ossigeno in condizioni simili a quelle lunari.
La macchina per l’ossigeno
All’interno di una grande sfera, gli ingegneri di Sierra Space hanno lavorato su un dispositivo progettato per produrre ossigeno in condizioni simili a quelle lunari. Davanti a loro si trovava un congegno metallico argentato avvolto in cavi colorati, un apparecchio che sperano possa un giorno generare ossigeno sulla Luna. Una volta che il team ha lasciato la sfera, l’esperimento ha avuto inizio. La macchina, simile a una scatola, ha iniziato a ingerire piccole quantità di regolite , una miscela di polvere e granuli affilati con una composizione chimica che imita il vero suolo lunare. Presto, quel regolite si è trasformato in una massa gellosa, riscaldata a temperature superiori a 1.650°C .
Con l’aggiunta di alcuni reagenti, hanno iniziato a fuoriuscire molecole contenenti ossigeno . Brant White, un manager del programma di Sierra Space , ha dichiarato: “Abbiamo testato tutto ciò che potevamo sulla Terra. Il prossimo passo sarà andare sulla Luna.” L’esperimento di Sierra Space si è svolto presso il Johnson Space Center della NASA durante l’estate. Questa tecnologia non è l’unica su cui i ricercatori stanno lavorando, poiché stanno sviluppando sistemi che potrebbero fornire ossigeno agli astronauti che vivranno in una futura base lunare. Gli astronauti avranno bisogno di ossigeno non solo per respirare, ma anche per produrre carburante per razzi che potrebbero decollare dalla Luna verso destinazioni più lontane, inclusa Marte .
Inoltre, gli abitanti della base lunare potrebbero necessitare di metallo, che potrebbero raccogliere dai detriti grigi e polverosi che ricoprono la superficie lunare. Molto dipende dalla capacità di costruire reattori in grado di estrarre efficacemente tali risorse. White ha sottolineato che questo potrebbe far risparmiare miliardi di dollari sui costi delle missioni, poiché l’alternativa sarebbe quella di portare grandi quantità di ossigeno e metallo dalla Terra, un’operazione ardua e costosa. Fortunatamente, il regolite lunare è ricco di ossidi metallici . Sebbene la scienza per estrarre ossigeno dagli ossidi metallici sia ben compresa sulla Terra, farlo sulla Luna è molto più difficile, soprattutto a causa delle condizioni ambientali.
La grande camera sferica che ha ospitato i test di Sierra Space ha creato un vuoto e ha simulato le temperature e le pressioni lunari. L’azienda ha dovuto migliorare il funzionamento della macchina nel tempo per affrontare meglio la texture estremamente irregolare e abrasiva del regolite stesso. White ha affermato: “Si infila ovunque, usura tutti i tipi di meccanismi.” Un aspetto cruciale che non può essere testato sulla Terra o anche in orbita attorno al nostro pianeta è la gravità lunare , che è circa un sesto di quella terrestre. Potrebbe non essere prima del 2028 o oltre che Sierra Space potrà testare il suo sistema sulla Luna, utilizzando regolite reale in condizioni di bassa gravità.
Le sfide della gravità lunare
La gravità lunare rappresenta una sfida significativa per le tecnologie di estrazione dell’ ossigeno . Infatti, la gravità sulla Luna è circa un sesto di quella terrestre, il che può influenzare negativamente il funzionamento di alcune tecnologie progettate per estrarre ossigeno. Paul Burke, dell’ Università Johns Hopkins , ha evidenziato che senza un adeguato design, le tecnologie di estrazione potrebbero non funzionare come previsto. In un articolo pubblicato ad aprile, Burke e i suoi colleghi hanno presentato i risultati di simulazioni al computer che mostrano come un processo di estrazione dell’ossigeno, chiamato elettrolisi del regolite fuso , potrebbe essere ostacolato dalla debole gravità lunare. Questo processo prevede l’uso di elettricità per separare i minerali lunari contenenti ossigeno, ma la formazione di bolle di ossigeno sulla superficie degli elettrodi all’interno del regolite fuso potrebbe essere compromessa.
- Le bolle di ossigeno non risalirebbero rapidamente e potrebbero ritardare il distacco dagli elettrodi.
Per affrontare questo problema, si potrebbero adottare diverse soluzioni, come:
- Vibrando il dispositivo di produzione di ossigeno per liberare le bolle.
- Utilizzando elettrodi extra-lisci per facilitare il distacco delle bolle.
Tuttavia, la tecnologia di Sierra Space, che utilizza un processo carbothermal , presenta un vantaggio: le bolle di ossigeno si formano liberamente nel regolite, riducendo il rischio di rimanere bloccate. Burke stima che un astronauta necessiti di una quantità di ossigeno equivalente a circa due o tre chilogrammi di regolite al giorno, a seconda del livello di attività fisica. Tuttavia, i sistemi di supporto vitale di una base lunare potrebbero riciclare l’ossigeno espirato dagli astronauti, riducendo la quantità di regolite da elaborare per mantenere in vita i residenti lunari. L’uso principale delle tecnologie di estrazione dell’ossigeno è fornire l’ossidante per i carburanti dei razzi, facilitando così l’esplorazione spaziale ambiziosa. La capacità di produrre risorse sulla Luna è cruciale per il successo delle future missioni lunari.
Tecnologie di estrazione dell’ossigeno
Sierra Space ha sviluppato una macchina che utilizza regolite per produrre ossigeno in condizioni simulate lunari. Questa tecnologia è fondamentale per le future missioni lunari, poiché gli astronauti avranno bisogno di ossigeno non solo per respirare, ma anche per produrre carburante per razzi . La macchina è progettata per estrarre ossigeno da ossidi metallici presenti nel regolite, un processo che, sebbene ben compreso sulla Terra, presenta sfide significative sulla Luna a causa delle sue condizioni uniche.
Processo Carbothermal
Il sistema di Sierra Space utilizza un processo carbothermal . In questo processo, le bolle di ossigeno si formano liberamente nel regolite, riducendo il rischio che si incastrino, a differenza di altre tecnologie che richiedono elettrodi. Questo approccio potrebbe rivelarsi più efficace in un ambiente a bassa gravità come quello lunare.
Sfide della Gravità Lunare
La gravità lunare, che è circa un sesto di quella terrestre, rappresenta una sfida per le tecnologie di estrazione dell’ossigeno. Ad esempio, un altro metodo di estrazione, l’ elettrolisi del regolite fuso , potrebbe essere ostacolato dalla bassa gravità, poiché le bolle di ossigeno formate sugli elettrodi potrebbero non staccarsi facilmente. Per affrontare questo problema, i ricercatori stanno esplorando soluzioni come l’uso di sonicatori per vibrare le macchine e facilitare il distacco delle bolle.
Risorse e Sostenibilità
Inoltre, la capacità di estrarre risorse dalla Luna potrebbe ridurre significativamente i costi delle missioni. Sierra Space stima che l’estrazione di ossigeno direttamente dalla Luna potrebbe risparmiare miliardi di dollari, evitando la necessità di trasportare grandi quantità di ossigeno dalla Terra. Le tecnologie di estrazione dell’ossigeno non solo forniranno ossigeno per la respirazione, ma potrebbero anche generare ossidanti per i carburanti dei razzi, facilitando l’esplorazione spaziale futura. In sintesi, le tecnologie di estrazione dell’ossigeno sono cruciali per il successo delle missioni lunari e per la creazione di basi permanenti sulla Luna.
