System pozyskiwania wody na Księżycu
Jedno jest pewne: kiedy ludzie zaczną zasiedlać inne ciała niebieskie, będą potrzebować dostępu do wody. I nie tylko do wody nadającej się do spożycia, ale także do wykorzystania jako paliwo rakietowe, aby móc wysyłać rzeczy – i ludzi – z powrotem na Ziemię. Najbardziej prawdopodobnym miejscem założenia przez ludzi swojej pierwszej bazy jest Księżyc, na którym odkryto istnienie zamarzniętej wody wewnątrz skalistej, zwietrzałej powierzchni, zwanej regolitem. Naukowcom tworzącym konsorcjum w ramach finansowanego ze środków UE projektu LUWEX(odnośnik otworzy się w nowym oknie) udało się zaprojektować, zbudować i przetestować nowy system ekstrakcji, który z powodzeniem przetwarza symulowany regolit księżycowy i pozyskuje z niego wodę. „Proces projektowania aparatu ekstrakcyjnego tak naprawdę stanowił część projektu, ponieważ chcieliśmy sprawdzić, jaki typ ekstraktora najlepiej sprawdziłby się na Księżycu”, mówi Luca Kiewiet(odnośnik otworzy się w nowym oknie), pracownik naukowy Niemieckiej Agencji Kosmicznej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (DLR). „Przyjrzeliśmy się nie tylko temu, co byłoby najlepsze pod względem wydajności lub szybkości ekstrakcji, ale także temu, co można by poddać testom podczas przyszłej misji mającej na celu demonstrację tej technologii”.
Pozyskiwanie wody z księżycowego pyłu
Nie mając łatwego dostępu do pyłu księżycowego, zespół pracował na analogowym materiale imitującym skały księżycowe. Do symulacji wybrano konkretny materiał modelowy, który uczeni uznali za najlepiej odzwierciedlający regolit znajdujący się na południowym biegunie Księżyca, gdzie występuje lód i skąd najprawdopodobniej można by wydobywać wodę. Badania polegały na wypełnianiu systemu ekstraktora – znanego jako tygiel – materiałem zawierającym lód, symulującym regolit księżycowy. Następnie w komorze o kontrolowanej temperaturze wytwarzano próżnię, aby odwzorować warunki podobne do panujących na Księżycu. Kolejnym krokiem było podgrzewanie i jednoczesne mieszanie materiału imitującego regolit księżycowy, co ze względu na niskie ciśnienie sprawiało, że lód przechodził bezpośrednio ze stanu stałego w stan gazowy (sublimacja) i ulatniał się w formie pary wodnej z regolitu. Ta para wodna była zamrażana w wymrażaczu, a następnie krótko podgrzewana, aby mogła przedostać się do komory, gdzie po przejściu w stan ciekły mogła być przepompowana do systemu oczyszczania. „Dzięki zastosowaniu szeregu metod oczyszczania mogliśmy uzyskać wodę, która była bezpieczna do picia dla astronautów lub którą można było poddać elektrolizie i przekształcić w paliwo rakietowe do statków kosmicznych”, dodaje Kiewiet.
Dopracowanie koncepcji systemów ekstrakcji i oczyszczania
O wyjątkowości i sukcesie tego projektu świadczy wykazanie możliwości ekstrakcji, wychwycenia, skroplenia i oczyszczenia wody ze zmrożonego regolitu księżycowego na niespotykaną dotąd skalę oraz w warunkach, których nigdy wcześniej nie poddawano badaniom. „Każdy pojedynczy eksperyment pozwalał nam na uzyskanie do 750 mililitrów wody – wynik, jakiego nie udało się dotąd osiągnąć”, zauważa Kiewiet. Ponadto naukowcy zdobyli wiele cennej wiedzy, która pomoże w przyszłym projektowaniu systemów ekstrakcji wody na Księżycu, między innymi w pokonaniu problemu, jakim jest gromadzenie się pyłu w systemie. „Poznaliśmy ograniczenia tego rozwiązania i kontynuujemy nasze prace nad ulepszeniem systemów ekstrakcji i oczyszczania, tak by pewnego dnia móc urzeczywistnić wizję pozyskiwanie wody na Księżycu”, dodaje Kiewiet.
Źródło wody pitnej na Księżycu
Szereg agencji kosmicznych na całym świecie, w tym NASA i ESA(odnośnik otworzy się w nowym oknie), nie ustaje w wysiłkach, aby ponownie wysłać astronautów na Księżyc. Wyniki projektu LUWEX mogłyby wspomóc i usprawnić te misje dzięki zmniejszeniu zależności astronautów od misji zaopatrzeniowych z Ziemi. „Jeśli nie będzie trzeba zabierać ze sobą paliwa potrzebnego do powrotu, oszczędzi to sporo kosztów i energii”, podkreśla Kiewiet. „A gdyby załoga miała dostęp do nieco większej ilości wody pitnej, mogłaby przedłużyć swoją misję”.
