Miként lehet a holdporból oxigént előállítani?

A Hold meghódításának következő fázisában ugyan az USA vállalta az úttörő szerepet, ez azonban nem jelenti azt, hogy más nemzetek nem veszik ki a részüket a felfedezésekből. Épp a napokban kell landolnia a legújabb, mintavételező kínai holdszondának, az Európai Űrügynökség (ESA) pedig hosszabb ideje foglalkozik már azzal, hogy miként hasznosíthatóak a holdi nyersanyagforrások helyben. Mivel a Földről minden gramm anyag rendkívüli költséggel juttatható a Holdra, ezért igen fontos, hogy, amit csak lehet, helyi forrásokból állítsanak elő.
E kutatások közt kiemelkedő fontosságú az ember jelenlétének két alapvető szükségletét biztosító eljárás, amelyben üzemanyagként szolgáló és az ember által belélegezhető oxigént fejlesztenek, illetve egyidejűleg az ember számára védett helyet adó építmények anyagát is előállítják.
A regolitnak nevezett por, amely a Hold felszínét borítja, a földi kutatók számára természetesen nem hozzáférhető, azonban a Holdról az 1970-es években visszahozott minták elemzéséből tudjuk, milyen összetételű ez az anyag, így régóta földi analógokat használnak a hasonló kísérletekhez.
A regolit tömegének 45 százaléka oxigén, azonban ez különböző fémekkel kötött állapotban, vagyis nem közvetlenül hozzáférhető formában van jelen. Egy brit vállalat, a Metalysis foglalkozik az elkülönítésükkel, és már kifejlesztett olyan eljárást, amellyel itt a Földön lehet fémeket kivonni. 2020-ban bebizonyították, hogy a holdi regolitnak megfelelő anyaggal is tökéletesen működik a módszerük.

A kísérletekben lezajló elektrokémiai folyamat egy mosógép méretű, speciálisan tervezett tartályban zajlik. Az oxigéntartalmú anyagot olvasztott sóba helyezik, 950 Celsius-fok hőmérsékletre hevítik, majd áramot vezetnek az anyagba. Ennek hatására az oxigén elválik a fémektől s egy elektródán gyűlik össze, a hátramaradó anyag pedig egy fémes keverék. Jelenleg a Metalysis mérnökei a holdi körülményeket szem előtt tartva optimalizálják a folyamatokat.
Hatalmas különbség az, hogy míg a földi körülmények közepette az így keletkező oxigénre nincs szükség, a Holdon a legfontosabb célja e folyamatnak pont az oxigén előállítása lesz, így arra kell koncentrálni, hogy minél nagyobb mennyiségben lehessen előállítani majd. A folyamathoz szükséges elektromos áram, amit a felhasznált reagensek változtatásával és a hőmérséklet csökkentésével igyekeznek létrehozni a mérnökök. Így a folyamathoz szükséges energia mennyisége is kisebb lesz majd, ez pedig szintén szempont a Holdon. Igyekeznek a kamra méretét is csökkenteni, a könnyebb odaszállíthatóság céljából.
Ian Mellor, a Metalysis igazgatója elmondta: „Évekkel ezelőtt döbbentünk rá, hogy az a lényegtelen melléktermék, amely a fém-kinyerési folyamataikban keletkezik, az űrkutatásban rendkívül fontos alapanyag. Várjuk, hogy még további olyan földi technológiai megoldásokon dolgozhassunk az ipari partnereinkkel és az Európai Űrügynökséggel, amelyeket az űrben lehet majd hasznosítani.”

Az oxigén kinyerése után maradt, fémekből álló port a 3D nyomtatásban készülő építőelemekhez lehet majd felhasználni. Mivel lehetnek jelentős helyi különbségek a regolit fémösszetételében, ki kell még azt is dolgozni, hogy ezt a keveréket közvetlenül, vagy további finomítás után lehet-e hasznosítani majd az építmények létrehozásánál.
„A jövőben, ha az űr távoli pontjaira szeretnénk eljutni, elsőként holdi és marsi bázisokat kell létesítenünk, s meg kell találnunk a létfenntartásunkhoz szükséges elemek, mint a levegő, a víz, az élelmiszer helyi előállításának módszereit” – mondta Sue Horne, a Brit Űrügynökség űrkutatási részlegének vezetője. Azzal, hogy a Metalysist bevonták ebbe a programba, a segítségükkel egy lépéssel közelebb kerülhetünk a nagyszabású tervek megvalósításához.