Bulan memiliki oksigen dan mineral yang melimpah, hal-hal yang sangat diperlukan oleh peradaban yang hidup di luar angkasa. Masalahnya adalah mereka terkunci bersama di regolith. Memisahkan keduanya akan memberikan banyak sumber daya kritis, tetapi memisahkannya adalah masalah yang rumit.
Regolith Bulan bervariasi mulai dari kedalaman 2 meter (6,5 kaki) di wilayah kuda betina, hingga 20 meter (65 kaki) di wilayah dataran tinggi. Tidak seperti Bumi, di mana permukaannya dibentuk dan dibangun oleh proses biologis dan geologis, regolith Bulan sebagian besar terdiri dari serpihan pecahan, serpihan kerak kerak bumi yang disebabkan oleh dampak. Oksigen dan mineral dikunci dalam mineral oksida, dan dalam partikel kaca yang diciptakan melalui panasnya tubrukan.
Oksigen adalah unsur yang paling melimpah di regolith Bulan, terdiri dari 40-45% berat regolit. Para ilmuwan telah mempelajari In Situ Resource Utilization (ISRU) selama bertahun-tahun, mencoba menemukan metode pemisahan oksigen dari unsur-unsur lain, untuk memanfaatkan keduanya. Biasanya, itu membutuhkan banyak energi, yang merupakan penghalang yang signifikan.
Penelitian baru yang didukung oleh Badan Antariksa Eropa menguraikan metode untuk ekstraksi oksigen yang tidak memerlukan banyak energi.
"Oksigen ini adalah sumber daya yang sangat berharga, tetapi terikat secara kimiawi dalam materi sebagai oksida dalam bentuk mineral atau kaca, dan karenanya tidak tersedia untuk segera digunakan," jelas peneliti Beth Lomax dari Universitas Glasgow, yang pekerjaan PhDnya didukung melalui ESA's Networking and Partnering Initiative, memanfaatkan penelitian akademis canggih untuk aplikasi luar angkasa.
"Penelitian ini memberikan bukti konsep bahwa kita dapat mengekstraksi dan memanfaatkan semua oksigen dari regolith bulan, meninggalkan produk sampingan logam yang berpotensi bermanfaat," kata Lomax dalam siaran pers.
Metode ekstraksi bergantung pada elektrolisis, sesuatu yang sebagian besar dari kita pelajari di sekolah menengah. Tetapi metode ini menggunakan garam cair sebagai elektrolit.
"Pemrosesan dilakukan menggunakan metode yang disebut elektrolisis garam cair," kata Lomax. “Ini adalah contoh pertama dari proses langsung bubuk-ke-bubuk dari simulant bulan solid yang dapat mengekstraksi hampir semua oksigen. Metode alternatif ekstraksi oksigen bulan mencapai hasil yang jauh lebih rendah, atau mengharuskan regolith dicairkan dengan suhu ekstrem lebih dari 1600 ° C. "
Metode ini menggunakan garam kalsium klorida cair sebagai elektrolit. Regolith yang disimulasikan ditempatkan dalam keranjang jala dan semuanya dipanaskan hingga 950 C (1740 F.) Pada suhu tersebut regolith tetap solid. Kemudian arus diterapkan, dan oksigen diekstraksi dan dikumpulkan di anoda. Metode ekstraksi lainnya membutuhkan pemanasan semuanya hingga 1600 C (2900 F), peningkatan besar dalam energi yang dibutuhkan.
Metode ini mengekstraksi 96% oksigen dalam 50 jam. Tetapi hanya dalam 15 jam, ia mampu mengekstraksi 75%. Karena oksigen sangat melimpah di regolith bulan, hasil ini terlihat menjanjikan.
"Pekerjaan ini didasarkan pada proses FCC - dari inisial penemu yang berbasis di Cambridge - yang telah ditingkatkan oleh perusahaan Inggris bernama Metalysis untuk produksi logam dan paduan komersial," kata Lomax.
Metalisis mengembangkan metode elektrolisis garam cair justru karena kurang intensif energi. Bahan yang akan dipisahkan tidak perlu berbentuk cair, jadi lebih sedikit energi yang dibutuhkan. Mereka juga mengklaim sistem mereka tidak menghasilkan produk sampingan yang beracun.
"Kami bekerja dengan Metalysis dan ESA untuk menerjemahkan proses industri ini ke konteks bulan, dan hasilnya sejauh ini sangat menjanjikan," kata Mark Symes, supervisor PhD Beth di University of Glasgow.
Ketersediaan berbagai mineral berubah tergantung pada lokasi di Bulan. Ada banyak pekerjaan untuk memetakan dan menjelajahi sumber daya Bulan.
James Carpenter, staf strategi lunar ESA berkomentar: "Proses ini akan memberikan akses ke oksigen bagi pemukim bulan untuk bahan bakar dan pendukung kehidupan, serta berbagai paduan logam untuk pembuatan in-situ - bahan baku yang tepat tergantung pada lokasi pada Bulan mereka mendarat. "
Dengan roket yang dapat digunakan kembali yang dikembangkan oleh perusahaan-perusahaan seperti SpaceX, biaya pengangkutan material dari gravitasi bumi telah turun. Tapi itu masih mahal. Biayanya puluhan ribu dolar untuk mengangkut satu kilogram ke Bulan. Biaya itu berarti bahwa setiap rencana realistis untuk pos atau koloni Bulan akan sangat menguras keuangan.
Tanpa cara untuk mengekstraksi sumber daya untuk bahan bakar dan konstruksi, dan tanpa sumber oksigen di Bulan, tampaknya tidak mungkin manusia dapat membangun kehadiran di sana. Kemajuan teknologi seperti ini akan memainkan peran besar di masa depan eksplorasi ruang angkasa.
Lebih:
- Siaran Pers: OKSIGEN DAN LOGAM DARI REGULASI LUNAR
- Makalah Penelitian: Membuktikan kelayakan proses elektrokimia untuk ekstraksi oksigen secara simultan dan produksi paduan logam dari regolith bulan
- NASA: Pemanfaatan Sumberdaya Situ
- Majalah Luar Angkasa: Sumber Daya Pemanenan Dari Tata Surya. Pemanfaatan Sumberdaya Situ
