Viimasel ajal panustatakse palju aega ja raha tehnoloogiatesse, mis võimaldaksid kasutada tõhusalt erinevaid kosmoseressursse. Muuhulgas otsivad teadlased lahendusi, kuidas toota Kuul hapnikku, kirjutas The Conversation.
Eelmisel kuul sõlmisid Austraalia kosmoseagentuur ja NASA lepingu, millega saata Artemise programmi raames Kuule Austraalia kulgur. Selle ülesandeks on koguda kivimeid, millest võiks tulevikus Kuul hingatavat hapnikku toota.
Kuigi Kuul on atmosfäär täiesti olemas, on see väga õhuke ja koosneb peamiselt vaid vesinikust, neoonist ja argoonist. See ei ole paraku selline gaasisegu, mida saaks hingata hapnikust sõltuvad imetajad, sh ka inimesed.
See tähendab, et tegelikult on Kuul võrdlemisi palju hapnikku, see lihtsalt ei ole gaasilises vormis. Selle asemel on hapnik lõksus regoliidi – kivi- ja peene tolmukihi sees, mis katab Kuu pinda. Kui saaksime regoliidist hapnikku ammutada, siis on võimalus, et inimesed Kuul hingata saaks.
Hapnik kivimites
Hapnikku leidub paljudes meid ümbritsevas maapinnas leiduvates mineraalides. Ja Kuu on enamasti valmistatud samadest kivimitest, mida võib leida ka Maalt.
Kuu maastikul domineerivad mineraalid, nagu ränidioksiid, alumiinium ning raud- ja magneesiumoksiidid. Kõik need mineraalid sisaldavad hapnikku, kuid paraku mitte sellisel kujul, millele meie kopsud ligi pääsevad.
Kuul on need mineraalid mitmel erineval kujul, sealhulgas kõva kivi, tolm, kruus ja pinda katvad kivid. Need on tekkinud aastatuhandete jooksul Kuu pinnale kukkunud meteoriitide mõjul.
Mõned inimesed nimetavad Kuu pinnakihti Kuu “mullaks”, kuid mullateadlane John Grant seda terminit päris õigeks ei pea. “Pinnas, nagu me teame, on üsna maagiline kraam, mida leidub ainult Maal,” märkis Grant. Selle on loonud suur hulk erinevaid organisme miljonite aastate jooksul.
Tulemuseks on mineraalide maatriks, mida algsetes kivimites ei olnud. Maa pinnas on läbi imbunud märkimisväärsete füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste omadustega. Kuu pinnal olevad materjalid (põhiliselt regoliit) on aga oma algsel puutumata kujul.
Kuidas hapnikku saada?
Kuu regoliit koosneb ligikaudu 45% hapnikust, kuid see hapnik on tihedalt seotud ülalmainitud mineraalidega. Et neist hapnikku saada, läheb vaja energiat. Seda saab teha nimelt elektrolüüsiga. Maal kasutatakse seda protsessi tavaliselt tootmises, näiteks alumiiniumi tootmisel. Elektrivool juhitakse läbi elektroodide kaudu vedelas vormis alumiiniumoksiidi (tavaliselt nimetatakse alumiiniumoksiidiks), et eraldada alumiinium hapnikust.
Sel juhul toodetakse hapnikku kõrvalsaadusena. Kuul oleks aga hapnik seevastu peamine saadus ja alumiinium (või muu metall) kasulik kõrvalsaadus. Tegelikult on see on üsna lihtne protsess, kuid sellel on ka oma konks: kulub palju energiat. Et protsess oleks jätkusuutlik, peaks seda toetama päikeseenergia või muud Kuul saadaolevad energiaallikad.
Hapniku eraldamine regoliidist nõuaks ka kindlaid tööstuslikke seadmeid. Peaksime esmalt muutma tahke metalloksiidi vedelaks, kas kuumutamise, lahustite või elektrolüütidega kombineeritud kuumuse abil. Maal on selleks vajalik tehnoloogia olemas, kuid väljakutseks saab aparaadi viimine Kuule ja selle käitamiseks vajaliku energia tootmine.
Selle aasta alguses teatas Belgias asuv idufirma Space Applications Services, et ehitab kolm eksperimentaalset reaktorit, et edendada hapniku valmistamise protsessi elektrolüüsi teel. Ettevõte loodab saata tehnoloogia Kuule 2025. aastaks.
Kui palju hapnikku suudab Kuu pakkuda?
Kui inimestel õnnestub projekt ellu viia, on meie kasutuses väga suures koguses hapnikku. Iga kuupmeeter kuuregoliidi sisaldab keskmiselt 1,4 tonni mineraale, sealhulgas umbes 630 kilogrammi hapnikku. NASA sõnul peavad inimesed ellujäämiseks hingama umbes 800 grammi hapnikku päevas. Seega hoiaks 630 kg hapnikku inimese elus veidi üle kahe aasta.
Oletame nüüd, et regoliidi keskmine sügavus Kuul on umbes kümme meetrit ja saame sealt täies mahus hapniku eraldada. Kui Kuu pinna ülemised kümme meetrit annaksid piisavalt hapnikku, siis saakski kõik Maal elavat 8 miljardit inimest 100 000 aastat kuul elada. Kõik oleneb sellest, kui tõhusalt õnnestuks meil hapnikku eraldada ja kasutada.
