Луна — не самое гостеприимное место для землян: отсутствие атмосферы, стабильной температуры на поверхности нашего спутника и воздуха делает этот бело-серый шар над нашими головами абсолютно непригодным для жизни местом. Вместе с тем, ученые придумали новую технологию добычи так нужного нам кислорода прямо из лунного грунта — реголита. Несмотря на то, что кислорода в тончайшей лунной атмосфере нет вообще, довольно большое его количество содержится в лунной пыли, сплошь покрывающей поверхность нашего естественного спутника. Исследования показывают, что приблизительно 40-50 % реголита составляет именно кислород, который можно высвободить при воздействии электрического тока. Ток способен отрывать атомы кислорода от молекул оксида, решая этим сразу 2 важные задачи: с одной стороны, мы получаем огромное количество свободного кислорода, а с другой у нас появляется целая связка металлических сплавов, которые были бы крайне полезны при строительстве будущих лунных баз и колоний.
Лунный реголит до электролиза (слева) и после (справа)
Для того, чтобы проверить свою теорию, исследователи из Кембриджского университета использовали образцы лунного реголита, предоставленного им специалистами NASA. В ходе проведения эксперимента по получению кислорода из лунного грунта, выяснилось, что из трех тонн реголита можно получить приблизительно тонну кислорода при условии использования специальных электрохимических реакторов, размер каждого из которых составлял бы около метра в высоту.
Для их полноценной работы специалисты намерены использовать солнечные батареи, способные накапливать солнечную энергию во время лунного дня. Для более стабильного и бесперебойного обеспечения энергией будущей колонии может потребоваться и строительство ядерного мини-реактора, который, по мнению ученых, будет установлен на спутнике Земли уже в относительно недалеком будущем.
В настоящий момент уже официально подтверждено, что весь извлеченный в качестве своеобразного побочного эффекта электролиза металл, полностью пригоден для дальнейшей обработки и эксплуатации. Так, побочный продукт содержал в себе сплавы железа, алюминия, кремния и кальция, а также их смеси. Данное открытие означает, что метод электролиза лунного грунта может быть невероятно ценным даже в том случае, если окажется, что кислород можно каким-то образом извлечь из предполагаемых запасов водяного льда на Луне.
В любом случае, применение электролиза лунного реголита позволит первым поселенцам получить стабильный доступ к кислороду для топлива и жизнеобеспечения, а также широкий спектр изготовления металлических сплавов для производства даже на большом расстоянии от Земли.
Справка:
Хотя термин «реголит» был введен в минералогическую практику в конце XVIII века, и первоначально относился ко всяким рыхлым породам земной поверхности, сегодня он употребляется в основном в значении «лунный грунт».
Правда, поверхностные грунты планет, находящихся в пределах исследовательской досягаемости, тоже зовутся реголитами – но это, рискнем предположить, лишь до тех пор, пока интенсивность изысканий низка. Как только человек зашагает по «пыльным тропинкам далеких планет», названия для инопланетных грунтов – найдутся, сомнений нет!
Лунного реголита на Земле накоплено не так уж и мало: львиную долю груза (382 кг) привезли американские астронавты, некоторое количество (до 500 г) материала доставлено советскими автоматическими станциями.
Репрезентативность образцов, разумеется, ограничена районами прилунения космических аппаратов. Однако даже в самых потаенных уголках темной стороны Луны вряд ли сокрыты минеральные неожиданности: все-таки Земля и Луна – кровные сестры…
Человек перестал бы быть человеком, если бы первые впечатления о новом материале не составил бы на основании собственных ощущений. По словам астронавтов и работников земных лабораторий, в атмосферной среде лунный грунт пахнет гарью, а на вкус явственно напоминает пережженный кофе.
Удивляться нечему: мало какой космический катаклизм не связан с высокотемпературными процессами…
Физические свойства реголита
Образцы пылевато-песчанистого порошка, отобранные в низинах Моря Изобилия и в районах возвышенностей, различаются цветом – но не составом. Темная окраска обломочного материала из низин плоского лунного моря обусловлена эпизодическим (или даже однократным) разогревом минералов.
Реголит рыхл и неоднороден. При этом грунт хорошо слипается в комки и в лунных условиях охотно прилипает к любым поверхностям. Подобное свойство объясняется отсутствием окисной пленки на поверхности каждой отдельной частички – пленки, которая, как известно, препятствует процессам сцепления и диффузии.
Фракционный состав реголита определен лишь для глубин до 60 см. Предполагается, что ниже реголит содержит более крупные куски породы. В верхнем слое превалируют частицы размером до одного миллиметра – хотя встречаются и камешки побольше.
По результатам наблюдений, толщина реголита на Луне составляет несколько метров – от 5 м в районе Моря Изобилия до 11 м в районе гор, окаймляющих Море Кризисов.
Состав и образование реголита
На Луне нет ветров. А выветривание – наблюдается… Старые горы, образовавшиеся миллиарды лет назад вследствие мощных соударений с космическими телами, выглядят сглаженными – по сравнению с горами молодыми. Почему?
Разница дневных и ночных температур на Луне по земным меркам велика и может достигать более чем 250°С. Растрескивание и выкрашивание минералов неизбежно в таких условиях.
Падения метеоритов, продолжающиеся на протяжении всей жизни планеты, немало способствуют образованию и разлету обломочного материала. В отсутствие атмосферы энергия ударов гасится исключительно за счет разрушения пород. За миллиарды лет непрерывной бомбардировки на Луне не осталось мест, не тронутых метеоритами.
Отдельные зерна реголита несут следы множественных соударений с микрометеоритами. До поверхности Земли микрометеориты попросту не долетают, сгорая в атмосфере – однако в Луну они вонзаются на скорости до 30 км/с.
В качестве гипотетической причины измельчения лунного грунта до состояния реголита определяется и сейсмическая активность. Не наблюдая «лунотрясений» непосредственно, ученые различают следы масштабных подвижек и вулканической активности на поверхности планеты. Подобные события неизбежно сопровождаются сильными колебаниями грунта.
Состав реголита «морских» впадин несколько отличен от минерального наполнения грунтов возвышенностей, но разница по большей части касается процентного содержания железа. Минералы реголита обычны и для нашей планеты: это анортит, плагиоклаз, ильменит, авгит – а также оливин и шпинель.
Лунные базальты и плагиоклазы, ставшие материалом для образования реголита, аналогичны земным – с поправкой на отсутствие воды и кислородной атмосферы на Луне.
Реголит и солнечный ветер
В научно-фантастических произведениях нередко обыгрывается тема лунных копей. Целью разработок становится добыча экзотических материалов, накопленных в верхних слоях планетного покрова под воздействием космических излучений, и невозможных на Земле.
Так называемый «солнечный ветер» – корпускулярный поток, состоящий в основном из ядер водорода и гелия, и выбрасываемый Солнцем со скоростью до 1200 км/с – действительно «перепахивает» лунный грунт.
Результатом взаимодействия становится обогащение верхнего (около 30-35 см) слоя реголита гелием, аргоном, неоном, ксеноном, криптоном, водородом. Солнечный ветер разрушителен для кристаллических решеток минералов, но его энергии недостаточно для физического раскалывания пылинок и песчинок.
Тем не менее, постепенное ослабление структурных связей в частичках породы под воздействием корпускулярных бомбардировок со временем приводит к образованию мелкодисперсной пыли.
По подсчетам ученых, за время существования Луны солнечный ветер мог разрушить до 20 м породной толщи! Именно этой пыли так боялись (и до сих пор побаиваются) организаторы космических полетов: корабль, приземляясь, может просто утонуть в пылевом омуте…
Аномалии, присущие реголиту
Реголит, отобранный в некоторых районах лунных морей, содержит в себе мельчайшие продукты высокотемпературного воздействия: зеленые и красно-оранжевые шарики силикатов. Для образования подобных включений мало вулканической активности планеты и вспышек на Солнце.
По мнению американских ученых, лишь краткое и мощное облучение поверхности планеты электромагнитым излучением широкого спектра способно дать такой результат. При этом интенсивность воздействия должна превышать мощь свечения Солнца в сотни раз.
Поскольку места залегания оплавленной силикатной зерни ограниченны, речь может идти о вспышках, случившихся на небольшом расстоянии от поверхности Луны. Возможно, здесь когда-то располагались стартовые площадки кораблей с термоядерными двигателями? Во всяком случае, современные химические ракетные двигатели землян лишь единожды привели к оплавлению реголита – с совершенно иным характером разрушения минералов.
Вода в лунном грунте
Минералов, содержащих воду в связанном состоянии, в составе реголита не должно быть! Так сочли селенологи еще в прошлом веке, а натурные исследования грунта лишь подтвердили предположения теоретиков. Однако радарные изыскания, проводимые искусственными спутниками Луны в наши дни, принесли неожиданную весть.
На дне кратера, расположенного на южном полюсе планеты, и заглубленного на 13 км от уровня поверхности, локатор обнаружил замерзшую воду. Речь в данном случае идет не о заледеневшем озере, а о некотором количестве водного льда, обволакивающем частицы силикатов, и таким образом входящим в состав реголитового одеяла.
Концентрация воды в реголите не превышает десятых долей процента, лишь кое-где доходя до 1%. Места залегания влаги ограничены областями, защищенными от солнечной радиации. Суммарная масса водных ресурсов реголита оценивается в несколько миллиардов тонн, однако следует понимать: современные аппаратные исследования оперируют данными, собранными из тонкого (около полуметра) приповерхностного слоя реголита. Если искать глубже, воды может быть найдено больше!
Вместо заключения
Минеральный состав реголита – сыпучей горной породы, покрывающей Луну – не принес минерологам сюрпризов. Однако у лунных минералов поверхностного залегания имеются особенности, отличающие их от земных аналогов.
Общая обезвоженность реголита – следствие сильного нагревания Солнцем. Насыщенность реголитовых минералов ионизированными примесями выросла в результате длительной «обработки» поверхности планеты солнечным ветром.
Каких-либо остро необходимых землянам веществ, сделавших бы доставку реголита на Землю экономически обоснованной (стоимость перевозки – более 40 тыс. долларов за килограмм), в лунном грунте не обнаружено.
Источник: https://hi-news.ru/, https://finesell.ru/
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
