В Германии создали испытательный стенд для отработки добычи ресурсов на Луне
Ильменит неслучайно признается одним из самых ценных лунных ресурсов: он содержит в своем составе железо, титан и кислород, а значит, из этого минерала можно получать воду, кислород и другие ресурсы, необходимые для жизнедеятельности на суровом спутнике Земли. Но проблема заключается в том, что ильменит распространен в реголите крайне неравномерно. Это вынуждает ученых искать способы, как извлечь ценный материал из лунного грунта. Концепцию одной такой системы представили немецкие исследователи.
Сегодня многие космические державы нацелены на освоение Луны. К примеру, Китай и Россия обсуждают строительство Международной научной лунной станции (МНЛС), основной задачей которой станет проведение многопрофильных исследований и фундаментальных экспериментов. Кроме того, планы по созданию лунных баз вынашивают США и другие страны. Поскольку все будущие объекты, так или иначе, предлагается сделать обитаемыми, необходимы технологии для поддержания жизни космонавтов на этом суровом небесном теле.
В этом смысле, по словам ученых, будущая инфраструктура, несомненно, должна использовать лунные ресурсы прямо «на месте». Однако, учитывая, что космос — это крайне непредсказуемое, а порой даже и неблагоприятное место не только для человека, но и для космических аппаратов, в некоторых случаях лучше сначала отработать технологии на Земле. Именно это и предлагают сделать исследователи Немецкого аэрокосмического центра в Бремене.
Команда ученых спроектировала испытательный стенд, который бы позволил улучшить качество извлечения из реголита воды и кислорода — двух важнейших компонентов любого долгосрочного плана исследования Луны. Помимо водяного льда, который присутствует на спутнике Земли в достаточном количестве, подходящих источником также представляется ильменит. Этот минерал состоит из железа, титана и кислорода, но проблема в том, что он распространен на поверхности очень неравномерно.
Поэтому необходимо такое технологическое решение, которое бы позволило либо добывать больше ильменита, либо хотя бы концентрировать минерал до того уровня, при котором процесс его переработки был бы энергоэффективным. Немецкие исследователи предлагают систему для извлечения ценного минерала из реголита. Испытательный стенд состоит из трех установок для такого же количества процессов: гравитационной, магнитной и электростатической сепарации.
В рамках экспериментов ученые использовали лунный грунт-симулятор, который высушивался в течение более 48 часов при температуре 80°C, а затем отправлялся на хранение в герметичный контейнер (чтобы не попала лишняя влага). «Гравитационная» установка состоит из питателя (в него подается 300 граммов сухого симулятора) и сита, которое отделяет частицы размером более 200 микрометров. Более крупные же частицы удаляются, чтобы не мешать работе системы.
Следующий шаг — магнитный сепаратор. Поскольку ильменит обладает слабыми магнитными свойствами, его можно отделить от немагнитного материала аналогичной плотности, воздействуя на него магнитным полем. Предполагается, что при таком процессе частицы ильменита будут отклоняться от прямой линии, а немагнитные материалы — падать вниз и отфильтровываться системой.
Наконец, оставшиеся магнитные частицы будут подвергнуты воздействию мощных электрических полей. По задумке, это позволит сортировать материалы со специфическими электрическими свойствами. Однако на деле все оказалось гораздо сложнее: исследователи ожидали получить в образце весь ильменит после «просеивания», но в действительности часть минерала теряется, а некоторые частицы, не содержащие ильменит, все равно просачиваются в образец, несмотря на различные методы их удаления.
По итогам эксперимента конечная смесь содержала лишь около 12% ильменита. Также система смогла извлечь около 32% всего минерала, имевшегося в образце. А чтобы полностью обработать 300-граммовый образец на стенде, потребовалось около получаса. Впрочем, исследователи не опускают руки — они убеждены, что дальнейшие эксперименты могут улучшить эти показатели. Пока же они сделали лишь один из шагов для использования на Луне ценных ресурсов.
В конце июля китайские ученые впервые обнаружили в образцах лунного грунта молекулы воды. Это стало возможным благодаря анализу проб, доставленных зондом «Чанъэ-5» в 2020 году. По мнению экспертов, такая находка открывает новые возможности для использования ресурсов Луны.
