Ойда чангдан қандай кислород олишмоқчи?

Муҳандислар улкан шар ичидаги ускуналарини синчиклаб кўздан кечиришаяпти. Уларнинг қаршисида рангли симлар билан ўралган кумушранг металл қурилма турибди – бу қурилма бир кун келиб ойда кислород ишлаб чиқариши мумкинлигига умид қилишмоқда.

Тажриба бошланди. Қутига ўхшаш машина энди чангли реголитнинг оз миқдорини - чанг ва ўткир қум аралашмасидан иборат, кимёвий таркиби ҳақиқий ой тупроғига ўхшаш моддани юта бошлади.

Тез орада бу реголит қуюқлашди. Унинг бир қатлами 1650°C дан юқори ҳароратгача қиздирилди ва баъзи реагентлар қўшилгач, таркибида кислород бўлган молекулалар пуфакчалар шаклида ажралиб чиқа бошлади.

"Биз ҳозирча Ерда мумкин бўлган барча нарсани синаб кўрдик", дейди "Sierra Space" хусусий компаниясининг дастур менежери Брант Уайт. "Кейинги қадам – ойга бориш."

Sierra Space тажрибаси шу йил ёзида NASAнинг Жонсон космик марказида ўтказилди. Бу тадқиқотчилар ишлаётган ягона технология эмас, улар яна келажакдаги Ой базасида яшовчи астронавтларни таъминлай оладиган тизимларни ишлаб чиқмоқдалар.

Ушбу астронавтларга нафас олиш учун кислород керак, шунингдек, Ойдан учиб, узоқроқ манзилларга, шу жумладан, Марсга бориши мумкин бўлган космик кемалар учун ракета ёқилғиси ишлаб чиқариш ҳам лозим бўлади.

Ой базаси аҳлига металл ҳам керак бўлиши мумкин ва улар буни ҳатто ой юзасини қоплаган чангли кулранг қолдиқлардан ҳам олишлари мумкин.

Кўп нарса бундай ресурсларни самарали қазиб оладиган реакторларни қуришимизга ёки қура олмаслигимизга боғлиқ.

"Бу миссия харажатларидан миллиардлаб доллар тежашга ёрдам беради", дейди жаноб Уайт ва бунинг муқобили – Ердан Ойга кўп миқдорда кислород ва захира металл олиб бориш машаққатли ва қиммат бўлишини тушунтиради.

Яхшиямки, Ой реголити металл оксидларига бой. Гарчи металл оксидларидан кислородни ажратиб олиш технологияси Ерда яхши ўрганилган бўлса-да, буни Ойда амалга ошириш анча мураккаб. Бу, аввало, у ердаги шароитлар туфайлидир.

Жорий йил июл ва август ойларида Sierra Space синовларини ўтказган улкан сферик камера вакуум ҳосил қилди, шунингдек, Ой ҳарорати ва босимини симуляция қилди.

Компаниянинг таъкидлашича, вақт ўтиши билан реголитнинг ўта ўткир, абразив тузилишига яхшироқ бардош бера олиши учун машинанинг ишлашини такомиллаштириш керак бўлди. "У ҳамма жойга киради, ҳар хил механизмларни ишдан чиқаради", дейди жаноб Уайт.

Ерда ёки ҳатто сайёрамиз атрофидаги орбитада синаб кўриб бўлмайдиган энг муҳим омил – бу Ой тортишиш кучидир. У Ерникидан тахминан олти баробар кучсиз. Sierra Space ўз тизимини Ойда, ҳақиқий реголитдан фойдаланган ҳолда паст тортишиш шароитида синовдан ўтказиши 2028 йилгача ёки ундан ҳам кейинроқ амалга ошиши мумкин.

Жон Ҳопкинс Университети ходими Пол Беркнинг айтишича, агар муҳандислар лойиҳалаштиришда Ой гравитациясини ҳисобга олмаса, бу баъзи кислород ажратиб олувчи технологиялар учун жиддий муаммо туғдириши мумкин.

Апрел ойида у ва унинг ҳамкасблари компютер симуляциялари натижаларини батафсил ёритиб берувчи мақола эълон қилишди. Унда Ойнинг нисбатан заиф тортиш кучи бошқа бир кислород ажратиш жараёнига қандай тўсқинлик қилиши кўрсатиб берилган. Бу ерда ўрганилаётган жараён эриган реголит электролизи бўлиб, у кислородни тўғридан-тўғри ажратиб олиш мақсадида таркибида кислород бўлган ой минералларини парчалаш учун электр энергиясидан фойдаланади.

Муаммо шундаки, бундай технология эритилган реголитнинг ўзида, чуқурдаги электродлар юзасида кислород пуфакчаларини ҳосил қилиш орқали ишлайди. "Бу, айтайлик, асалнинг қуюқлигига ўхшайди. У жуда, жуда ёпишқоқ", дейди доктор Берк.

"Бу пуфакчалар унчалик тез кўтарила олмайди ва ҳатто электроддан ажралиши кечикиши мумкин".

Бунинг ечими улардан бири пуфакчаларни бўшатиш учун кислород ишлаб чиқарувчи қурилмани тебратиш бўлиши мумкин.

Шунингдек, ўта силлиқ электродлар кислород пуфакчаларининг ажралишини осонлаштириши мумкин. Доктор Берк ва унинг ҳамкасблари ҳозир шундай ғоялар устида ишламоқда.

Sierra Space'нинг технологияси, яъни карботермик жараён бошқача ишлайди. Уларнинг усулида кислородли пуфакчалар реголитда ҳосил бўлганда, электрод юзасида эмас, балки эркин равишда пайдо бўлади. Жаноб Уайтнинг айтишича, бу уларнинг тиқилиб қолиш эҳтимолини камайтиради.

Доктор Берк келажакдаги Ой экспедициялари учун кислороднинг аҳамиятини таъкидлаб, астронавтнинг жисмоний тайёргарлиги ва фаоллик даражасига қараб, кунига тахминан икки ёки уч килограмм реголит таркибидаги кислород миқдори зарур бўлишини таъкидлайди.

Бироқ, Ой базасининг ҳаётни таъминлаш тизимлари, эҳтимол, космонавтлар чиқарган кислородни қайта ишлайди. Агар шундай бўлса, Ойда яшовчиларни сақлаб қолиш учун бу қадар кўп реголитни қайта ишлаш шарт бўлмайди.

Доктор Беркнинг қўшимча қилишича, кислородни ажратиб олиш технологияларининг асл мақсади ракета ёқилғиси учун оксидловчи моддалар тайёрлашдир, бу эса улкан космик тадқиқотларни амалга ошириш имконини беради.

Шубҳасиз, Ойда қанча кўп ресурс ишлаб чиқариш мумкин бўлса, шунча яхши.

Sierra Space тизими ҳақиқатан ҳам маълум миқдорда углерод қўшишни талаб қилади, бироқ компания ҳар бир кислород ишлаб чиқариш циклидан сўнг унинг кўпроқ қисмини қайта ишлаш мумкинлигини таъкидлайди.

Массачусетс Технология институти докторанти Палак Пател ҳамкасблари билан бирга Ой тупроғидан кислород ва металл ажратиб олиш учун эритилган реголит электролизи экспериментал тизимини яратди.

"Биз бунга қайта таъминот миссиялари сонини имкон қадар камайтиришга ҳаракат қилиш нуқтаи назаридан ёндашмоқдамиз," дейди у.

Пател хоним ва унинг ҳамкасблари ўз тизимларини лойиҳалашда доктор Берк таъкидлаган муаммони ҳал қилишди: паст тортишиш кучи электродларда ҳосил бўлган кислород пуфакчалари ажралишига тўсқинлик қилиши мумкин. Буни ҳал этиш учун улар пуфакчаларни силжитиш мақсадида товуш тўлқинлари орқали таъсир этувчи "соникатор"дан фойдаланишди.

Пател хонимнинг айтишича, Ойдаги келажак ресурсларни қазиб олувчи машиналар, масалан, реголитдан темир, титан ёки литий олиши мумкин. Бу материаллар Ойда яшовчи астронавтларга Ой базаси учун 3D босма эҳтиёт қисмларини ёки шикастланган космик кемалар учун зарурий қисмларини тайёрлашга ёрдам бериши мумкин.

Ой реголитининг фойдаси билан шу билан тугамайди. Пател хоним алоҳида тажрибаларда моделлаштирилган реголитни қаттиқ, қора, шишасимон материалга эритганини айтади.

У ва ҳамкасблари бу моддани қандай қилиб мустаҳкам, ичи бўш ғиштларга айлантириш усулини ўйлаб топишди. Бу эса, масалан, Ойда иншоотлар қуриш учун фойдали бўлиши мумкин – улкан қора монолит каби.