Oyda changdan qanday kislorod olishmoqchi?

Muhandislar ulkan shar ichidagi uskunalarini sinchiklab ko‘zdan kechirishayapti. Ularning qarshisida rangli simlar bilan o‘ralgan kumushrang metall qurilma turibdi – bu qurilma bir kun kelib oyda kislorod ishlab chiqarishi mumkinligiga umid qilishmoqda.

Tajriba boshlandi. Qutiga o‘xshash mashina endi changli regolitning oz miqdorini - chang va o‘tkir qum aralashmasidan iborat, kimyoviy tarkibi haqiqiy oy tuprog‘iga o‘xshash moddani yuta boshladi.

Tez orada bu regolit quyuqlashdi. Uning bir qatlami 1650°C dan yuqori haroratgacha qizdirildi va ba’zi reagentlar qo‘shilgach, tarkibida kislorod bo‘lgan molekulalar pufakchalar shaklida ajralib chiqa boshladi.

"Biz hozircha Yerda mumkin bo‘lgan barcha narsani sinab ko‘rdik", deydi "Sierra Space" xususiy kompaniyasining dastur menejeri Brant Uayt. "Keyingi qadam – oyga borish."

Sierra Space tajribasi shu yil yozida NASAning Jonson kosmik markazida o‘tkazildi. Bu tadqiqotchilar ishlayotgan yagona texnologiya emas, ular yana kelajakdagi Oy bazasida yashovchi astronavtlarni ta’minlay oladigan tizimlarni ishlab chiqmoqdalar.

Ushbu astronavtlarga nafas olish uchun kislorod kerak, shuningdek, Oydan uchib, uzoqroq manzillarga, shu jumladan, Marsga borishi mumkin bo‘lgan kosmik kemalar uchun raketa yoqilg‘isi ishlab chiqarish ham lozim bo‘ladi.

Oy bazasi ahliga metall ham kerak bo‘lishi mumkin va ular buni hatto oy yuzasini qoplagan changli kulrang qoldiqlardan ham olishlari mumkin.

Ko‘p narsa bunday resurslarni samarali qazib oladigan reaktorlarni qurishimizga yoki qura olmasligimizga bog‘liq.

"Bu missiya xarajatlaridan milliardlab dollar tejashga yordam beradi", deydi janob Uayt va buning muqobili – Yerdan Oyga ko‘p miqdorda kislorod va zaxira metall olib borish mashaqqatli va qimmat bo‘lishini tushuntiradi.

Yaxshiyamki, Oy regoliti metall oksidlariga boy. Garchi metall oksidlaridan kislorodni ajratib olish texnologiyasi Yerda yaxshi o‘rganilgan bo‘lsa-da, buni Oyda amalga oshirish ancha murakkab. Bu, avvalo, u yerdagi sharoitlar tufaylidir.

Joriy yil iyul va avgust oylarida Sierra Space sinovlarini o‘tkazgan ulkan sferik kamera vakuum hosil qildi, shuningdek, Oy harorati va bosimini simulyatsiya qildi.

Kompaniyaning ta’kidlashicha, vaqt o‘tishi bilan regolitning o‘ta o‘tkir, abraziv tuzilishiga yaxshiroq bardosh bera olishi uchun mashinaning ishlashini takomillashtirish kerak bo‘ldi. "U hamma joyga kiradi, har xil mexanizmlarni ishdan chiqaradi", deydi janob Uayt.

Yerda yoki hatto sayyoramiz atrofidagi orbitada sinab ko‘rib bo‘lmaydigan eng muhim omil – bu Oy tortishish kuchidir. U Yernikidan taxminan olti barobar kuchsiz. Sierra Space o‘z tizimini Oyda, haqiqiy regolitdan foydalangan holda past tortishish sharoitida sinovdan o‘tkazishi 2028 yilgacha yoki undan ham keyinroq amalga oshishi mumkin.

Jon Hopkins Universiteti xodimi Pol Berkning aytishicha, agar muhandislar loyihalashtirishda Oy gravitatsiyasini hisobga olmasa, bu ba’zi kislorod ajratib oluvchi texnologiyalar uchun jiddiy muammo tug‘dirishi mumkin.

Aprel oyida u va uning hamkasblari kompyuter simulyatsiyalari natijalarini batafsil yoritib beruvchi maqola e’lon qilishdi. Unda Oyning nisbatan zaif tortish kuchi boshqa bir kislorod ajratish jarayoniga qanday to‘sqinlik qilishi ko‘rsatib berilgan. Bu yerda o‘rganilayotgan jarayon erigan regolit elektrolizi bo‘lib, u kislorodni to‘g‘ridan-to‘g‘ri ajratib olish maqsadida tarkibida kislorod bo‘lgan oy minerallarini parchalash uchun elektr energiyasidan foydalanadi.

Muammo shundaki, bunday texnologiya eritilgan regolitning o‘zida, chuqurdagi elektrodlar yuzasida kislorod pufakchalarini hosil qilish orqali ishlaydi. "Bu, aytaylik, asalning quyuqligiga o‘xshaydi. U juda, juda yopishqoq", deydi doktor Berk.

"Bu pufakchalar unchalik tez ko‘tarila olmaydi va hatto elektroddan ajralishi kechikishi mumkin".

Buning yechimi ulardan biri pufakchalarni bo‘shatish uchun kislorod ishlab chiqaruvchi qurilmani tebratish bo‘lishi mumkin.

Shuningdek, o‘ta silliq elektrodlar kislorod pufakchalarining ajralishini osonlashtirishi mumkin. Doktor Berk va uning hamkasblari hozir shunday g‘oyalar ustida ishlamoqda.

Sierra Space'ning texnologiyasi, ya’ni karbotermik jarayon boshqacha ishlaydi. Ularning usulida kislorodli pufakchalar regolitda hosil bo‘lganda, elektrod yuzasida emas, balki erkin ravishda paydo bo‘ladi. Janob Uaytning aytishicha, bu ularning tiqilib qolish ehtimolini kamaytiradi.

Doktor Berk kelajakdagi Oy ekspeditsiyalari uchun kislorodning ahamiyatini ta’kidlab, astronavtning jismoniy tayyorgarligi va faollik darajasiga qarab, kuniga taxminan ikki yoki uch kilogramm regolit tarkibidagi kislorod miqdori zarur bo‘lishini ta’kidlaydi.

Biroq, Oy bazasining hayotni ta’minlash tizimlari, ehtimol, kosmonavtlar chiqargan kislorodni qayta ishlaydi. Agar shunday bo‘lsa, Oyda yashovchilarni saqlab qolish uchun bu qadar ko‘p regolitni qayta ishlash shart bo‘lmaydi.

Doktor Berkning qo‘shimcha qilishicha, kislorodni ajratib olish texnologiyalarining asl maqsadi raketa yoqilg‘isi uchun oksidlovchi moddalar tayyorlashdir, bu esa ulkan kosmik tadqiqotlarni amalga oshirish imkonini beradi.

Shubhasiz, Oyda qancha ko‘p resurs ishlab chiqarish mumkin bo‘lsa, shuncha yaxshi.

Sierra Space tizimi haqiqatan ham ma’lum miqdorda uglerod qo‘shishni talab qiladi, biroq kompaniya har bir kislorod ishlab chiqarish siklidan so‘ng uning ko‘proq qismini qayta ishlash mumkinligini ta’kidlaydi.

Massachusets Texnologiya instituti doktoranti Palak Patel hamkasblari bilan birga Oy tuprog‘idan kislorod va metall ajratib olish uchun eritilgan regolit elektrolizi eksperimental tizimini yaratdi.

"Biz bunga qayta ta’minot missiyalari sonini imkon qadar kamaytirishga harakat qilish nuqtai nazaridan yondashmoqdamiz," deydi u.

Patel xonim va uning hamkasblari o‘z tizimlarini loyihalashda doktor Berk ta’kidlagan muammoni hal qilishdi: past tortishish kuchi elektrodlarda hosil bo‘lgan kislorod pufakchalari ajralishiga to‘sqinlik qilishi mumkin. Buni hal etish uchun ular pufakchalarni siljitish maqsadida tovush to‘lqinlari orqali ta’sir etuvchi "sonikator"dan foydalanishdi.

Patel xonimning aytishicha, Oydagi kelajak resurslarni qazib oluvchi mashinalar, masalan, regolitdan temir, titan yoki litiy olishi mumkin. Bu materiallar Oyda yashovchi astronavtlarga Oy bazasi uchun 3D bosma ehtiyot qismlarini yoki shikastlangan kosmik kemalar uchun zaruriy qismlarini tayyorlashga yordam berishi mumkin.

Oy regolitining foydasi bilan shu bilan tugamaydi. Patel xonim alohida tajribalarda modellashtirilgan regolitni qattiq, qora, shishasimon materialga eritganini aytadi.

U va hamkasblari bu moddani qanday qilib mustahkam, ichi bo‘sh g‘ishtlarga aylantirish usulini o‘ylab topishdi. Bu esa, masalan, Oyda inshootlar qurish uchun foydali bo‘lishi mumkin – ulkan qora monolit kabi.