Jak stworzyć paliwo rakietowe z pyłu na Księżycu

Naukowcy planują powrót człowieka na Księżyc, a nawet stworzenie tam baz. Gdy to nastąpi ważne będzie wykorzystywanie zasobów tam obecnych. Nowe badanie skupiało się na tym, jak można byłoby tworzyć paliwo rakietowe z pyłu na srebrnym globie.

Zespół inżynierów i naukowców zajmujących się kosmosem wykorzystał szereg założeń, technik i zasad matematycznych do obliczenia zapotrzebowania na energię w celu wykorzystania pyłu księżycowego do wytworzenia paliwa rakietowego. W swoim badaniu „Modeling energy requirements for oxygen production on the Moon”, opublikowanym w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences, naukowcy nakreślili wszystkie czynniki i procesy, które byłyby zaangażowane w przekształcanie regolitu w paliwo i przenoszenie go w przestrzeń kosmiczną w celu zatankowania statku kosmicznego.

Podczas gdy rządy, agencje i prywatne firmy na całym świecie rozważają możliwość dalekich podróży kosmicznych w przyszłości, inżynierowie nadal badają praktyczne aspekty takich przedsięwzięć. Jednym z takich kluczowych założeń jest określenie, jaki rodzaj napędu byłby potrzebny.

Podczas gdy wielu badaczy przygląda się teoretycznym silnikom kosmicznym możliwych do wykorzystania przyszłości, inni koncentrują się na wypróbowanych i zdolnych do użycia praktycznie od zaraz – takich jak zwykłe staromodne spalające paliwo rakietowe. W nowym badaniu naukowcy sprawdzili, ile energii byłoby potrzebne do przekształcenia regolitu księżycowego w paliwo rakietowe, a następnie przetransportowania go na stację kosmiczną na orbicie.

Wcześniejsze badania sugerowały, że możliwe było by stworzenie paliwa rakietowego z regolitu księżycowego – ponieważ oprócz minerałów, zawiera on również tlen. Zdaniem inżynierów, aby je wyprodukować, tlen musiałby zostać oddzielony od innych pierwiastków. Naukowcy do rozpoczęcia obliczeń energetycznych wykorzystali dobrze znaną metodę pozyskiwania tlenu, która polega na oczyszczeniu ilmenitu (minerał zaliczany do gromady tlenków), a następnie połączeniu go z wodorem (który można uzyskać z wody na Księżycu) w wysokich temperaturach.

Korzystanie z takiego systemu wymagałoby zużycia energii w trzech etapach – pierwszy miałby miejsce podczas reakcji wodoru, która wytworzyłaby pewną ilość wody. Ponieważ wymagałoby to podgrzania jej do wysokiej temperatury, byłoby bardzo energochłonne. Drugi etap obejmowałby rozszczepienie tlenu, a trzeci konwersję tego pierwiastka do postaci ciekłej. Łącznie stwierdzono, że takie podejście wymagałoby około 24 kW-godzin na kilogram wyprodukowanego ciekłego tlenu.

Badacze oszacowali następnie, że zbiornik paliwa statku kosmicznego prawdopodobnie pomieściłby około 500 ton ciekłego tlenu. Oznaczałoby to, że ich system potrzebowałby około dwóch lat, aby wyprodukować wystarczającą ilość paliwa dla jednego statku kosmicznego na podróż (gdyby działał w pełnym wymiarze godzin). Inżynierowie zauważają jednak, że w celu skrócenia czasu produkcji można by użyć wielu systemów.

Emil Gołoś