PNAS: электростанция мощностью 1,2 МВт обеспечит экипаж лунной базы кислородом
МОСКВА, 17 февраля. /ТАСС/. Ученые выяснили, что будущие обитаемые лунные базы должны будут вырабатывать около 1,2 МВт электричества для того, чтобы полностью обеспечить свои потребности в кислороде, который можно производить на Луне путем разложения местных залежей ильменита. Выработанного кислорода хватит для поддержания жизни свыше трех сотен обитателей станции, пишут исследователи в статье в научном журнале PNAS.
"Кислород на Луне можно получать и из воды, однако ее запасы на поверхности спутника Земли очень ограничены. Ее разложение позволит получить около 2,6 млрд тонн кислорода, тогда как из ильменитов можно получить до 130 млрд тонн этого газа, а из других оксидов - порядка 150 трлн тонн. Эти огромные запасы кислорода добывать сложнее, чем воду, но при этом они не несут риск появления конфликтов между космическими державами", - говорится в исследовании.
К такому выводу пришла группа европейских и австралийских планетологов и специалистов в области освоения космоса под руководством научного сотрудника Европейского космического агентства Эйдана Коули при изучении перспектив самообеспечения лунных баз ключевыми ресурсами. Одним из самых важных ресурсов такого рода является жидкий кислород, который необходим как для жизнедеятельности экипажа станций, так и в качестве окислителя для ракет.
Коули и планетологи предлагают производить кислород на Луне из залежей минерала ильменита, одной из формы железняков, которая широко распространена на поверхности спутника Земли. Если нагреть этот минерал до температуры в 800-1100 градусов Цельсия и пропустить через него водород, то это приведет к образованию двуокиси титана, чистого железа и воды, которую, в свою очередь, можно разложить на водород и кислород при помощи электролиза. Водород можно использовать для разложения следующих порций ильменита.
Ученые всесторонне изучили энергетическую эффективность этого процесса и пришли к выводу, что на производство одного килограмма кислорода из ильменита потребуется около 24,3 кВт⋅ч энергии при оптимальной концентрации данного минерала в лунных породах (10%). Почти вся эта энергия тратится на запуск реакции между водородом и ильменитом и разложение воды, тогда как сбор, обработка и обогащение сырья будут почти "бесплатными" с этой точки зрения.
По текущим оценкам исследователей, лунная база, оснащенная 1,2 МВт ядерным реактором или другим источником энергии аналогичной мощности, будет ежегодно производить подобным образом порядка 100 тонн кислорода. Этого хватит на обеспечение жизни примерно трех сотен членов экипажа, а также на один полет 100-тонного космического корабля с поверхности Луны в ту точку, где притяжение Земли и Луны уравновешивается. Как надеются ученые, результаты их расчетов помогут ведущим космическим агентствам подобрать оптимальные параметры постройки их будущих лунных баз.