Ingenjörer har framgångsrikt visat hur vatten och syre kan utvinnas genom att koka upp månens jord, för att stödja framtida månbaser. En laboratoriedemonstrator, utvecklat av ett konsortium av Politecnico Milano, Europeiska rymdorganisationen, den italienska rymdorganisationen och OHB-gruppen, presenteras denna vecka på Europlanet Science Congress (EPSC) 2021.

Installationen använder en tvåstegsprocess, välkänd inom industriell kemi för markbaserade applikationer, som har skräddarsytts för att fungera med en mineralblandning som efterliknar månens jord. Cirka 50 % av månens jord i alla regioner av månen består av kisel- eller järnoxider, och dessa är i sin tur runt 26% syre. Detta innebär att ett system som effektivt extraherar syre från jorden kan fungera på vilken landningsplats eller installation som helst på månen.

I experimentupplägget, jordsimulanten förångas i närvaro av väte och metan, sedan "tvättad" med vätgas. Uppvärmd av en ugn till temperaturer på cirka 1000 grader Celsius, mineralerna förvandlas direkt från ett fast ämne till en gas, missar en smält fas, vilket minskar komplexiteten i den teknik som behövs. Gaser som produceras och restmetan skickas till en katalysator och en kondensor som separerar vatten. Syre kan sedan utvinnas genom elektrolys. Biprodukter av metan och väte återvinns i systemet.

"Våra experiment visar att riggen är skalbar och kan arbeta i en nästan helt självförsörjande sluten slinga, utan behov av mänskligt ingripande och utan att bli igensatt, " sa prof Michèle Lavagna, från Politecnico Milano, som ledde experimenten.

För att korrekt förstå processen och förbereda den teknik som behövs för ett flygtest, experiment har utförts för att optimera temperaturen i ugnen, längden och frekvensen av tvättfaserna, förhållandet mellan blandningarna av gaser, och massan av jordsimulantsatserna. Resultaten visar att avkastningen maximeras genom att bearbeta jordsimulanten i små partier, vid högsta möjliga temperaturer och med långa tvättfaser.

Den fasta biprodukten är rik på kiseldioxid och metaller som kan genomgå vidare bearbetning för andra resurser användbara för in-situ utforskning av månen.

"Förmågan att ha effektiva vatten- och syreproduktionsanläggningar på plats är grundläggande för mänsklig utforskning och för att driva högkvalitativ vetenskap direkt på månen, ", sa Lavagna. "Dessa laboratorieexperiment har fördjupat vår förståelse av varje steg i processen. Det är inte slutet på historien, men det är en väldigt bra utgångspunkt."