Une lentille de focalisation pour produire de l'oxygène et des limaces à partir d'une chambre remplie de poussière de moondes Cliquez pour agrandir
Lorsque les astronautes reviendront sur la Lune pour explorer et éventuellement construire une base lunaire, ils auront besoin d’oxygène… et de beaucoup d’oxygène. Les chercheurs de la NASA utilisent une technique appelée pyrolyse sous vide, où le régolithe est chauffé jusqu'à ce qu'il libère de l'oxygène. La lumière du soleil était focalisée par une lentille pour chauffer le sol lunaire à 2500 degrés C.Jusqu'à 20% du sol était converti en oxygène libre, et les scories restantes pouvaient être utilisées pour les briques, la protection contre les radiations ou la chaussée.
Un problème précoce et persistant noté par les astronautes d'Apollo sur la Lune était la poussière. Il est entré partout, y compris dans leurs poumons. Curieusement, c'est peut-être là que les futurs explorateurs de la Lune obtiennent leur prochain souffle d'air: la couche de sol poussiéreux de la lune est presque la moitié de l'oxygène.
L'astuce consiste à l'extraire.
"Tout ce que vous avez à faire est de vaporiser le produit", explique Eric Cardiff du Goddard Space Flight Center de la NASA. Il dirige l'une des nombreuses équipes développant des moyens de fournir aux astronautes l'oxygène dont ils auront besoin sur la Lune et sur Mars. (Voir la Vision pour l'exploration spatiale.)
Le sol lunaire est riche en oxydes. Le plus courant est le dioxyde de silicium (SiO2), «comme le sable de plage», explique Cardiff. Les oxydes de calcium (CaO), de fer (FeO) et de magnésium (MgO) sont également nombreux. Additionnez tous les O: 43% de la masse du sol lunaire est de l'oxygène.
Cardiff travaille sur une technique qui chauffe les sols lunaires jusqu'à ce qu'ils libèrent de l'oxygène. «C'est un simple aspect de la chimie», explique-t-il. "Tout matériau s'effrite en atomes s'il est suffisamment chaud." La technique est appelée pyrolyse sous vide - pyro signifie «feu», lyse signifie «séparer».
«Un certain nombre de facteurs rendent la pyrolyse plus attrayante que d'autres techniques», explique Cardiff. "Il ne nécessite aucune matière première pour être amené de la Terre, et vous n'avez pas à prospecter pour un minéral particulier." Ramassez simplement ce qui se trouve sur le sol et appliquez la chaleur.
Dans une preuve de principe, Cardiff et son équipe ont utilisé une lentille pour concentrer la lumière du soleil dans une minuscule chambre à vide et chauffé 10 grammes de sol lunaire simulé à environ 2500 degrés C.Les échantillons de test comprenaient de l'ilménite et du Minnesota Lunar Simulant, ou MLS-1a. L'ilménite est un minerai de fer / titane que la Terre et la Lune ont en commun. Le MLS-1a est fabriqué à partir de basalte vieux d'un milliard d'années trouvé sur la rive nord du lac Supérieur et mélangé à des particules de verre qui simulent la composition du sol lunaire. Le sol lunaire réel est trop prisé pour de telles recherches maintenant.
Dans leurs tests, «jusqu'à 20% du sol simulé a été converti en oxygène libre», estime Cardiff.
Ce qui reste est du «laitier», un matériau à faible teneur en oxygène, hautement métallique et souvent vitreux. Cardiff travaille avec des collègues du Langley Research Center de la NASA pour découvrir comment transformer les scories en produits utiles tels que la protection contre les radiations, les briques, les pièces de rechange ou même la chaussée.
La prochaine étape: augmenter l'efficacité. "En mai, nous allons effectuer des tests à des températures plus basses, avec des aspirateurs plus durs." Dans un vide poussé, explique-t-il, l'oxygène peut être extrait avec moins de puissance. Le premier test de Cardiff était à 1/1 000 Torr. C'est 760 000 fois plus mince que la pression au niveau de la mer sur Terre (760 Torr). À 1 millionième de Torr - mille fois plus mince - «les températures requises sont considérablement réduites».
Cardiff n'est pas seul dans cette quête. Une équipe dirigée par Mark Berggren de Pioneer Astronautics à Lakewood, CO, travaille sur un système qui récolte l'oxygène en exposant le sol lunaire au monoxyde de carbone. Dans une démonstration, ils ont extrait 15 kg d'oxygène de 100 kg de simulant lunaire - une efficacité comparable à la technique de pyrolyse de Cardiff: plus.
D.L. Grimmett de Pratt & Whitney Rocketdyne à Canoga Park, en Californie, travaille sur l'électrolyse du magma. Il fait fondre MLS-1 à environ 1 400 degrés. C, c'est donc comme le magma d'un volcan, et utilise un courant électrique pour libérer l'oxygène: plus.
Enfin, la NASA et le Florida Space Research Institute, dans le cadre du Centennial Challenge de la NASA, parrainent MoonROx, le concours Moon Regolith Oxygen. Un prix de 250 000 $ va à l'équipe qui peut extraire 5 kg d'oxygène respirable du simulant lunaire JSC-1 en seulement 8 heures.
Le concours se termine le 1er juin 2008, mais le défi de vivre sur d'autres planètes durera des générations.
Vous avez des idées chaudes?
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
