欧洲航天局ESA打算从残留的月尘和3D打印金属中提取氧气

欧洲航天局ESA打算从残留的月尘和3D打印金属中提取氧气

2020-12-15 2

随着各国对与航天上事业的发展,最近中国升空的嫦娥五号,以及中国空间站赴往月球探测的计划,以及火星探测等事业的发展,多数国家以及开始打算利用现有的科技,包括3D打印等技术,来实现人类未来可以在太空上执行长时间任务制造有利条件,当前最大的几个问题,国外已经发展出了3D打印实现太空零件的维修,以及太阳能供电的情况,而本则新闻则记载了欧洲航天局ESA的一个新的计划方案,则是提取氧气。


为了解决月球上定期供氧的问题,欧洲航天局(ESA)正在探索一种可能依赖地球上已有技术的氧气提取厂的可能性。Metalysis说,氧气是金属精炼工艺的副产品,用于制造3D打印金属粉末。尽管氧气以前在我们的本星球上没有应用,但该公司意识到氧气可以为太空服务。


3D打印机

月亮尘土中的氧气和金属。图片由ESA提供。


月球尘埃或月球重石是覆盖月球的细小岩石层,与地球上的矿物没有什么不同。它由与铁和钛等金属结合的45%的氧气组成。提取氧气的过程称为熔融盐电解。在施加电流之前,将矿物放在专门的室内加热到950°C的熔融氯化钙盐中。氧气被吸引到阳极,剩下金属粉末。


“几年前,我们意识到陆地矿物提取过程中看似不重要的副产品可能在太空探索中具有深远的应用,” Metalysis董事总经理Ian Mellor说。“我们希望继续与ESA和我们的工业合作伙伴一起探索如何使我们的地球技术在太空中使用。”


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Beth Lomax和Alexandre Meurisse进行了测试。图片由ESA提供。


ESA在2020年1月在位于荷兰Noordwijk的欧洲空间研究与技术中心(ESTEC)的材料和电气组件实验室建立了原型氧气厂时,就证明了该工艺可以应用于重排石。。


格拉斯哥大学的Beth Lomax表示:“在Metalysis中,该过程产生的氧气是有害的副产物,而是以二氧化碳和一氧化碳的形式释放,这意味着反应器的设计本身不能承受氧气。”在该项目上工作的人。“因此,我们不得不重新设计ESTEC版本,以便能够测量氧气。实验室团队在安装和安全操作方面非常有帮助。”


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模拟月尘的模拟物进行氧气提取。图片由ESA提供。


随着项目的继续,团队正在探索收集和储存氧气的可能性,以及使用过程中产生的金属进行3D打印的可能性。这包括回答问题,例如这些金属是否可以直接3D打印或需要改进。go石中金属的确切组合取决于在月球上的何处获取。


负责该项目的ESA材料工程师Advenit Makaya表示:“该项目将帮助我们了解有关Metalysis的过程的更多信息,甚至可能成为在月球上建立自动中试制氧设备的垫脚石–加上金属的额外好处3D打印机可以用来制造建筑材料的合金。”


氧气最终将被用于提供可呼吸的空气和火箭燃料,而这些金属可用于在月球上进行3D打印,包括用于栖息地建设。这将有可能维持月球上的生命,而无需花费从地球发送物质的费用。

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月亮村庄概念的例证。图片由ESA提供。


“从月球上发现的资源中获取氧气显然对未来的登月者来说非常有用,无论是呼吸还是在当地生产火箭燃料。” ESA研究员Alexandre Meurisse说。“现在我们已经拥有了运行中的设施,我们可以对它进行微调,例如,通过降低工作温度,最终设计出该系统的一种版本,该系统有一天可以飞到月球上进行操作。”


同时,分解正在完善氧气提取技术,以产生尽可能多的气体,以最大限度地利用其在月球应用中。修改包括更改电流和试剂以增加氧气量。同时,他们试图降低生产温度所需的温度,以降低能源成本。舱室也将做得更小,以便可以更有效地发送到月球。


此外,ESA和Metalysis发起了一项挑战,寻求外部工程师开发用于跟踪氧气产生的过程中监控系统。该项目的总体目标是创建一个试验工厂,该工厂将能够在月球上可持续运行,首批技术演示定于2020年代中期。


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