Sarà possibile produrre ossigeno sulla Luna

Luna
La Luna e i suoi crateri. Credits: NASA

Contrariamente a quanto comunemente creduto, sulla Luna c’è davvero tanto ossigeno anche se non in forma gassosa. L’ossigeno è contenuto all’interno della regolite, ovvero lo strato di roccia e polvere fine che ricopre la superficie lunare.

L’ossigeno si trova in molti dei minerali presenti sul nostro pianeta. La Luna, essendo composta dagli stessi minerali che troviamo sulla Terra, potrebbe quindi diventare la nostra “miniera” di ossigeno nello spazio. Silicio, alluminio, ferro e magnesio sono presenti in grandi quantità sulla superficie lunare. Tutti questi minerali contengono ossigeno, ma non nella forma con cui i nostri polmoni sono abituati ad assimilarlo.

Regolite lunare. Credits: ESA

La regolite lunare è composta per il 45% da ossigeno. Per estrarlo sarà necessario usare una gran quantità di energia mediante un processo produttivo che sulla Terra viene normalmente utilizzato per ricavare l’alluminio: l’elettrolisi. Per separare l’alluminio dall’ossigeno viene fatta transitare corrente elettrica, tramite elettrodi, attraverso una forma liquida di ossido di alluminio (chiamata allumina) per dissociare il metallo, prodotto principale, dall’ossigeno, prodotto di scarto. Sulla Luna, l’ossigeno sarebbe il prodotto principale mentre l’alluminio, o qualsiasi altro metallo estratto, sarebbe un sottoprodotto. Si tratterebbe quindi di un processo tutto sommato semplice ma che richiede una gran quantità di energia. Per realizzare tutto questo si dovrà sfruttare l’energia solare o una qualche altra forma di energia che dovremo inviare sulla Luna.

Ragionando sullo sfruttamento dei soli strati più accessibili della regolite lunare, perché facilmente prelevabile dalla superficie del nostro satellite, allora potremmo addentrarci a ipotizzare una possibile resa del processo produttivo. Ogni metro cubo di regolite lunare contiene in media 1,4 tonnellate di minerali, inclusi 630 kg di ossigeno. La scienza afferma che gli esseri umani hanno bisogno di circa 800 grammi di ossigeno al giorno per sopravvivere, quindi 630 kg potrebbero supportare una persona per circa 2 anni. Supponendo che la profondità media della regolite lunare sia una decina di metri, questa quantità sarebbe sufficiente per fornire ossigeno a 8 miliardi di persone sulla Terra per circa 100mila anni.

Con queste premesse, ESA ha bandito un concorso che ha permesso di selezionare il team industriale che progetterà e costruirà il primo carico utile sperimentale che estrarrà ossigeno dalla superficie della Luna. Il consorzio vincitore, guidato da Thales Alenia Space e composto da AVS, Metalysis, Open University e Redwire Space Europe, dovrà produrre un piccolo prototipo che valuterà la possibilità di estrarre propellente per veicoli spaziali e aria respirabile per gli astronauti, oltre che riciclare i metalli “scarto di lavorazione” per la creazione di attrezzature.

Ciclo di produzione dell’ossigeno. Credits: ESA

Il concetto di base è già stato dimostrato e collaudato. Nei laboratori di materiali e componenti elettrici di ESTEC è stato allestito un prototipo di impianto che, utilizzando regolite simulata, è in grado di produrre ossigeno tramite elettrolisi. I campioni raccolti sulla superficie lunare hanno confermato che la regolite è composta dal 40–45% in peso di ossigeno, il suo singolo elemento più abbondante.

Il prototipo dovrà estrarre 50–100 grammi di ossigeno dalla regolite lunare, mirando all’estrazione del 70% di tutto l’ossigeno disponibile all’interno del campione, e fornire misurazioni di precisione delle prestazioni e delle concentrazioni del gas. Tutto questo dovrà essere svolto nel corso di un breve arco temporale, circa 10 giorni, utilizzando l’energia solare disponibile in un solo giorno lunare, prima dell’arrivo della notte buia e gelida.

I principali requisiti emessi dal concorso indicano che il prototipo dovrà essere di dimensioni contenute, essere in grado di operare a bassa potenza e poter volare su una gamma di potenziali lander lunari, incluso il Large Logistics Lander europeo dell’ESA, EL3. Riuscire a ricavare ossigeno dai minerali delle rocce lunari modificherà sostanzialmente la prospettiva legata alle missioni di esplorazione lunare poiché consentirà agli esploratori internazionali di tornare sulla Luna e vivere senza dipendere dalle complicate e costose linee di rifornimento da Terra.

Giorgio Magistrati, Team Leader di Studi e Tecnologie presso l’iniziativa ExPeRT (Exploration Preparation, Research and Technology) di ESA, ha dichiarato che: «Questo è il momento giusto per avviare la realizzazione di questo dimostratore di utilizzo delle risorse in situ, il primo passo nella nostra più ampia strategia di implementazione dell’ISRU. Una volta che la tecnologia sarà dimostrata, il nostro approccio culminerà nel prossimo decennio nella realizzazione di un impianto ISRU di grandi dimensioni sulla Luna».

Fonte: ESA

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Marco Carrara

Da sempre appassionato di spazio, da piccolo sognavo ad occhi aperti guardando alla televisione le gesta degli astronauti impegnati nelle missioni Apollo, crescendo mi sono dovuto accontentare di una più normale professione come sistemista informatico in una banca radicata nel nord Italia. Scrivo su AstronautiNews dal 2010; è il mio modo per continuare a coltivare la mia passione per lo spazio.