月の表面から酸素を抽出するための実験プラントが開設、生命維持や宇宙船の燃料に活用できる可能性 2020/01/22

月の表面から酸素を抽出するための実験プラントが開設、生命維持や宇宙船の燃料に活用できる可能性 2020/01/22 at SCIENCEPLUS

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20/01/22 23:28:43.03 CAP_USER.net
2020年01月22日 20時00分00秒
月には大気がなく、月面に着陸した宇宙飛行士が呼吸を行うことはできませんが、実は月面の堆積物(レゴリス)には多量の酸素が含まれていることがわかっています。そんな月の表面に存在する酸素を抽出するシステムを開発するため、オランダにある欧州宇宙技術研究センター(ESTEC)に専用の実験施設が開設されました。
ESA - ESA opens oxygen plant – making air out of moondust
URLﾘﾝｸ(www.esa.int)
Making air from Moon dust: Scientists create a prototype oxygen plant | Astronomy.com
URLﾘﾝｸ(www.astronomy.com)
月面には大気がありませんが、酸素が月に全く存在しないということではありません。アポロ計画によって月から地球へ持ち帰られたレゴリスを分析した結果から、月面の土壌には重量にして40～45％もの酸素が含まれていることがわかっています。
欧州宇宙機関(ESA)と共同で宇宙用機器の研究を行っているグラスゴー大学のBeth Lomax氏は、「月で見つかった資源から酸素を獲得できるようになれば、将来的な月の開拓者にとって呼吸とロケット燃料の現地生産の両面で役立つでしょう」と述べています。しかし、レゴリスに含まれる酸素は鉱物またはガラスの酸化物として化学的に結合しており、そのまま呼吸用や燃料用の酸素として使うことはできないとのこと。
月の表面に存在する酸素を効率的に取り出す方法を模索するESAは、オランダに本拠を置くESTECの材料・電機部品研究所に、レゴリスから酸素を抽出するプラントのプロトタイプを設置しました。「独自の施設を持つことで、レゴリスを模したサンプルから酸素を生産する研究にフォーカスを当てることができます」と、Lomax氏はコメントしました。
ESTECが検討している酸素抽出方法は溶融塩電解を用いるもので、金属製のバスケットに電解質として塩化カルシウムを入れ、さらにレゴリスを混ぜた混合物を950度に熱します。過熱した混合物に電流を通すことで電気分解が起こって酸素が抽出され、残った物質が合金に変換される仕組みです。このプロセスにより、50時間でレゴリスに含まれる酸素の96％を抽出できるとのこと。
この溶融塩電解を用いた仕組みは当初、イギリスのMetalysisという民間企業によって、商業用の金属や合金を生産するために開発されたものでした。そのため、本来であれば酸素は金属を生産する上で放出される単なる副産物だったそうで、レゴリスから酸素を抽出する装置を開発するためには改良を施す必要があります。
「Metalysisでは、プロセスによって発生した酸素は望ましくない副産物であり、二酸化炭素や一酸化炭素として放出されていました。反応器は酸素ガスに耐えるように設計されていません」とLomax氏は述べています。そこで、ESTECの研究チームはレゴリスから酸素を分離する目的で装置を再設計しているそうです。
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