Využití lunárního ledu k výrobě paliva by v budoucnu mohlo eliminovat závislost osad na Měsíci na jeho dovozu ze Země a dokonce přeměnit věčného souputníka naší planety v čerpací stanici, která usnadní lety na Mars a další objevování vesmíru..

Lidé se vracejí na Měsíc a tentokráte plánují jeho trvalejší osídlení. Spojené státy, stejně jako Čína se chystají vybudovat vlastní lunární základny na jižním pólu Měsíce. Toto umístění není náhodné, předpokládá se, že právě zde se nacházejí zásoby drahocenné vody, ať už v podobě ledu nebo vody zakomponované v horninách.

Tyto zásoby by mohly být využit k hydrataci astronautů, pěstování plodin a konečně rovněž k výrobě raketového paliva.

Měsíc jako čerpací stanice

Voda se skládá z vodíku a kyslíku, po zkapalnění se oba tyto prvky mohou vznítit a velmi účinně pohánět kosmické lodě. Pokud by se to na Měsíci podařilo, stal by se jeho jižní pól více než vědeckým výzkumným střediskem, stal by se palivovým skladem.

Možnost výroby paliva přímo na Měsíci, místo jeho nákladného zasílání ze Země, by mimo jiné usnadnilo i cestu na Mars. „Výhody hojného množství paliva produkovaného na měsíčním povrchu jsou obrovské,“ říká George Sowers, strojní inženýr na Colorado School of Mines. „Voda je olejem vesmíru,“ dodává.

Technologie potřebné k přeměně vody na palivo se již na Zemi běžně využívají, otázkou zůstává, jak budou účinné na Měsíci s jeho nízkou gravitací a extrémní povahou jižního pólu. „Nemáme tušení, jestli to bude za těchto podmínek fungovat,“ říká Paul Zabel, výzkumník z DLR Institute of Space Systems v německých Brémách.

Prvním krokem bude zjistit, kde se na Měsíci vůbec skrývá voda. Ve dne může měsíční povrch dosáhnout teploty až 125 °C, zatímco ve tmě může jeho teplota poklesnout až na -265°C. Veškerý led na přímo osvícených plochách se tak z jeho povrchu odpařuje a uniká do vesmíru.

Voda ukrytá v hlubinách měsíčního povrchu

Mezi nejslibnější lokality, ve kterých by se voda mohla vyskytovat, tak patří trvale zastíněné oblasti, jako jsou strmé, hluboké krátery, které nikdy nejsou vystaveny slunečnímu záření a patří k nejchladnějším místům ve vesmíru.

„V těchto oblastech existuje největší šance na nalezení velkého množství vody, kterou lze skutečně využít jako zdroj,“ říká Julie Stoparová, vedoucí vědecká pracovnice Lunárního a planetárního institutu.

„Ačkoliv existují určité důkazy o povrchovém ledu, jeho objem bude malý, většina vody bude vázána v půdě,“ dodává.

Podle odborníků se z půdy dá tato voda získat několika způsoby, většina zahrnuje zahřívání horniny, aby se vytlačila voda v ní zachycená. „Pokud je poblíž povrchu dostatek ledu, lze teplo aplikovat přímo na povrch a páru zachytit pod kopulí zvanou zachycovací stan,“ vysvětluje Sowers.

Pára se poté shromažďuje v chladicí nádobě zvané studená past, kde se přemění na použitelný led. Zdrojem tepla by mohlo být odražené sluneční záření. Alternativně, Spojené státy i Čína plánují umístit na Měsíci jaderné reaktory, aby nebyly závislé na využívání solární energie – která může být na jižním pólu Měsíce poněkud nestálá – k udržení svých základen.

Štěpné reakce, které by štěpily atomy pro napájení těchto elektráren, také produkují přebytečné teplo, které by mohlo být využito k extrakci vody.

Jak dostat vodu z hornin?

Jedna z nejslibnějších technologií pro extrakci vody pak pochází z projektu Evropské kosmické agentury s názvem LUWEX (Lunar Water Extraction) – a funkční prototyp již existuje. Buď autonomní těžební roboti, nebo astronauti by do ústí zařízení nasypali ledovou zeminu.

Zabel, projektový manažer LUWEX, k tomu říká: „Ohřev zmrzlých měsíčních hornin je poměrně obtížný kvůli absenci atmosféry na Měsíci a již tak děsivě nízkým povrchovým teplotám. Proto LUWEXu míchá a otáčí měsíční zeminou, což umožňuje její efektivnější zahřívání a odstraňování ledu v ní zvězněného.“.

Studená past následně zachytí uvolněnou vodu a převede ji do zkapalňovače. V této fázi je však voda stále znečištěna extrémně jemnými, sklovitými kousky lunárního prachu. „Má jakýsi mléčný vzhled – jako šedé mléko,“ říká Zabel.

Naštěstí inženýři pracující na projektu také navrhli čističku, která vodu dokáže vyčistit. „Dosáhli jsme kvality pitné vody,“ proklamují. I takto čistou vodu je však potřeba před posledním krokem, kterým je elektrolýza, ještě vyčistit.

Kapalný vodík a kyslík jako palivo

Během elektrolýzy elektrické proudy v podstatě narušují molekulární vazby mezi kyslíkem a vodíkem. Demonstrace funkčnosti této technologie ve vesmíru již proběhly, například experiment MOXIE roveru Perseverance od NASA ukázal, že je možné pomocí elektrolýzy na Marsu oddělit dýchatelný kyslík od toxického oxidu uhličitého.

„Nakonec se plyny zkapalní a uloží ve formě kapalného vodíku a kapalného kyslíku jako pohonné látky,“ říká Sowers.

Výroba paliva na Měsíci by umožnila soběstačnost lunárních základen, a zároveň by se jeho jižní pól mohl přeměnit v základnu pro budoucí výzkum sluneční soustavy. „Náklady na jednu lidskou misi na Mars lze s využitím měsíčního paliva snížit o 12 miliard dolarů,“ podotýká Sowers.

Toto palivo vyrobené z vody by nepoužívaly jen rakety. „Mohlo by být umístěno v palivových článcích pro pohon roverů,“ říká Zabel. Mohlo by být použito i k provozu mnohem energeticky náročnějších strojů, které buď nelze spolehlivě napájet solárními články, nebo bezpečně napájet jadernými štěpnými reaktory. A tyto technologie by jistě fungovaly i jinde, například na Marsu.

Zdroj: National Geographic