NASA vừa hoàn tất một thử nghiệm quan trọng đối với công nghệ tách oxy từ đất Mặt trăng, tiến thêm một bước trong nỗ lực hỗ trợ các sứ mệnh dài ngày ngoài không gian.
Thí nghiệm mang tên Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) đang được triển khai trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Dự án sử dụng năng lượng Mặt trời tập trung để tách oxy khỏi regolith – lớp đất đá bao phủ bề mặt Mặt trăng.
Theo NASA, regolith chứa khoảng 45% oxy tính theo khối lượng, chủ yếu liên kết trong các khoáng silicat. Lượng oxy này được bổ sung khi Mặt trăng đi qua “đuôi từ quyển” (magnetotail) của Trái đất – khu vực giữ lại các ion oxy từ tầng khí quyển trên cao.
Công nghệ CaRD áp dụng phương pháp khử carbothermal – kỹ thuật phổ biến trong công nghiệp luyện kim – nhưng thay vì dùng nhiên liệu hóa thạch để tạo nhiệt, hệ thống sử dụng hoàn toàn năng lượng Mặt trời tập trung.
Trong thử nghiệm tích hợp mới nhất, nhóm nghiên cứu đã kết hợp lò phản ứng sản xuất oxy, bộ tập trung năng lượng Mặt trời, hệ thống gương chính xác và phần mềm điều khiển để vận hành trên vật liệu mô phỏng regolith Mặt trăng. Kết quả xác nhận phản ứng hóa học sử dụng năng lượng Mặt trời đã tạo ra khí carbon monoxide (CO).
Khi kết hợp với công nghệ chuyển đổi CO thành oxy, hệ thống có thể cung cấp nguồn oxy ổn định cho phi hành gia làm việc và sinh sống trên Mặt trăng. NASA cho biết công nghệ này có thể trở thành một phần trong Chương trình Artemis và kế hoạch xây dựng căn cứ lâu dài tại cực nam Mặt trăng.
Ngoài sản xuất oxy, quy trình này còn có thể được điều chỉnh để chuyển đổi carbon dioxide thành oxy và methane, phục vụ tiếp nhiên liệu tại chỗ. Công nghệ tương tự cũng có thể áp dụng trên Sao Hỏa trong khuôn khổ kiến trúc sứ mệnh “Mặt trăng tới Sao Hỏa” của NASA. Những kỹ thuật như vậy sẽ giúp giảm đáng kể chi phí và độ phức tạp trong việc duy trì sự hiện diện lâu dài của con người trên Mặt trăng.
Dự án CaRD do Trung tâm Vũ trụ Johnson quản lý, với sự tham gia của các trung tâm Glenn và Kennedy, cùng đối tác công nghiệp Sierra Space và Composite Mirror Applications.
Chương trình được tài trợ bởi sáng kiến Game Changing Development thuộc Ban Chỉ đạo Sứ mệnh Công nghệ Không gian của NASA.
Công nghệ kết hợp năng lượng Mặt trời tập trung và regolith Mặt trăng có thể tạo ra đủ oxy để hỗ trợ các sứ mệnh dài ngày trên Mặt trăng. Ảnh: ESA
Bộ tập trung năng lượng Mặt trời được thử nghiệm trong khuôn khổ dự án CaRD, nhằm sản xuất oxy từ regolith Mặt trăng mô phỏng để sử dụng tại khu vực cực nam Mặt trăng. Ảnh: NASA
