BIP
Pomyślny wynik testów technologii ekstrakcji wody z regolitu Księżycowego w ramach projektu “LUWEX”.
W ramach projektu LUWEX („Validation of Lunar Water Extraction and Purification Technologies for In-Situ Propellant and Consumables Production”) międzynarodowy zespół badaczy opracował i pomyślnie zademonstrował technologie ekstrakcji wody z regolitu księżycowego w warunkach laboratoryjnych, pokazując sposób w jaki lód może być ekstrahowany z symulantu regolitu księżycowego. Wyekstrahowana i oczyszczona woda ma potencjał do wykorzystania jako woda do picia, w produkcji tlenu lub kriogeniczne paliwo rakietowe w kosmosie. Jest to kluczowy krok we wspieraniu zrównoważonej eksploracji Układu Słonecznego.
Projekt badawczy LUWEX, kierowany przez Niemieckie Centrum Aeronautyki i Kosmonautyki (DLR) w Bremie, opracował i przetestował proces ekstrakcji wody w eksperymentach na dużą skalę przeprowadzonych na Uniwersytecie Technicznym w Brunszwiku przez kilka miesięcy. Każdy test miał na celu wyprodukowanie co najmniej pół litra wody, cel, który był konsekwentnie osiągany, a nawet przekraczany.
SYMMULACJA WARUNKÓW KSIĘŻYCOWYCH W LABROATIRUM
Proces ekstrakcji i oczyszczania wody został zweryfikowany eksperymentalnie w laboratorium CoPhyLab (Comet Physics Laboratory) Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku, unikalnym obiekcie zaprojektowanym w celu odtworzenia warunków panujących na powierzchni Księżyca. Podczas prób udało się wydobyć i oczyścić prawie 65% wody z symulantu. W trakcie wszystkich eksperymentów wyprodukowano ponad trzy litry wody przeznaczonej do spożycia.
W skład wyposażenia laboratorium wchodziła komora próżniowo-termiczna zdolna do prowadzenia procesu w temperaturach do -170°C w warunkach próżni. Obiekt ten, pierwotnie opracowany do badań nad kometami, umożliwił badaczom testowanie technik ekstrakcji w warunkach zbliżonych do tych panujących na Księżycu na modelu w skali rzeczywistej. Kompleksowy monitoring uzyskano przy użyciu 14 zintegrowanych systemów pomiarowych, co zapewniło precyzyjną walidację technologii w warunkach laboratoryjnych.
WYTWARZANIE LODOWEGO REGOLITU KSIĘŻYCOWEGO W LABORATORIUM
Aby symulować księżycowy regolit zawierający lód, naukowcy stworzyli w laboratorium mieszankę, łącząc syntetyczny regolit księżycowy z drobinami lodu.
Lód użyty w eksperymencie powstał w wyniku błyskawicznego zamrożenia drobnych kropelek wody w ciekłym azocie, tworząc kuliste cząsteczki o średnim promieniu 2,4 mikrometra — około jednej dwudziestej grubości ludzkiego włosa.
EKSTRAKCJA I OCZYSZCZANIE WODY
Symulant lodu księżycowego umieszczono w systemie ekstrakcji wody opracowanym przez DLR, znajdującym się w komorze próżniowo-termicznej, co pozwoliło na jego przetestowanie w warunkach podobnych do księżycowych. 15 kilogramów symulantu umieszczono we wstępnie schłodzonym pojemniku wewnątrz komory próżniowej, z której odpompowano powietrze. Następnie symulant został ogrzany i rozpoczęty został proces jego mieszania celem zapewnienia równomiernego rozprowadzenia ciepła. W tych warunkach temperatury i ciśnienia, lód sublimował bezpośrednio do pary wodnej, która została skroplona na miedzianych rurkach schłodzonych do -150°C. Tak skroplony surowiec (woda) został zebrany celem jego oczyszczenia.
Thales Alenia Space (Włochy) wraz z Politechniką Wrocławską (Polska) były odpowiedzialne za oczyszczenie wyekstrahowanej wody, zapewniając, że jej jakość spełniała rygorystyczne wymagania dotyczące użytkowania przez ludzi i produkcji paliwa rakietowego. Naukowcy zoptymalizowali parametry, takie jak temperatura i prędkość mieszania, aby zmaksymalizować wydajność wody przy jednoczesnym zminimalizowaniu zużycia energii.
Z prawej: woda oczyszczona.
Źródło: LUWEX
WSPÓŁPRACA MIĘDZYNARODOWA
Projekt LUWEX zgromadził interdyscyplinarny zespół z: Niemiec, Austrii, Polski i Włoch. Kluczowymi uczestnikami byli Uniwersytet Techniczny w Brunszwiku (Niemcy), Niemieckie Centrum Aeronautyki i Kosmonautyki (Niemcy), LIQUIFER Systems Group (Austria), Thales Alenia Space (Włochy), Politechnika Wrocławska (Polska), SCANWAY SPACE (Polska). Każdy z partnerów wniósł wkład w zakresie krytycznych podsystemów lub infrastruktury, odzwierciedlając charakter współpracy projektu.
PODSUMOWANIE
Projekt LUWEX, skrót od Validation of Lunar Water Extraction and Purification Technologies for In-Situ Propellant and Consumables Production, finansowany w ramach programu ramowego Unii Europejskiej - Horyzont Europa, stanowi ważny kamień milowy w badaniach nad wykorzystaniem zasobów księżycowych. Dzięki pomyślnemu opracowaniu i zademonstrowaniu technologii wydobywania i oczyszczania wody z symulantu regolitu księżycowego, projekt położył podwaliny pod zrównoważoną eksplorację kosmosu i utorował drogę przyszłym inicjatywom wykorzystania zasobów in-situ.
Grant agreement 101081937
Funded under Horizon 2022
Space Science and Exploration Technologies
UCZESTNICY I DANE KONTAKTOWE
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Niemcy
- Dr. Paul Zabel, paul.zabel@dlr.de, +49421244201273
- Luca Kiewiet, luca.kiewiet@dlr.de
Technische Universität Braunschweig, Niemcy
- Christopher Kreuzig, c.kreuzig@tu-braunschweig.de, +495313915198
- Johanna Noria Brecher, j.brecher@tu-braunschweig.de, +495313915198
- Gerwin Meier, gerwin.meier@tu-braunschweig.de, +495313915198
- Christian Schuckart, c.schuckart@tu-braunschweig.de, +495311398516
- Prof. Jürgen Blum, j.blum@tu-braunschweig.de, +495313915217
LIQUIFER Systems Group, Austria
- Dr. Barbara Imhof, barbara.imhof@liquifer.com, +43121885-05
Thales Alenia Space, Włochy
- Cinzia Marcanio, cinzia.marcanio@thalesaleniaspace.com
Wroclaw University for Science and Technology, Polska
- Karol Leluk, prof., karol.leluk@pwr.edu.pl, +48 668 378 732
Scanway S.A., Polska
- Szymon Krawczuk, s.krawczuk@scanway.pl, +48 71 733 62 64
- Mikolaj Podgorski, m.podgorski@scanway.pl