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月探査

「月の砂」から酸素を抽出、実用化に向けてテストプラント開設

2020年1月24日(金)17時10分
松岡由希子

アポロ11号で月面調査時に付けられた足跡  NASA / Buzz Aldrin

<欧州宇宙機関(ESA)は、月のレゴリス(堆積物)から酸素を効率的に抽出する新たな手法を開発した、と発表した......>

月に酸素は存在しないが、月面に積もった土や岩の細粒物、砂れき、塵などのレゴリス(堆積物)は、重量のうちの40%から45%を酸素原子で占めている。

これらの酸素原子は鉱物や硝子といった物質と化学結合して酸化物を形成するため、酸素として利用するためには、酸化物から酸素を抽出しなければならない。従来、水素原子によって酸化物を還元して水を生成し、さらに水を電気分解して酸素を分離するという手法が用いられてきたが、プロセスが複雑で、効率が低く、実用性に乏しいと考えられてきた。

粉末状のレゴリスを直接、電気分解する

欧州宇宙機関(ESA)は、2019年10月9日、「英グラスゴー大学の博士課程に在籍するベス・ロマクス研究員らの研究チームが、欧州宇宙機関からの助成のもと、月のレゴリスから酸素を効率的に抽出する新たな手法を開発した」と発表した。

moon-oxygen.jpg

この手法は、イオン性の固体を高温にして融解させてこれを電気分解する「溶融塩電解」により、従来の還元プロセスを省き、粉末状のレゴリスを直接、電気分解するのが特徴だ。一連の研究成果は、学術雑誌「プラネタリー・アンド・スペースサイエンス」に掲載されている。

研究チームによる実験では、月のレゴリスの化学的性質や粒子のサイズを正確に再現したレゴリスシミュラント(月面模擬砂)をメッシュかごに投入し、電解質として塩化カルシウムを加え、摂氏950度まで熱したうえで、電流を流してレゴリスから酸素を抽出。15時間で75%の酸素を抽出し、50時間で96%の酸素を抽出することに成功した。利用可能な状態で抽出された酸素は全体の3分の1にとどまったものの、今後の改善次第で、その効率性を高められる余地は十分にあるという。また、レゴリスシミュラントから酸素を除去したことで、副産物として合金も生成された。

activities_in_a_Moon.jpg宇宙基地イメージ図 ESA

2020年代半ばには、テストプラントを月で稼働させる

欧州宇宙機関(ESA)では、このような研究成果をふまえ、2020年1月17日、オランダ西部ノールドウェイクの欧州宇宙技術研究センター(ESTEC)に専用テストプラントを開設した。

「溶融塩電解」によるレゴリスシミュラントからの酸素抽出手法のさらなる改善をすすめるとともに、これによって生成される合金の活用についても研究をすすめる計画だ。2020年代半ばには、レゴリスから酸素を抽出するテストプラントを月で稼働させることを目標としている。

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