Det er 50 år siden det sist var mennesker på månen, men Nasa og ESA har planer om å prøve igjen om ikke altfor mange år. Noen snakker også om å bruke månen som en mellomstasjon for reiser videre ut i rommet.
Da er det et problem at månen ikke har en atmosfære med oksygen slik vi har her på kloden vår. For å kunne puste der oppe må man frakte med seg oksygen den lange og energikrevende veien fra jorda. Med mindre det går an å fremstille oksygenet man trenger på månen.
– I prinsippet er det mulig å lage oksygen på månen, sier seniorforsker Karen Sende Osen i Sintef.
– Månen er dekket av sand, og denne sanden består av metall og oksygen. Hvis man klarer å få oksygenet ut derfra, kan man lage oksygen til å puste med, sier Osen.
Men det betyr ikke at det er lett.
– Veldig mange av de teknologiene man ser for seg i bruk, er ikke ferdigutviklet på jorda ennå, sier Osen i podkasten Smart forklart.
Månen som bensinstasjon
Osen tror ikke luft til å puste inn er den aller viktigste drivkraften for å utvikle slik teknologi.
– Minst like viktig er det å produsere oksygen som brennstoff til fartøyene som skal videre ut i rommet og bruker månen som «bensinstasjon», ifølge Osen.
Det kreves veldig mye energi og brennstoff for å komme seg ut av jordas gravitasjonsfelt. Hvis man kan fylle oksygen på månen og bruke den i brencelceller, kan man reise mye lengre ut.
– Månens gravitasjonsfelt er bare én sjettedel av jordens, så man trenger mye mindre brennstoff for å ta av fra månen, forklarer Osen.
Jordskorpa er også full av oksygen
Selv om de fleste av oss sikkert først og fremst tenker på lufta vi puster i når det er snakk om oksygen, finnes det også veldig mye oksygen i jorda under oss. Faktisk er oksygen det vanligste grunnstoffet i jordskorpa. Nesten halvparten av jordskorpa, nærmere bestemt 47 prosent, består av oksygen.
På månen er oksygennivået litt lavere, men ikke mye. Over 40 prosent av måneskorpa består av oksygen.
Dette oksygenet er bundet opp i mineraler sammen med andre grunnstoffer i det som kalles oksider. Kvarts, for eksempel, det nest vanligste mineralet i jordskorpa, kalles også silisiumdioksid (SiO2).
– Når vi skiller metallet fra oksidet på jorda, for eksempel jern eller silisium, da er det metallet vi er interessert i. Karbon er et veldig godt middel for å stjele oksygenet bort fra metallet, men da får du CO2. Det vil vi ikke ha, i hvert fall ikke på månen, sier Osen.
CO2 vil vi ha minst mulig av på jorda også. Derfor er den teknologien som må utvikles for å hente oksygen ut av månesand, også veldig relevant her hos oss.
– Vi som forsker på metallproduksjon, forsker en del på hvordan vi kan få ned CO2-utslippene fra å produsere metall, og da vil dette være en ny metode, sier Sintef-forskeren.
Elektrolyse skiller oksygen fra metall
For å få til dette kan man bruke den prosessen som heter elektrolyse. Kort fortalt handler det om å bruke strøm for å splitte mineralene opp i deres enkelte bestanddeler.
– Det er mange metaller som blir laget på lignende måte på jordkloden i dag, sier Osen.
For å holde oss til månesanden, må den puttes oppi en væske, det som kalles elektrolytt, som er varmet opp til kanskje 1000 grader. Da vil den løse seg opp og bli til ladede atomer – ioner. Når du så putter en positiv og en negativ elektrode oppi der, vil ionene trekkes mot hver sin elektrode.
– De negativt ladede oksygenatomene vil gå mot den positive elektroden. Der vil de bli til oksygengass fordi de gir fra seg elektroner når man slår på strømmen.
EU blir avhengig av Trump for å skaffe nok energi
Må klare å fange oksygenet
Man er ikke i mål selv om det begynner å boble oksygengass opp ved den ene elektroden.
– Å fange oksygenet er en egen teknologi i seg selv. Det er sånt vi på Sintef har kompetanse på. Da må man bruke en membran, et filter, som kan separere forskjellige gasser fra hverandre, sier Osen.
– Vi forsker allerede mye på dette i forbindelse med brenselsceller og CO2-fangst, men det er også en egen teknologi som må utvikles og tilpasses for akkurat dette formålet. Det er heller ikke hyllevare.
Det er altså nok å forske på før man kan lage oksygen til å puste på månen. Verken filteret som skal fange oksygenet eller elektroden som skal lokke det til seg, er utviklet ennå. Og som om ikke det er nok, er det heller ikke gitt at det man får til på jorda, vil fungere på månen.
– Der er situasjonen helt annerledes. For eksempel er det vakuum der fordi det ikke er noen atmosfære. En væske som er åpen mot rommet, vil fordampe veldig fort, mye fortere enn her på jordkloden. Denne elektrolytten for eksempel, hvis man åpner den opp og tar av lokket, så vil den kanskje forsvinne, forklarer Osen.
Månen har også bare en sjettedel av vår tyngdekraft. Det kan føre til at både væsker og gasser oppfører seg annerledes.
– I tillegg er månedagen veldig varm. På dagen kan det være over 200 grader, mens månenatta kan være minus 100. Dette er ekstreme situasjoner som gjør det vanskelig. Det er mange slike utfordringer som gjør det krevende, sier Osen.
Hvis man lykkes
Men hvis de får det til, vil i hvert fall ingen månefarere oppleve pusteproblemer.
– I 20 gram sand er det nok oksygen til å holde deg i live i 20 minutter. Forskere har funnet at sandlaget i noen områder er tolv meter dypt, så det er en del sand der, sier Osen.
Med den rette teknologien kan sanden utnyttes også til andre ting. For eksempel til byggematerialer.
– Det er mye sand og stein der, og det forskes mye på å lage sement og betong fra den sanden.
– Og så er det en del områder der det er funnet is, og det kan man også nyttiggjøre seg. Enten bare ved å smelte den, eller også ved å ta ut hydrogen og oksygen fra vannet, sier Osen.
Om de ikke blir helt selvforsynt, vil de i hvert fall komme et stykke på vei.
– Man kan kanskje bygge hus av den betongen man lager. Hvis man klarer å lage oksygen, kan man både puste og bruke det til brenselsceller. Det er også mange metaller i sanden som man kan ha nytte av, i tillegg til oksygengassen, sier Osen.
Ikke bare science fiction
Osen innrømmer at mye av dette kan høres ut som science fiction. Men akkurat slik tidligere måneprogrammer har ført til gjennombrudd vi har nytte av her på jorda, tror hun også forskningen på månesand kan gi konkrete resultater vi kan glede oss over alle sammen.
– Vi jobber veldig mye i vårt miljø med resirkulering, det som kalles urban gruvedrift, der man tar ut metaller fra skrap – det vi kaller kritiske råmaterialer som det er lite tilgang på og som i tillegg har stor økonomisk nytte.
– Det vi lærer om disse elektrolyseprosessene, om oksygenfri metallproduksjon, det kan også indirekte overføres til veldig samfunnsnyttig forskning på jorda, sier Osen.
Hun lar seg ikke lokke til å anslå et tidspunkt for når man kan klare å lage oksygen på månen.
– Ut fra det jeg vet om de teknologiske utfordringene, som er mange, kan vi kanskje håpe at det skjer i løpet av 20–30 år. Men det vil være avhengig av noen teknologiske gjennombrudd innenfor blant annet materialproduksjon og gassfangst.
Artikkelen ble først publisert på Gemini.no
Professor: : Mener noen solceller ikke bør se dagens lys grunnet giftige materialer
