月の資源

太陽光発電、酸素、金属は月に豊富な資源です。 月面に存在することが知られている元素には、とりわけ、水素（H）、酸素（O）、ケイ素（Si）、鉄（Fe）、マグネシウム（Mg）、カルシウム（Ca）、アルミニウム（Al）、マンガン（Mn）、チタン（Ti）が含ま より豊富なものの中には、酸素、鉄およびケイ素がある。 レゴリス中の原子酸素content有量は45重量％と推定される。

太陽光発電edit

月の昼光は約二週間続き、夜は約二週間続きますが、両方の月の極はほぼ常に照らされています。 月の南極は、ほぼ一定の太陽照明にさらされたクレーターリムのある領域を特徴としていますが、クレーターの内部は太陽光から永久に影が付き、内部にかなりの量の水の氷を保持しています。 月の南極の近くに月の資源処理施設を設置することによって、太陽光発電は水の氷源の近くでほぼ一定の動作を可能にするでしょう。

太陽電池は、レゴリスを加熱し、太陽電池構造のための適切な半導体材料をレゴリス基板上に直接蒸発させ、金属接点と相互接続を堆積させて、完全な太陽電池アレイを地面に直接完成させることができる中型（約200kg）のローバーによって月の土壌に直接製造することができた。

キロパワー核分裂システムは、月、火星、およびそれ以降の目的地で長時間の有人基地を可能にする信頼性の高い発電のために開発されています。 このシステムは日光からの発電が断続的である月および火星の位置にとって理想的である。

OxygenEdit

レゴリス中の元素酸素content有量は45重量％と推定されている。 酸素は、多くの場合、酸化鉄として鉄が豊富な月の鉱物やガラス中に発見されます。 月のレゴリスから酸素を抽出するための少なくとも20の異なる可能性のあるプロセスが記述されており、1,000トンの酸素を生成するためには、2-4メガワット年のエネルギー（すなわち6-12×1013J）の間の高エネルギー入力が必要である。 金属酸化物からの酸素抽出も有用な金属を生成するが、水を原料として使用することはできない。

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月の南極を飛行しているLCROSS orbiterによる画像は、永久的な影の領域を示しています。

この画像は、インドのChandrayaan-1オービターに搭載されているNASAのMoon Mineralogy Mapper（M3）分光計によって見た、月の南極（左）と北極（右）の表面氷の分布を示しています

いくつかのオービターからの累積的な証拠は、水の氷が月の極の表面に存在することを強く示していますが、主に南極地域にあります。 ただし、これらのデータセットの結果は常に相関しているとは限りません。 永久的に陰になった月の表面の累積面積は、北半球では13,361km2、南半球では17,698km2であり、総面積は31,059km2であることが決定されている。 これらの恒久的に影付けされた領域のいずれかまたはすべてが水の氷および他の揮発性物質を含む程度は現在知られていないので、月の氷の堆積物、その分布、濃度、量、処分、深さ、地質学的特性および抽出および処理システムを設計および開発するために必要なその他の特性についてより多くのデータが必要である。 結果として得られたデブリプルームを分析するために、Lcrossオービターがカベウス-クレーターに意図的に影響を与えたことを監視し、水の氷は小さな（<-10cm）、レゴリス全体に分布する離散的な氷片、または氷粒上の薄いコーティングの形でなければならないと結論づけられた。 これは、モノスタティックレーダー観測と相まって、月の極クレーターの永久に影のある領域に存在する水の氷が厚く純粋な氷の堆積物の形で存在する可能性は低いことを示唆している。

水は、水を含む彗星、小惑星、隕石の定期的な砲撃によって地質学的タイムスケールで月に届けられたか、酸素を含む鉱物に影響を与える太陽風の水素イ

月の南極は、クレーターの縁がほぼ一定の太陽照明にさらされている領域を特徴としており、クレーターの内部は太陽光から永久に陰影付けされており、将来採掘される可能性のある水の氷の自然な捕獲と収集を可能にしている。

水分子（H
2O）は、水素と酸素の元素に分解され、水素分子（H
2）と酸素分子（O
2）を形成し、ロケットの二推進剤として使用したり、冶金および化学 推進剤の生産だけで、産業、政府、学術の専門家の共同パネルによって推定され、月由来の推進剤の450メートルトンの短期的な年間需要を特定し、月の処理水の2,450メートルトンに相当し、年間収入のUS$2.4億を生成します。

HydrogenEdit

太陽風はレゴリスにプロトンを注入し、水素（H）の化合物であるプロトン化原子を形成する。 結合した水素は豊富ですが、そのどれだけが地下に拡散し、宇宙に逃げたり、冷たいトラップに拡散したりするかについての疑問が残っています。 推進剤の製造には水素が必要であり、多くの工業的用途があります。 例えば、水素は、イルメナイトの水素還元による酸素の製造に使用することができる。

金属

鉄

鉄(Fe)

栗色から黒; 穀物はマリアではより細長く、高地ではより正方形に見える。

鉄（Fe）は、すべての馬玄武岩（重量あたり-14-17％）に豊富であるが、主にケイ酸塩鉱物（すなわち）にロックされています。 輝石およびかんらん石）および低地の酸化物の鉱物のilmeniteに。 抽出は非常にエネルギーが要求されますが、いくつかの顕著な月の磁気異常は、Feに富む隕石の破片が生き残ったためであると疑われています。 その場でのさらなる探査のみが、この解釈が正しいかどうか、およびそのような隕石の破片がどのように利用可能であるかを決定するであろう。

遊離鉄は、ニッケルとコバルトと自然に合金化されたレゴリス（0.5重量％）にも存在し、研削後に簡単な磁石で容易に抽出することができます。 この鉄粉は、添加剤製造、3D印刷、選択的レーザー焼結（SLS）、選択的レーザー溶融（SLM）、および電子ビーム溶融（EBM）などの粉末冶金技術を使用して部品を製造するために

TitaniumEdit

チタン(Ti)は、鉄、アルミニウム、バナジウム、モリブデンなどの元素と合金化して、航空宇宙用の強力で軽量な合金を製造することができます。 これは、重量で5-8％の範囲で鉱物イルメナイト（Fetio3）にほぼ完全に存在します。 イルメナイト鉱物はまた、太陽風から水素（陽子）を捕捉するので、イルメナイトの処理はまた、月の貴重な要素である水素を生成する。 北西のニアサイド（Mare Tranquillitatis）の広大な洪水玄武岩は、地球上の岩の10倍のチタンを保有し、月に最高のチタン含有量のいくつかを持っています。

AluminiumEdit

アルミニウム(Al)は、斜長石長石鉱物シリーズのカルシウム末端であるanorthite(CaAl
2Si
2O
8)と呼ばれる鉱物に存在する10〜18重量％の濃度 アルミニウムはよい電気コンダクターであり、酸素と燃やされたとき霧化されたアルミニウム粉はまたよい固体ロケット燃料を作ります。 アルミニウムの抽出には、斜長石（Caal2Si2O8）の分解も必要です。

シリコンデット

精製されたシリコンの一部の写真

ケイ素（Si）は、すべての月の材料に豊富な半金属であり、約20重量％の濃度を有する。 太陽光を電気に変換するためのソーラーパネルアレイ、ならびにガラス、繊維ガラス、および様々な有用なセラミックスを製造することは非常に重要である。 半導体として使用するための非常に高い純度を達成することは、特に月の環境では困難である。

6.9×4.1×3.8cm個装サイズ：6.9×4.1×3.8cm)

カルシウム（Ca）は、月の高地で4番目に豊富な元素であり、アノーサイト鉱物に含まれています（式CaAl
2Si
2O
8）。 酸化カルシウムおよびケイ酸カルシウムは、セラミックスに有用であるだけでなく、純粋なカルシウム金属は柔軟であり、酸素の非存在下で優れた電 Anorthiteは地球上ではまれですが、月には豊富です。

カルシウムは、月のシリコン、鉄、酸化チタン、カルシウム、アルミニウムを必要とするシリコンベースの太陽電池の製造にも使用できます。

MagnesiumEdit

マグネシウム(Mg)はマグマや月の鉱物輝石やかんらん石に存在するため、マグネシウムは下部月の地殻に多く存在すると考えられている。 マグネシウムに大気および宇宙空間、自動車および電子工学のための合金として多数の使用があります。

希土類元素edit

希土類元素は、電気自動車やハイブリッド車、風力タービン、電子機器、クリーンエネルギー技術からすべてを製造するために使用されます。 その名前にもかかわらず、希土類元素は-プロメチウムを除いて–地球の地殻に比較的豊富です。 しかし、その地球化学的性質のために、希土類元素は一般的に分散しており、希土類鉱物に集中していることはあまりありません。 中国、カリフォルニア州、インド、ブラジル、オーストラリア、南アフリカ、マレーシアには主要な埋蔵量がありますが、中国は世界のレアアース生産の95％以上を占めています。 （参照：中国の希土類産業。)

現在の証拠は、希土類元素が地球上よりも月に豊富ではないことを示唆しているが、NASAは、希土類鉱物の採掘は、工業的に重要な光学的、電気的、磁気的、触媒的特性の広い範囲を示すため、実行可能な月の資源として考えている。

3

ある推定では、太陽風は1万トン以上のヘリウム3（3he）を月の表面に堆積させている。 月の表面の物質には、太陽に照らされた地域では1.4から15ppbの間で推定される濃度でヘリウム3が含まれており、永久に影のある地域では50ppbもの濃度が含まれている可能性がある。 比較のために、地球の大気中のヘリウム3は、兆（ppt）当たり7.2部で発生します。

1986年以来、多くの人々が月のレゴリスを利用し、ヘリウム3を核融合のために使用することを提案しているが、2020年現在、機能する実験的核融合炉は何十年も存在しており、そのうちのどれもがまだ商業的に電気を供給していない。 ヘリウム3の濃度が低いため、どの鉱山機器でも非常に大量のレゴリスを処理する必要があります。 ある推定では、150トン以上のレゴリスを処理して1グラム(0.035オンス)のヘリウム3を得る必要がある。 中国は月探査のための中国の月探査プログラムを開始し、月の採掘の見通しを調査しており、特に地球上のエネルギー源として使用するための同位体ヘリウム3を探している。 すべての著者がヘリウム3の地球外抽出が実現可能であると考えているわけではなく、たとえ月からヘリウム3を抽出することができたとしても、核融合炉の設計は電力入力よりも多くの核融合出力を生成しておらず、目的を破っている。 もう一つの欠点は、一度採掘されると枯渇する可能性のある限られた資源であることです。

炭素と窒素edit

炭素(C)は月の鋼の製造に必要ですが、太陽風と微小隕石の衝突によって寄与した微量(82ppm)で月のレゴリスに存在します。

窒素(N)は、地球に持ち帰った土壌サンプルから測定され、5ppm未満の微量として存在します。 それは同位体14N、15N、および16Nとして発見されました.炭素と固定窒素は、密閉された生物圏内の農業活動に必要とされるであろう。

建設用レゴリス

月の経済を発展させるには、月面上にかなりの量のインフラが必要であり、これはその場での資源利用（ISRU）技術に大きく依存して開発される。 主な要件の1つは、生息地、収納ビン、着陸パッド、道路およびその他のインフラストラクチャを構築するための建設資材を提供することです。 レゴリスとも呼ばれる未処理の月の土壌は、焼結、ホットプレス、液化、キャスト玄武岩法、および3D印刷などの技術を通じて、使用可能な構造部品に変 ガラスとガラス繊維は月に加工するのが簡単で、70％の玄武岩ガラス繊維と30％のPETG混合物などのガラス繊維を使用することによってレゴリス材料の強さを大幅に向上させることができることが分かった。 成功したテストは、MLS-1とMLS-2を含むいくつかの月のレゴリス模擬を使用して地球上で実行されています。

月の土は、機械的な可動部分には問題がありますが、直径50メートルまでの望遠鏡鏡の建設において、カーボンナノチューブやエポキシと混合することができます。 極の近くのいくつかのクレーターは永久に暗くて寒く、赤外線望遠鏡にとって好都合な環境です。

いくつかの提案は、地球から持ってきたモジュールを使用して表面に月の基盤を構築し、月の土壌でそれらを覆うことを提案しています。 月の土は、シリカと鉄含有化合物のブレンドで構成されており、マイクロ波放射を使用してガラス状の固体に融合させることができる。

2013年に独立した建築会社と協力して働いていた欧州宇宙機関は、月面基地として使用するために月のレゴリスで構築できる3Dプリント構造をテス 3D印刷された月の土は”放射および温度の絶縁材を両方提供する。 内部では、同じドーム形状の軽量加圧インフレータブルは、最初の人間の月の入植者のための生活環境になります。”

2014年初頭、NASAは南カリフォルニア大学で輪郭クラフト3D印刷技術をさらに開発するための小さな研究に資金を提供しました。 この技術の潜在的な応用は、地球からの輸送を必要とする材料のわずか十パーセントで最大90パーセントの月の材料からなる可能性のある材料の月の構造を構築することが含まれています。 NASAはまた、低電力（1500ワット）のマイクロ波放射を使用して月の塵を焼結することを含む別の技術を検討しています。 月の材料は、ナノ粒子の塵をセラミックのような固体ブロックに融合させるために、融点よりやや低い1,200-1,500°C（2,190-2,730°F）に加熱することによっ