달 자원

이 이미지는 달의 남극(왼쪽)과 북극(오른쪽)의 표면 얼음 분포를 보여줍니다.

여러 인공위성의 누적 증거는 물 얼음이 달의 극지방 표면에 존재하지만 대부분 남극 지역에 존재한다는 것을 강하게 나타냅니다. 그러나 이러한 데이터 집합의 결과가 항상 상관되는 것은 아닙니다. 영구 그림자가있는 달 표면의 누적 면적은 북반구에서 13,361 평방 킬로미터,남반구에서 17,698 평방 킬로미터로 총 면적은 31,059 평방 킬로미터라고 결정되었습니다. 이러한 영구적으로 그림자가있는 지역의 일부 또는 전부가 물 얼음 및 기타 휘발성 물질을 포함하는 정도는 현재 알려져 있지 않으므로 달의 얼음 퇴적물,분포,농도,양,처분,깊이,지반 공학 특성 및 추출 및 처리 시스템을 설계하고 개발하는 데 필요한 기타 특성에 대한 더 많은 데이터가 필요합니다. 그 결과 물 얼음은 작은 형태(<~10 센티미터),표토 전체에 분포된 이산된 얼음 조각,또는 얼음 알갱이에 얇은 코팅 형태여야 한다고 결론지었다. 이것은 단방향 레이더 관측과 함께 달 극지 분화구의 영구적으로 그림자가있는 지역에 존재하는 물 얼음이 두껍고 순수한 얼음 퇴적물의 형태로 존재할 것 같지 않다는 것을 암시합니다.

물 물 베어링 혜성,소행성 및 유성의 일반 폭격에 의해 지질 학적 시간 척도를 통해 달에 전달 될 수 있습니다 또는 지속적으로 산소 베어링 광물에 영향을 미치는 태양풍의 수소 이온(양성자)에 의해 현장에서 생산.

달의 남극은 분화구 테두리가 거의 일정한 태양 조명에 노출 된 지역으로,분화구 내부는 햇빛으로부터 영구적으로 음영 처리되어 나중에 채굴 할 수있는 물 얼음을 자연적으로 포획하고 수집 할 수 있습니다.물 분자는 그 원소,즉 수소와 산소로 분해 될 수 있으며,분자 수소(
2)와 분자 산소(
2)를 형성하여 로켓 이중 추진제로 사용하거나 야금 및 화학 생산 공정을위한 화합물을 생성 할 수 있습니다. 산업,정부 및 학계 전문가들로 구성된 공동 패널에 의해 추정 된 추진제 생산은 2,450 미터 톤의 가공 된 달 물 에 해당하는 달 유래 추진제 450 미터 톤의 단기 연간 수요를 확인하여 연간 24 억 달러의 수익을 창출했습니다.

수소편집

태양풍은 표토에 양성자를 이식하여 수소의 화학적 화합물 인 양성자 원자를 형성한다. 결합 된 수소는 풍부하지만,얼마나 많은 수소가 지하로 확산되고,우주로 탈출하거나,차가운 함정으로 확산되는지에 대한 질문이 남아 있습니다. 수소는 추진제 생산을 위해 필요할 것이고,그것은 많은 산업적 용도를 가지고 있습니다. 예를 들어,수소는 일메 나이트의 수소 환원에 의해 산소 생산에 사용될 수 있습니다.

금속편집

철편집

철(철)은 모든 암말 현무암(중량 당~14-17%)에 풍부하지만 대부분 규산염 광물(즉, 피 록센 및 감람석)및 저지대의 산화물 광물 일메 나이트. 추출은 매우 에너지 요구 될 것이다,하지만 일부 눈에 띄는 달의 자기 이상은 철 풍부한 운석 파편 생존으로 인해 것으로 의심된다. 현장에서의 추가 탐사 만이 해석이 올바른지 여부와 그러한 운석 파편이 얼마나 악용 될 수 있는지를 결정할 것입니다.

자유 철은 또한 니켈 및 코발트와 자연적으로 합금 된 표토(0.5 중량%)에 존재하며 연삭 후 간단한 자석으로 쉽게 추출 할 수 있습니다. 이 철분진은 분말 야금 기술을 사용하여 부품을 가공 할 수 있습니다(예:첨가제 제조,3 차원 인쇄,선택적 레이저 소결,선택적 레이저 용융,전자빔 용융).

티타늄편집

티타늄(티타늄)은 철,알루미늄,바나듐 및 몰리브덴과 합금되어 항공 우주를위한 강력하고 가벼운 합금을 생산할 수 있습니다. 그것은 5-8 중량%범위의 미네랄 일메 나이트(페티 오 3)에 거의 전적으로 존재합니다. 일메 나이트 광물은 또한 태양풍으로부터 수소(양성자)를 포획하여 일메 나이트를 가공하면 달에 귀중한 원소 인 수소가 생성됩니다. 북서쪽의 광대한 홍수 현무암(암말 트렌 틸리 타티스)은 달에서 가장 높은 티타늄 함량의 일부를 가지고 있으며 지구상의 암석보다 10 배나 많은 티타늄을 가지고 있습니다.

알루미늄편집

알루미늄(알)은 10-18 중량%범위의 농도로 발견되며,아노다이트라는 광물에 존재합니다(칼
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8). 알루미늄은 좋은 전기 지휘자이고,원자로 만들어진 알루미늄 분말은 또한 산소로 점화될 때 좋은 단단한 로켓 연료를 만듭니다. 알루미늄의 추출은 또한 플라 조오 클라 제를 분해해야합니다.

실리콘편집

정제 된 실리콘 조각 사진

실리콘(시)는 약 20 중량%의 농도로 모든 달 물질에 풍부한 준 금속입니다. 그것은 엄청난 중요성의 유리,섬유 유리,및 다양 한 유용한 세라믹스 뿐만 아니라 전기로 햇빛의 변환에 대 한 태양 전지 패널 배열을 생산. 반도체로 사용하기 위해 매우 높은 순도를 달성하는 것은 특히 달 환경에서 어려울 것입니다.

칼슘편집

이탈리아 베수비오 산 현무암 버그의 아노타이트 결정체(크기:6.9 4.1 4.8 센티미터)

칼슘(캘리포니아)은 달 고원에서 네 번째로 풍부한 원소로,아노타이트 광물에 존재합니다(화학식 칼
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8). 칼슘 산화물 및 칼슘 실리케이트는 세라믹에 유용 할뿐만 아니라 순수한 칼슘 금속은 산소가없는 상태에서 유연하고 우수한 전기 전도체입니다. 아노타이트는 지구에서는 드물지만 달에서는 풍부하다.

칼슘은 또한 음력 실리콘,철,산화 티타늄,칼슘 및 알루미늄을 필요로하는 실리콘 기반 태양 전지를 제조하는 데 사용될 수 있습니다.

마그네슘편집

마그네슘(마그네슘)은 마그마와 달의 광물인 피록센과 감람석에 존재하기 때문에,낮은 달의 지각에서 마그네슘이 더 풍부하다고 의심된다. 마그네슘은 항공 우주,자동차 및 전자 제품의 합금으로 여러 용도로 사용됩니다.

희토류 원소편집

희토류 원소는 전기 또는 하이브리드 자동차,풍력 터빈,전자 장치 및 청정 에너지 기술에 이르기까지 모든 것을 제조하는 데 사용됩니다. 그들의 이름에도 불구하고,희토류 원소는 프로메튬을 제외하고 지구의 지각에 상대적으로 풍부합니다. 그러나,그들의 지구 화학적 특성 때문에 희토류 원소는 일반적으로 분산 하 고 자주 희토류 광물;에 집중 발견 결과적으로 경제적으로 악용 가능한 광 석 예금은 덜 일반적입니다. 주요 매장량은 중국,캘리포니아,인도,브라질,호주,남아프리카 및 말레이시아에 존재하지만 중국은 세계 희토류 생산량의 95%이상을 차지합니다. (참조:중국의 희토류 산업.

현재의 증거는 희토류 원소가 지구보다 달에 덜 풍부하다는 것을 암시하지만,나사는 희토류 광물의 채굴을 실행 가능한 달 자원으로 본다.

헬륨-3 편

한 추정에 의해,태양풍은 달 표면에 100 만 톤 이상의 헬륨-3 을 퇴적시켰다. 달 표면의 물질은 햇빛이 비치는 지역에서 10 억 당 1.4~15 개 정도의 농도로 헬륨-3 를 함유하고 있으며,영구적으로 그림자가 있는 지역에서는 50 개 정도의 농도를 포함할 수 있다. 비교를 위해 지구 대기의 헬륨-3 은 1 조 당 7.2 부분에서 발생합니다.

1986 년 이후 많은 사람들이 달 표토를 이용하고 헬륨-3 를 핵융합에 사용할 것을 제안했지만,2020 년 현재 작동하는 실험용 핵융합로는 수십 년 동안 존재 해 왔지만 아직 상업적으로 전기를 제공하지 못했습니다. 헬륨-3 의 농도가 낮기 때문에 모든 광산 장비는 매우 많은 양의 표토를 처리해야합니다. 한 추정치에 따르면,1 그램(0.035 온스)의 헬륨 3 을 얻기 위해 150 톤 이상의 표토를 처리해야합니다. 중국은 달을 탐험하기위한 중국 달 탐사 프로그램을 시작했으며 달 광산의 전망을 조사하고 있으며,특히 지구상의 에너지 원으로 사용할 동위 원소 헬륨-3 를 찾고 있습니다. 모든 저자들이 헬륨-3 의 외계 추출이 가능하다고 생각하는 것은 아니며,달에서 헬륨-3 을 추출 할 수 있다고하더라도 핵융합로 설계는 전력 입력보다 더 많은 핵융합 출력을 생성하지 않아 그 목적을 달성하지 못했습니다. 또 다른 단점은 한 번 채굴 소진 할 수있는 제한된 자원이다.1990 년대 초반에는 음력 철강의 생산에는 탄소와 질소가 필요했지만,태양풍과 미세기암에 의한 미량의 탄소는 음력 표토에 존재한다.질소는 지구로 되돌려온 토양 샘플로부터 측정되었으며,미량의 질소는 5 분 미만이다. 탄소와 고정 질소는 밀폐 된 생물권 내의 농업 활동에 필요할 것입니다.

건축용 표토편집

달 경제 개발에는 달 표면에 상당한 양의 인프라가 필요하며,이는 현장 자원 활용 기술 개발에 크게 의존 할 것입니다. 주요 요구 사항 중 하나는 서식지,저장 용기,착륙 패드,도로 및 기타 인프라를 구축하기위한 건축 자재를 제공하는 것입니다. 표토라고도하는 처리되지 않은 달 토양은 소결,핫 프레스,청산,주조 현무암 방법 및 3 차원 인쇄와 같은 기술을 통해 사용 가능한 구조 구성 요소로 전환 될 수 있습니다. 유리와 유리 섬유는 달에서 처리하기가 간단하며 70%현무암 유리 섬유 및 30%펫그 혼합물과 같은 유리 섬유를 사용하여 표토 재료의 강도를 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다. 성공적인 테스트는 다음을 포함한 일부 달 표토 시뮬 런트를 사용하여 지구에서 수행되었습니다.

달의 토양은 기계적 움직이는 부품에 문제가 있지만 직경 50 미터까지의 망원경 거울을 만들 때 탄소 나노 튜브 및 에폭시와 혼합 될 수 있습니다. 극 근처의 여러 분화구는 영구적으로 어둡고 차가워 적외선 망원경에 유리한 환경입니다.

일부 제안은 지구에서 가져온 모듈을 사용하여 표면에 달 기지를 구축하고 달의 토양으로 덮는 것이 좋습니다. 달의 토양은 마이크로파 방사선을 사용하여 유리 같은 고체로 융합 될 수있는 실리카 및 철 함유 화합물의 혼합으로 구성됩니다.

2013 년 독립 건축 회사와 함께 근무한 유럽 우주국은 달 표토를 달 기지로 사용할 수있는 3 차원 인쇄 구조를 테스트했습니다. 3 차원 인쇄 된 달의 토양은”방사선 및 온도 절연”을 모두 제공합니다. 내부,동일한 돔 모양을 가진 경량 가압 팽창식은 최초의 인간 달 정착민을위한 생활 환경이 될 것입니다.”

2014 년 초,나사는 서던 캘리포니아 대학의 작은 연구에 자금을 지원하여 윤곽 제작 3 차원 인쇄 기술을 더욱 발전시켰다. 이 기술의 잠재적 인 응용 분야에는 최대 90%의 달 재료로 구성 될 수있는 재료로 달 구조를 건설하는 것과 지구로부터의 수송이 필요한 재료의 10%만 포함됩니다. 미항공 우주국은 또한 저전력(1500 와트)마이크로파 방사선을 사용하여 달 먼지의 소결을 포함하는 다른 기술을 찾고 있습니다. 나노입자 먼지를 세라믹과 같은 고체 블록으로 융합시키기 위해,지구로부터 바인더 물질을 수송할 필요가 없다.