Sukces polskich naukowców. Woda jest niezbędna astronautom do życia, może być też wykorzystywana w kosmosie jako chłodziwo, albo – po elektrolizie do wodoru i tlenu – paliwo rakietowe lub reagent w procesach redoks (polegają na przenoszeniu – wymianie – elektronów pomiędzy atomami – przyp. red.). Dziś woda jest transportowana na orbitę. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej działa system, który umożliwia odzyskiwanie 98 proc. wody dostarczanej tam z Ziemi. Naukowcy szukają jednak sposobów na jej wytwarzanie w przestrzeni kosmicznej, by na przykład nie trzeba jej było przesyłać w ogromnych ilościach do stałych baz, które być może w niedalekiej przyszłości powstaną na Księżycu i Marsie.Międzynarodowy zespół naukowców opracował metodę pozyskiwania wody z księżycowego regolitu – czyli warstwy zwietrzałej, luźnej skały pokrywającej powierzchnię naszego naturalnego satelity – z Ziemi, a także innych skalistych planet i księżyców. W projekcie LUWEX (Validation of Lunar Water Extraction and Purification Technologies for In-Situ Propellant and Consumables Production) brali udział badacze z Niemieckiego Centrum Aeronautyki i Kosmonautyki w Bremie, Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku (Niemcy) i Politechniki Wrocławskiej oraz pracownicy firm Liquifer Systems Group (Austria), Thales Alenia Space (Włochy) i Scanway Space (Polska).– Procesy pozyskiwania, oczyszczania i monitorowania jakości wody, które do tej pory były prowadzone osobno, zamknęliśmy w ramach jednego układu – powiedział dr hab. Karol Leluk, prof. Politechniki Wrocławskiej z Wydziału Inżynierii Środowiska i kierownik polskiego zespołu uczestniczącego w projekcie LUWEX.Stwierdził, że w księżycowym regolicie jest niewiele wody: na każde 100 gramów regolitu księżycowego przypada maksymalnie 1,2 gramów lodu. – Ale to wystarczy, by za pomocą systemu LUWEX wyprodukować czystą wodę na powierzchni Księżyca – opowiadał ekspert.Zobacz także: Teleskop zbada początki wszechświata i poszuka wody w naszej galaktyceJak działa system?W badaniach naukowcy wykorzystywali tak zwany symulant regolitu – gotowe, syntetyczne podłoże udające glebę księżycową. Tę skałę mieszali w odpowiednich proporcjach z kulistymi kryształkami lodu o promieniu około 2,4 mikrometra. Dla porównania – ludzki włos ma grubość około 20 razy większą.Prof. Leluk wyjaśnił, jak działa system LUWEX. W próżniowym reaktorze najpierw skała jest rozdrabniana, potem ogrzewana podczas mieszania za pomocą metalowych prętów. Obecny w regolicie lód w wyniku sublimacji przechodzi do fazy gazowej. Już wtedy następuje pierwszy etap oczyszczania – z gazu można pozbyć się fazy stałej, czyli okruchów skał. Później para wodna jest skraplana na tak zwanym zimnym palcu (metalowym walcu o temperaturze minus 150 stopni Celsjusza) i kierowana do oczyszczania za pomocą węgla aktywnego, filtrów, odwróconej osmozy (wymuszonej dyfuzji płynu przez półprzepuszczalną błonę) i wymiany jonowej (z wykorzystaniem nierozpuszczalnej w wodzie substancji czynnej, na przykład odpowiednich minerałów).W tym wieloetapowym procesie system LUWEX usuwa z wody między innymi składniki, które w niewielkich stężeniach są obecne również w wodzie wodociągowej. – Kranówka zawiera między innymi jony węglanowe – które odkładają się jako kamień kotłowy – jak też fosforany wapnia lub magnezu. Są tam obecne również inne zanieczyszczenia w formie rozpuszczalnej, na przykład jony amonowe lub metanol – tłumaczył ekspert w dziedzinie inżynierii środowiska.Jednym z elementów sytemu LUWEX jest układ do stałego monitoringu jakości wody. Właśnie tą częścią projektu zajął się zespół Politechniki Wrocławskiej.Zobacz także: Ofensywa Brukseli w dziedzinie sztucznej inteligencji. Poznań forpocztąTesty w laboratoriumW monitoringu wykorzystano turbidymetr, czyli mętnościomierz, sondę konduktometryczną do badania zawartości jonów oraz pehametr określający pH roztworu. Jak poinformował naukowiec, mętność oczyszczonej w systemie LUWEX wody była „praktycznie zerowa”, konduktometr wskazywał wartości charakterystyczne dla wodociągowej wody do picia, a pH oscylowało wokół siódemki, czyli wartości charakterystycznej dla roztworu neutralnego.System LUWEX był testowany w laboratorium, jednak w założeniu ma działać na Księżycu w warunkach mikrograwitacji. – Układ został skonstruowany tak, że do jego działania grawitacja nie jest potrzebna. Działa pod ciśnieniem, przepływ cieczy jest w nim wymuszony, nie ma tam naturalnych spływów – zaakcentował prof. Leluk.Dodał, że LUWEX może być przydatny podczas misji kosmicznych między innymi dlatego, że zajmuje mniej miejsca niż kilka odrębnych urządzeń do pozyskiwania, oczyszczania i monitorowania jakości wody. – To ważne, bo wynoszenie ładunków na orbitę wiąże się z wysokimi kosztami. LUWEX waży 14 kilogramów, ma około dwóch metrów wysokości oraz po półtora metra szerokości i głębokości. Nie jest to jeszcze urządzenie biurkowe, ale jeśli nasza praca spotka się z zainteresowaniem branży kosmicznej, w następnych etapach będziemy dążyć do zmniejszenia jego wymiarów i masy – zapowiedział naukowiec.Zobacz także: Satelita polskich naukowców poleciał w kosmos. „Bezcenne doświadczenie”„Konkretne oszczędności pieniędzy”Prof. Leluk przyznał, że wydajność aparatury jest niewielka. – To kilka centymetrów sześciennych wody na godzinę. Jednak nie powinniśmy oceniać tej ilości z ziemskiej perspektywy. Układ ma działać w systemie ciągłym, więc woda z niego będzie stale kapać. Nie zaspokoi całkowitego zapotrzebowania na świeżą wodę w bazie księżycowej, ale z powodzeniem uzupełni jej zasoby. Dzięki temu będzie można transportować mniej wody w kosmos, a to oznacza konkretne oszczędności pieniędzy i miejsca na statkach kosmicznych – argumentował prof. Leluk.Zasilanie systemu LUWEX, którego zapotrzebowanie na moc elektryczną wynosi średnio sto kilkadziesiąt watów, mają zapewnić panele słoneczne.Kierownik polskiego zespołu przyznał, że nie próbował wody uzyskanej dzięki systemowi LUWEX – i nawet trochę tego żałuje. – Ale pili ją nasi włoscy koledzy z Thales Alenia Space i stwierdzili, że smakuje całkiem w porządku. Jednak naszym priorytetem nie były walory smakowe, tylko czystość wody i znalezienie sposobu na stałe zaopatrzenie w nią astronautów – podsumował prof. Karol Leluk.Projekt LUWEX kosztował prawie 1,5 mln euro i był finansowany w ramach europejskiego programu ramowego Horyzont Europa.Zobacz także: Kosmiczne śmieci będą spadać na Ziemię. Oto kto ponosi odpowiedzialność