La tecnologia CaRD della NASA estrae ossigeno dalla regolite lunare

Chimica solare: la NASA dimostra un metodo per estrarre ossigeno dalla regolite lunare utilizzando la luce solare concentrata

I ricercatori della NASA hanno dimostrato con successo un metodo rivoluzionario per estrarre ossigeno dal suolo lunare simulato utilizzando la potenza dell'energia solare concentrata. Questo traguardo, raggiunto attraverso il progetto Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD), utilizza una reazione chimica alimentata dal sole per decomporre la regolite, fornendo un percorso sostenibile per una presenza umana a lungo termine sulla Luna. Producendo localmente materiali di consumo per il supporto vitale e propellente, questa tecnologia riduce significativamente l'onere logistico del trasporto di carichi pesanti dalla Terra.

Lo sviluppo di tecnologie per l'In-Situ Resource Utilization (ISRU) è un pilastro del Programma Artemis, che mira a stabilire una base permanente presso il polo sud lunare. Per sostenere un equipaggio umano per mesi o anni, le agenzie spaziali devono affrancarsi dalla totale dipendenza dalla Terra. L'estrazione di ossigeno direttamente dalla superficie lunare — dove è chimicamente legato agli ossidi minerali della regolite lunare — è considerata il modo più efficiente per fornire aria respirabile e ossigeno liquido per i motori a razzo.

Cos'è il progetto Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) della NASA?

Il Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) della NASA è un progetto pilota tecnologico che utilizza l'energia solare concentrata per estrarre ossigeno dalla regolite lunare simulata attraverso una reazione chimica alimentata dal sole. Il 13 febbraio 2026, il team ha completato i test del prototipo integrato, producendo con successo ossigeno e confermando la produzione di monossido di carbonio. Questo progetto integra hardware dell'industria privata e di diversi centri NASA per convalidare le capacità di produzione lunare.

Il progetto CaRD rappresenta un massiccio sforzo collaborativo nell'ingegneria aerospaziale e nelle scienze planetarie. Il prototipo integrato ha utilizzato un reattore carbotermico per la produzione di ossigeno sviluppato da Sierra Space, abbinato a un sofisticato concentratore solare progettato dal Glenn Research Center della NASA a Cleveland. Per garantire che l'energia solare fosse focalizzata con alta precisione, il team ha impiegato specchi specializzati di Composite Mirror Applications. L'intero sistema è stato regolato da sistemi di avionica, software e analisi dei gas sviluppati presso il Kennedy Space Center della NASA, mentre il Johnson Space Center della NASA ha fornito la gestione complessiva del progetto e l'ingegneria dei sistemi.

Perché l'estrazione di ossigeno dalla regolite è importante per l'esplorazione lunare?

Estrarre ossigeno dalla regolite lunare è essenziale perché fornisce localmente aria respirabile per gli astronauti e propellente per i razzi, riducendo drasticamente i costi e la complessità delle missioni spaziali. Sfruttando le risorse locali, la NASA può ridurre al minimo la massa richiesta per il lancio dalla Terra. Questa capacità è la chiave per trasformare la Luna da una destinazione per brevi visite in un hub a lungo termine per l'esplorazione dello spazio profondo.

I vantaggi logistici di questo approccio basato sulle risorse locali ("living off the land") non possono essere sottovalutati. Attualmente, ogni chilogrammo di ossigeno o carburante inviato sulla Luna richiede un'enorme quantità di energia e costi per sfuggire alla gravità terrestre. Prelevando ossigeno dalla superficie lunare, i pianificatori delle missioni possono dedicare più capacità di carico utile a strumenti scientifici e moduli abitativi. Inoltre, la capacità di rifornire i veicoli spaziali sulla Luna potrebbe trasformare la superficie lunare in una "stazione di servizio" per le missioni dirette più lontano nel sistema solare, come verso Marte.

Che ruolo gioca il monossido di carbonio nel processo CaRD?

Nel processo CaRD, il monossido di carbonio funge da fondamentale intermedio chimico che conferma la riuscita riduzione degli ossidi metallici all'interno della regolite lunare riscaldata. La produzione di monossido di carbonio durante la reazione alimentata dal sole prova che il reattore carbotermico sta scindendo efficacemente i legami chimici per rilasciare ossigeno. Questi stessi sistemi di conversione chimica possono anche essere adattati per trasformare l'anidride carbonica in ossigeno e metano per le future missioni su Marte.

Questa versatilità chimica rende la tecnologia CaRD un'innovazione a duplice uso per l'esplorazione del sistema solare. Sebbene l'attenzione attuale sia rivolta alla Luna, la chimica solare coinvolta nella gestione dei gas a base di carbonio è direttamente applicabile all'atmosfera marziana. Su Marte, dove l'anidride carbonica è abbondante, reattori simili potrebbero fornire l'ossigeno necessario per il supporto vitale e il metano per il propellente del viaggio di ritorno. I test del prototipo integrato hanno confermato che questi sistemi di analisi dei gas a valle sono sufficientemente robusti per gestire le condizioni estreme, simili al vuoto, richieste per le operazioni spaziali.

Implicazioni per il Programma Artemis e oltre

Il successo dei test del prototipo CaRD segna una transizione dalla ricerca teorica alla produzione spaziale pratica. Dimostrando che la luce solare concentrata può fornire il calore intenso necessario per la riduzione carbotermica, i ricercatori hanno provato che non è necessario fare affidamento su array nucleari o su batterie massicce per il trattamento termico. Questo affidamento sull'energia solare rende il sistema più sostenibile e più facile da dispiegare al polo sud lunare, dove i picchi di luce eterna offrono un accesso quasi costante al sole.

• Sostenibilità delle risorse: Utilizza il 100% di regolite locale ed energia solare rinnovabile.
• Scalabilità: Il design del reattore può essere ampliato per supportare colonie lunari più grandi.
• Utilità interplanetaria: La tecnologia di base è adattabile per la Mars In-Situ Resource Utilization.
• Riduzione dei costi: Abbassa significativamente il "prezzo al litro" dell'ossigeno nello spazio profondo.

Direzioni future per la chimica solare lunare

Guardando al futuro, il team CaRD prevede di perfezionare l'integrazione tra il concentratore solare e il reattore per resistere alle estreme fluttuazioni di temperatura dell'ambiente lunare. Le fasi future del progetto comporteranno probabilmente il test dell'hardware in camere a vuoto che simulano più da vicino l'atmosfera lunare e le condizioni termiche. Gli scienziati stanno anche studiando come i diversi tipi di regolite — che vanno dai materiali degli altopiani ai suoli dei mari basaltici — influenzino l'efficienza del processo di estrazione dell'ossigeno.

La visione a lungo termine della NASA prevede un impianto di produzione di ossigeno completamente automatizzato situato sulla superficie lunare. Tale struttura opererebbe autonomamente, stoccando l'ossigeno in serbatoi criogenici prima dell'arrivo degli equipaggi umani. Con il progredire delle missioni Artemis, l'integrazione della chimica solare e dell'estrazione robotica costituirà la base di un'economia lunare autosufficiente, aprendo la strada al prossimo grande balzo nell'esplorazione umana.

Nota ambientale: mentre la NASA si concentra sulla chimica lunare, gli osservatori sulla Terra potrebbero notare un'accresciuta attività atmosferica oggi. Secondo i dati recenti del 13 febbraio 2026, un'aurora moderata (G1) è visibile nelle regioni settentrionali, tra cui Fairbanks in Alaska e Reykjavik in Islanda, con un indice Kp di 5.