Проект NASA CaRD извлекает кислород из лунного реголита

Солнечная химия: NASA демонстрирует метод извлечения кислорода из лунного реголита с помощью концентрированного солнечного света

Исследователи NASA успешно продемонстрировали новаторский метод извлечения кислорода из симулятора лунного грунта с использованием энергии концентрированного солнечного излучения. Это достижение, полученное в рамках проекта Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD), использует химическую реакцию под воздействием солнечного тепла для расщепления реголита, обеспечивая устойчивый путь к долгосрочному присутствию человека на Луне. Производя расходные материалы для систем жизнеобеспечения и топливо на месте, эта технология значительно снижает логистическую нагрузку по транспортировке тяжелых грузов с Земли.

Разработка технологий использования ресурсов на месте (ISRU) является краеугольным камнем программы Artemis, целью которой является создание постоянной базы на южном полюсе Луны. Чтобы поддерживать человеческий экипаж в течение месяцев или лет, космические агентства должны уйти от полной зависимости от Земли. Извлечение кислорода непосредственно из лунной поверхности — где он химически связан в оксидах минералов лунного реголита — считается наиболее эффективным способом обеспечения пригодного для дыхания воздуха и жидкого кислорода для ракетных двигателей.

Что представляет собой проект NASA Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD)?

Проект NASA Carbothermal Reduction Demonstration (CaRD) — это технологический пилотный проект, в котором используется концентрированная солнечная энергия для извлечения кислорода из имитации лунного реголита посредством химической реакции, управляемой солнечным излучением. 13 февраля 2026 года команда завершила комплексные испытания прототипа, успешно получив кислород и подтвердив образование монооксида углерода. Этот проект объединяет оборудование частного сектора и нескольких центров NASA для подтверждения возможностей производства на Луне.

Проект CaRD представляет собой масштабную совместную работу в области аэрокосмической техники и планетологии. В интегрированном прототипе использовался карботермический реактор для производства кислорода, разработанный компанией Sierra Space, который был соединен со сложным солнечным концентратором, спроектированным Исследовательским центром NASA имени Гленна (Glenn Research Center) в Кливленде. Чтобы обеспечить фокусировку солнечной энергии с высокой точностью, команда использовала специализированные зеркала от Composite Mirror Applications. Вся система регулировалась авионикой, программным обеспечением и системами анализа газов, разработанными в Космическом центре NASA имени Кеннеди (Kennedy Space Center), в то время как Космический центр NASA имени Джонсона (Johnson Space Center) осуществлял общее управление проектом и системное проектирование.

Почему извлечение кислорода из реголита важно для освоения Луны?

Извлечение кислорода из лунного реголита крайне важно, так как оно обеспечивает астронавтов пригодным для дыхания воздухом и ракетным топливом на месте, радикально снижая стоимость и сложность космических миссий. Используя местные ресурсы, NASA может минимизировать массу, необходимую для запуска с Земли. Эта возможность является ключом к превращению Луны из места для краткосрочных визитов в долгосрочный хаб для освоения дальнего космоса.

Логистические преимущества подхода «жизни за счет ресурсов планеты» невозможно переоценить. В настоящее время каждый килограмм кислорода или топлива, отправляемый на Луну, требует огромного количества энергии и затрат для преодоления земной гравитации. Добывая кислород из лунной поверхности, планировщики миссий могут выделить больше полезной нагрузки для научных приборов и жилых модулей. Кроме того, возможность дозаправки космических аппаратов на Луне может превратить лунную поверхность в «заправочную станцию» для миссий, направляющихся вглубь Солнечной системы, например, к Марсу.

Какую роль играет монооксид углерода в процессе CaRD?

В процессе CaRD монооксид углерода служит важнейшим промежуточным химическим продуктом, который подтверждает успешное восстановление оксидов металлов в нагретом лунном реголите. Образование монооксида углерода в ходе реакции под воздействием солнечного излучения доказывает, что карботермический реактор эффективно разрывает химические связи для высвобождения кислорода. Эти же системы химической конверсии могут быть адаптированы для превращения углекислого газа в кислород и метан для будущих миссий на Марс.

Эта химическая универсальность делает технологию CaRD инновацией двойного назначения для освоения Солнечной системы. Хотя в настоящее время основное внимание уделяется Луне, солнечная химия, связанная с переработкой углеродсодержащих газов, напрямую применима к марсианской атмосфере. На Марсе, где углекислый газ имеется в изобилии, подобные реакторы могли бы обеспечивать необходимый кислород для жизнеобеспечения и метан для топлива на обратный путь. Испытания интегрированного прототипа подтвердили, что эти системы газового анализа достаточно надежны для работы в суровых условиях вакуума, необходимых для космических операций.

Значение для программы Artemis и последующих этапов

Успешные испытания прототипа CaRD знаменуют переход от теоретических исследований к практическому космическому производству. Продемонстрировав, что концентрированный солнечный свет может обеспечить интенсивный нагрев, необходимый для карботермического восстановления, исследователи доказали, что нам не нужно полагаться на ядерные установки или массивные блоки аккумуляторов для термической обработки. Эта зависимость от солнечной энергии делает систему более устойчивой и простой в развертывании на южном полюсе Луны, где пики вечного света обеспечивают почти постоянный доступ к солнцу.

• Устойчивость ресурсов: использование на 100% местного реголита и возобновляемой солнечной энергии.
• Масштабируемость: конструкция реактора может быть увеличена для поддержки более крупных лунных колоний.
• Межпланетная применимость: основная технология адаптируема для использования ресурсов Марса на месте (ISRU).
• Снижение затрат: значительно снижает «цену за литр» кислорода в дальнем космосе.

Будущие направления лунной солнечной химии

Заглядывая вперед, команда CaRD планирует усовершенствовать интеграцию солнечного концентратора и реактора, чтобы они могли выдерживать экстремальные колебания температуры в лунной среде. Будущие этапы проекта, вероятно, будут включать испытания оборудования в вакуумных камерах, которые более точно имитируют атмосферу Луны и тепловые условия. Ученые также исследуют, как различные типы реголита — от материковых пород до базальтовых морских грунтов — влияют на эффективность процесса извлечения кислорода.

Долгосрочное видение NASA предполагает создание полностью автоматизированной установки по производству кислорода, расположенной на поверхности Луны. Такой объект будет работать автономно, накапливая кислород в криогенных резервуарах до прибытия человеческих экипажей. По мере развития миссий Artemis интеграция солнечной химии и роботизированной добычи станет основой самодостаточной лунной экономики, прокладывая путь к следующему гигантскому скачку в освоении человеком космического пространства.

Экологическая заметка: Пока NASA фокусируется на лунной химии, наблюдатели на Земле могут заметить повышенную атмосферную активность сегодня. Согласно последним данным от 13 февраля 2026 года, в северных регионах, включая Фэрбанкс (Аляска) и Рейкьявик (Исландия), наблюдается умеренное (G1) полярное сияние при Kp-индексе, равном 5.