Proyecto Oresol

Autor: Thorsten Denk

Según la planificación de la Agencia Espacial Europea (ESA), en las próximas décadas, el foco de la exploración espacial tripulada volverá a la luna con el objetivo de establecer una presencia humana permanente (“Moonvillage”). El recurso más importante que se necesitará allí es el oxígeno, tanto para consumo humano como para carburante de cohetes. Si se consiguiera obtener oxígeno in situ en la luna, se ahorraría una parte muy sustancial y costosa de transporte de carga desde la tierra.

El Proyecto DeMoLOP de la Red ERA-STAR Regions (ERA – Space Technologies Applications & Research for the Regions and Medium-Sized Countries – CA-515793-ERA-STAR REGIONS), financiado por la Comisión Europea ha sido el inicio de esta investigación que se está realizando en la Plataforma Solar de Almeria.

En el proyecto DeMoLOP se pretendía investigar la obtención de oxígeno a partir de regolito lunar mediante energía solar concentrada, con el objeto de desarrollar un sistema de demostración completo consistente en: (1) un sistema de extracción de regolito (2) un sistema de reacción para la obtención de oxígeno y (3) un sistema de post-procesamiento para el oxígeno. El proyecto se ha mantenido con recursos propios bajo el nombre de “ORESOL” y se ha centrado en la ejecución del punto 2), desarrollo, construcción, ensayo y caracterización de un dispositivo capaz de llevar a cabo la reacción química con radiación solar concentrada para la ganancia de oxígeno a partir de un “lunar soil simulant” fabricado por la NASA.

El regolito (polvo) lunar es rico en oxígeno (hasta 45%-masa), pero los enlaces químicos son muy fuertes, lo que significa que para su obtención hacen falta temperaturas muy elevadas, por encima de 800ºC. Como consecuencia de estudios previos, se ha seleccionado como reacción química más favorable la reducción del componente del regolito lunar, denominado ilmenita, con hidrógeno a agua, seguida de una electrólisis para la obtención del oxígeno y recuperación del hidrógeno.

FeTiO3 + H2 -> Fe + TiO2 + H2O
2 H2O -> 2 H2 + O2

Una posibilidad atractiva para suministrar la energía necesaria es utilizar sistemas de radiación solar concentrada, que permiten proporcionar altas densidades de flujo energético con las que sería viable alcanzar las temperaturas necesarias para llevar a cabo el proceso.

El proyecto Oresol sólo es el primer paso hacía una planta de producción de oxígeno lunar, por eso se ha simplificado fuertemente el proceso. La investigación se centra en primer lugar en el paso clave del proceso, que es el reactor solar. Como concentrador solar se utiliza el Horno Solar de la Plataforma Solar de Almería. Como concepto del reactor Oresol se eligió un reactor de lecho fluidizado de baja expansión con operación en continuo, radiación solar concentrada en vertical, y absorción directa, quiere decir a través de una ventana de cuarzo. El reactor está diseñado en el caso de operación con hidrógeno puro para la producción de hasta 700g de agua cada hora, consumiendo en este tiempo aprox. 60 kg de regolito. A finales de abril de 2017 se ha concluido la primera etapa de ensayos. Se ha demostrado con éxito el funcionamiento del reactor con radiación solar altamente concentrada por encima de 900ºC y se han hechos los primeros pasos de producción de agua a partir de la arena lunar.

 

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