Можно ли терраформировать Луну, выделив кислород?

Луна способна иметь земную атмосферу. Хотя скорость убегания Луны намного меньше, чем у Земли, она все равно составляет около 6 Маха.(*)

Если бы у Луны была атмосфера, она бы потеряла ее через несколько десятков миллионов лет(*). Поэтому любая атмосфера, которая когда-то была у него, давно ушла, но этого было бы достаточно для нас и нашей более короткой временной шкалы, которая составляет всего несколько тысяч лет в самом оптимистическом смысле.

Азот на Луне встречается редко, но он и не нужен. Мы ни для чего его не используем. Важно парциальное давление$O_2$в атмосфере. В 100%$O_2$атмосферу с давлением около 0,2 бар (20% воздуха$O_2$) мы могли дышать без каких-либо серьезных проблем.

Но на Луне гравитация намного слабее, она составляет всего около 1/6 земной. Следовательно, для получения того же давления потребуется примерно в 6 раз больше массы атмосферы на единицу площади. Это означает, что около 1,2 кг$O_2$потребуется через каждый$cm^2$чтобы получить требуемый$O_2$давление (на Земле около 1 кг).

Радиус Луны также составляет около 1/6 земного, поэтому площадь ее поверхности составляет 1/36 земной. Площадь поверхности Земли составляет$5.1*10^8 km^2$, поэтому площадь поверхности Луны$14*10^6 km^2$, который$1.4*10^7*10^{10}=1.4*10^{17} cm^2$. Так вокруг$1.6*10^{17}$кг$O_2$потребуется.

Лунный грунт в основном состоит из реголита , который представляет собой смесь различных оксидов металлов. Он тает вокруг в$1200K$, который по сути представляет собой лаву. На Земле аналогичное вещество образуется из вулканов.

Ну, а большинство его компонентов имеют гораздо более высокую температуру плавления (например,$Al_2 O_3$закончился$2000K$), Но не все из них. Смеси расплавленных солей обычно имеют гораздо более низкую температуру плавления, поэтому$1200K$было бы достаточно.

Эти смеси расплавленных солей являются плохими электрическими проводниками, но обладают электропроводностью, поэтому могут подвергаться электролизу, а температура около$1000K$не является невыполнимым. Хотя большая часть электроэнергии просто нагрела бы лаву, значительная часть произвела бы$O_2$. Электрический КПД различных процессов электролиза составляет порядка 10-60%, поэтому теперь мы можем рассчитать их среднее геометрическое, которое составляет около 25%.

Теплота горения Al составляет около 22$\frac{MJ}{kg}$, его молярная масса равна 27. Таким образом, при сгорании 1 кг Al выделяется 22 МДж энергии, это 37 моль, на что расходуется 37*1,5 (Al2O3!), поэтому 55 моль$O$. Эти 55 моль кислорода составляют 888 г.

Таким образом, чтобы создать на Луне атмосферу O2, подобную земной, нам потребуется произвести около$1.8*10^{17} kg$Ал. Для этого потребуется около$4*10^{18} MJ$энергии, или$4*10^{24} J$. Учитывая эффективность 20%, это около$2*10^{25} J$.

Ежегодное производство Al на Земле составляет около 40 миллионов тонн. Чтобы произвести эту массу Al, нам понадобилось бы 4,5 миллиона лет на Земле.

Согласно этой статье, в 2015 году на Земле было произведено около 184 ТВтч солнечной энергии.$6.62*10^{17} J$. Таким образом, для производства необходимого$2*10^{25} J$энергии нам потребуется около 30 миллионов лет.

Но с другой стороны, хотя этот проект и не кажется осуществимым при нашей жизни, возможно, в лучшем мире можно было бы сделать автоматизированные заводы, укомплектованные роботами, построить необходимое количество фотоэлементов и электролизных химических заводов на Луне. . На самом деле, если бы у нас было достаточно роботов, мы могли бы делать все, что угодно, и роботы тоже могли бы производиться роботами.

(*) Я очень рад найти в Google некоторые ссылки, если кто-нибудь спросит.