Tavení meteoritů pro vesmírné stavby

Až se v budoucnosti vydá lidstvo osídlovat Sluneční soustavu, nemusí být nutně odkázané jen na materiály, které si přiveze ze Země. Daleko jednodušší a ekonomičtější bude dobývání zdrojů přímo na místě, kde se budou stavět osady.

Předpokládá se, že mimozemské meteority, které jsou mimo jiné často bohaté na železo, jsou přítomny nejen na naší vlastní planetě - ale také například na povrchu Měsíce a Marsu.

Už dnes se vědci zabývají procesy, které jednoho vzdáleného dne mohou pomoci využívat materiál těchto meteoritů a také blízkých i vzdálených asteroidů.

Menší tělesa, která se nacházejí na oběžné dráze kolem Slunce, mohou být užitečná mnoha způsoby - záleží na tom, z jakého materiálu se skládají. Malé kovové asteroidy jsou obzvlášť slibné. Obsahují kovy v prakticky čistém stavu - především železo a nikl. Díky tomu jejich zpracování vyžaduje daleko méně energie, než při tavení železa ze železné rudy (z už dávno oxidovaného materiálu) na Zemi.

Extrakce kovových prvků z jejich minerálů (tak jak se běžně provádí na Zemi) je energeticky náročná - a to i v těch případech, že se použije kvalitních ruda. Například hliník vyžaduje řádově 170 MJ na kg kovu vyrobeného z jeho rudy. U železa je situace příjemnější - na kilogram železa se musí vynaložit jen asi 35 MJ energie. Výroba titanu je ovšem naopak ještě energeticky náročnější než hliníku - záleží na druhu rudy a typu procesu.

Problémy při zpracování meteoritů

Ani meteority, které se nacházejí v surovém stavu, samozřejmě nejsou ideálním stavebním materiálem. Mají nehomogenní strukturu, obsahují nežádoucí prvky a kovy, které se v nich nacházejí mohou být příliš křehké. Musí se proto nejprve zpracovat - je nutné je přetavit a vylepšit jejich vlastnosti, zjistili vědci.

Materiál, který byl použit pro pozemské pokusy, pocházel z vesmíru - jednalo se o meteorit Canyon Diablo, který je klasifikován jako železný meteorit skupiny IAB. Jeho složení je přibližně: 90 % Fe, 7.2 % Ni, 0.5–1 % C, 0.5–1 % S, 0.46 % Co a 0.26 % P.

Meteority typu IAB

… jsou železo-niklové meteority, smíšeného složení a vyznačují se přítomností jak kovů tak minerálů, například olivínu a pyroxenu. Patří do kategorie, která leží mezi čistými železnými (typ I) a čistě kamennými (typ II) meteority.

Meteorit Canyon Diablo má specifickou mikrostrukturu a obsahuje například kamacit (feromagnetická slitina železa a niklu) a taenit (niklem bohatší Fe-Ni slitina). Obsahuje také oxidy, karbidy, sulfidy, fosfidy a silikáty.

Díky vakuovému indukčnímu tavení se z něj podařilo odstranit nečistoty a homogenizovat jeho složení. Vědci použili malou pec schopnou tavit až 80 g slitiny železa a niklu při teplotách až 2000 °C.
Výsledný materiál měl jemnější a homogennější strukturu než jakou vykazoval původní materiál meteoritu. Tavení snížilo obsah uhlíku a kyslíku, zato úroveň fosforu přitom zůstala beze změn. Vysoký obsah fosforu je nežádoucí, protože může způsobovat křehkost materiálu. Odlitek navíc praskal při pokusech o svařování a měl nízkou tažnost. To znamená, že pokud má být výsledný kov použitelný, musí se využít ještě jiné způsoby metalurgického zpracování.

Další nutné úpravy

Bude se muset vyvinout metoda pro snížení obsahu fosforu a síry. Díky přidáním dalších prvků, jako je nikl nebo chrom, by se mohla podařit výroba nerezových ocelí nebo slitin s nízkou tepelnou roztažností, které jsou ideální pro vesmírné prostředí, uvádějí odborníci.
Zpracovaný meteoritický materiál by pak mohl být dokonce použit jako surovina pro 3D tisk ve vesmíru, což by umožnilo výrobu komplexních částí staveb přímo na oběžné dráze. Koneckonců se tu budou v budoucnu jistě stavět obydlí a stanice, které budou potřebovat spoustu tlakových nádob, nosných konstrukcí a kovových součástek.

Představme si astronauty na Marsu, kteří půjdou hledat meteority, pak je přetaví a vytisknou z nich součástky pro svou základnu.

Možná jsou to dnes jen fantazie - jsou to ale právě podobné fantazie, kterou jednoho dne umožní to, že se lidstvo usídlí v celé Sluneční soustavě. Možná pak nebude naše existence podmíněna pevným povrchem planety - a tak by mohlo lidstvo přežít i přerod Slunce do červeného obra a později malého bílého trpaslíka.

^{zdroje: Odkaz, Odkaz}