우리가 태양계로 더 멀리 이동함에 따라 인류에게 가장 큰 도전 중 하나는 우리와 함께 물질을 짊어지기보다는 "땅을 먹고 사는 것"을 배우는 것이다. Blue Origin은 이제 달 먼지로 태양 전지판을 만들어 그 방향으로 큰 진전을 이루었다고 말한다.

지구 궤도 너머에 보다 영구적인 인간 존재를 구축하려면 기반 시설을 구축하고 우주 비행사에게 생명 유지 장치를 제공하기 위해 막대한 양의 재료가 필요하다. 막대한 우주 발사 비용을 감안할 때 이를 위해 지구에 한정된 자원을 사용하는 것은 지속 불가능할 수 있다.

그로 인해 우주 또는 다른 천체에서 발견되는 재료를 사용하여 피난처를 짓거나 산소를 생성하거나 물을 공급하는 것과 같은 일을 하는 "원위치 자원 활용"(ISRU)에 대한 관심이 높아지고 있다. 한 가지 핵심 과제는 지구에서 부피가 큰 전력 장비를 운송하지 않고도 장기 정착을 지원하기에 충분한 전기를 생성하는 것이다.

제프 베조스(Jeff Bezos)가 설립한 우주 기술 회사인 Blue Origin은 모의 달 먼지로 태양 전지를 만들 수 있음을 시연한 후 이 문제를 해결하는 데 더 가까워졌다고 말한다. "푸른 연금술사(Blue Alchemist)"라고 불리는 이 회사의 접근 방식은 작동하는 태양 전지판에 필요한 모든 핵심 성분을 생성하기 위해 "용융 표토 전기분해"로 알려진 프로세스를 사용한다.

회사는 블로그 게시물에서 "달에 장기간 머물기 위해서는 풍부한 전력이 필요하다"고 밝혔다. "우리의 접근 방식인 푸른 연금술사는 무기한으로 확장할 수 있어 달의 어느 곳에서나 제약이 되는 전력을 제거할 수 있다."

아이디어는 특별히 새로운 것이 아니다. 달 표면에서 발견되는 미세 먼지인 레골리스(regolith)에는 실리콘, 철, 마그네슘, 알루미늄 등 태양광 패널을 만드는 데 필요한 핵심 성분이 모두 포함되어 있다.

그러나 달 먼지는 쉽게 구할 수 없기 때문에 접근 방식을 개발하기 위해 연구원들은 먼저 자체적으로 만들어야 했다. 그들은 화학적 및 광물학적으로 실제와 동일하고 다양한 크기의 알갱이까지 설명하는 모의 달 토양을 만들었다.

그런 다음 그들은 관심 있는 주요 성분을 추출하기 위해 확립된 공정인 녹은 표토 전기분해를 사용했다. 여기에는 먼저 달 토양을 섭씨 1,600도 이상으로 가열하여 녹이는 작업이 포함된다. 그런 다음 용융물을 통해 전류를 통과시키는 탐침을 여기에 붙인다.

이로 인해 철이 먼저 분리되고 실리콘과 알루미늄이 분리된다. 이러한 금속의 대부분은 레골리스에서 산화물로 발견되기 때문에 부산물로 산소를 생성하여 우주 비행사 생명 유지 또는 로켓 추진에 사용할 수 있다.

결정적으로 Blue Origin의 접근 방식은 순도 99.99%의 실리콘을 생산하며, 이는 태양열 패널에 사용되는 경우 중요하다. 그러나 가장 흥미롭게도 그들은 녹은 표토 전기분해 공정의 부산물을 사용하여 혹독한 달 환경으로부터 태양 전지를 보호하는 유리 덮개를 만드는 방법을 찾았다.

이 소식을 알리는 블로그는 회사가 2021년부터 이런 방식으로 태양광 전지를 생산할 수 있었다고 밝혔다.

그러나 지구에서 시뮬레이션된 달 먼지를 사용하여 개념이 작동한다는 것을 증명하는 것은 인상적인 단계이지만 실제로 우주에서 이를 수행하는 것은 다른 많은 문제를 제시한다. 가장 큰 것 중 하나는 단순히 처음부터 필요한 장비를 거기에 가져오는 것이다. Lunar Resources의 최고 기술 책임자인 Alex Ignatiev는 The Verge에 레골리스를 가열하는 데 사용하는 원자로의 무게가 약 1톤이라고 말했다.

그래도 지구에서 수백 개의 태양 전지판을 운송하는 것보다 훨씬 더 무게 효율적일 가능성이 높다. 따라서 아이디어를 시작하는 데 시간이 다소 걸릴 수 있지만 이것은 달 표면에서 보다 지속 가능한 인간의 존재를 가능하게 하는 주요 단계가 될 수 있다.

이미지 출처: NASA