Space Applications Services, startup có trụ sở tại Bỉ, đang chế tạo 3 lò phản ứng thử nghiệm theo hợp đồng công bố hôm 12/5 với Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Các lò phản ứng sẽ được dùng để tinh chỉnh quá trình tạo oxy và thử nghiệm trên Mặt Trăng trong nhiệm vụ Chứng minh khả năng Khai thác Tài nguyên Tại chỗ (ISRU) năm 2025. Kế hoạch của ESA là mua toàn bộ dịch vụ cho ISRU từ các công ty thương mại, gồm liên lạc, vận chuyển và các dịch vụ cần thiết khác.
Máy tạo oxy sẽ dựa trên quy trình FFC Cambridge, được phát triển từ cuối những năm 1990 nhằm tách trực tiếp titan từ titan oxit. Quy trình này tách kim loại nguyên chất ra khỏi quặng nhờ điện phân.
Ở môi trường Mặt Trăng, FFC Cambridge sẽ chia tách lớp đất mặt chứa 45% oxy thành hợp kim và oxy tinh khiết. Đất Mặt Trăng trong quá trình này được sử dụng như cathode, điện cực mà qua đó dòng điện sẽ đi vào bình điện phân, giải phóng oxy.
Trong khi vận chuyển oxy từ Trái Đất hiệu quả với những chuyến du hành không gian ngắn ngày hoặc các nhiệm vụ dễ tiếp tế, oxy sản xuất tại chỗ lại là điều then chốt giúp con người sống lâu dài trên bất cứ thiên thế nào. Các hợp kim còn lại sau quá trình tách oxy sẽ không bị lãng phí. Trong tương lai, số hợp kim này có thể dùng để xây căn cứ Mặt Trăng hoặc sao Hỏa nhờ kỹ thuật in 3D.
Ngoài FFC Cambridge, Space Applications Services cũng đang nghiên cứu một phương pháp khác để tạo oxy từ đất Mặt Trăng, đó là khử ilmenite (FeTiO₃). Đây là quặng giàu titan phân bố ở một số khu vực trên Mặt Trăng. Quá trình khử được thực hiện bằng cách nung đất Mặt Trăng trong bình kín cùng khí hydro. Nhờ sức nóng, oxy trong ilmenite phản ứng với hydro tạo thành hơi nước, sau đó có thể tiếp tục tách thành hydro và oxy.
Không chỉ cung cấp cho phi hành đoàn, oxy và hydro sản xuất trên Mặt Trăng cũng có thể dùng làm nhiên liệu cho các nhiệm vụ du hành xa hơn trong hệ Mặt Trời, ví dụ tới sao Hỏa.
Space Applications Services đã hoàn thành giai đoạn thiết kế sơ bộ của máy móc cho nhiệm vụ năm 2025. Nhiệm vụ này có thể là lần đầu tiên chứng minh được khả năng sản xuất từ đầu đến cuối cả oxy và nước từ các tài nguyên trên Mặt Trăng, theo đại diện công ty.
