●宇宙探査●月の物質からどうやって「酸素」や「水素」や「水」を作り出すのか

　人類が月面工場を建設する際、「酸素」や「水素」や「水」が欠かせないが、これらをどうやって月の物質からつくりだすのであろうか。「人類の夢を育む天体『月』―月探査機かぐやの成果に立ちて―」（長谷部信行・桜井邦朋編／恒星社厚生閣刊）に、これにつての解説があるのでここで紹介する。


　月の物質は、その大部分がケイ酸塩鉱物と金属酸化物からなっており、重量比で約45％の酸素が含まれている。しかし、これらの酸素は、シリコン、アルミ、鉄、チタンやその他の金属と大変強く化学結合している。

　月の物質のケイ酸塩鉱物から「酸素」を抽出する方法は、ケイ酸塩鉱物を1500～1800℃で溶融させ、直接電気分解することによって得られる。

　また、月の物質である金属酸化物から、気相熱分解により「酸素」を抽出する。次に、酸化鉄（FeO）を多く含むガラス質を水素還元法により、「金属鉄」と「水」を製造する。

　一方、月の海には、チタンに富んだ土壌で、イルメナイトと呼ばれる鉱物がある。これらは、長い間太陽風に曝されて水素や揮発性ガス（ヘリウム、窒素、炭素、硫黄など）を大量に吸蔵している。この「水素」は、レゴリス（月の表層を覆っている非常に細かい砂の層）を約700℃に熱することで、その大部分を取り出すことができる。

　さらに、このイルメナイトを還元し、生成したCO2をCOとO2に電気分解し、COを再利用することが考えられている。

　レゴリスから「酸素」を製造する方法は、いろいろ考えられているが、水素還元法が、「酸素」を容易に抽出・分離でき、かつ還元剤である「水素」を再利用することができるので、一番効率的だと言われている。

　このほか、レゴリスの還元法として、メタン（CH４）、フッ素（F2）、一酸化炭素（CO）を利用した方法が考えられている。その一つに、レゴリスからフッ素還元法を使い、二酸化ケイ素（SiO2）から「酸素」を抽出することも考えられている。