Місячний ґрунт можна використовувати для виробництва кисню та палива для астронавтів на Місяці

Грунт на Місяці містить активні сполуки, які можуть перетворювати вуглекислий газ на кисень і паливо, згідно з новим дослідженням вчених з Китаю, опублікованим 5 травня 2022 року в журналі. джоулі. Зараз вони досліджують, чи можна використовувати місячні ресурси для сприяння людському дослідженню на Місяці або за його межами.

Матеріалознавці з Нанкінського університету Інфан Яо і Чжиган Цзоу сподіваються розробити систему, яка використовує переваги місячного ґрунту та сонячної радіації, двох найпоширеніших ресурсів на Місяці. Після аналізу місячного ґрунту, доставленого китайським космічним кораблем Chang’e 5, дослідницька група виявила, що зразок містив сполуки, включаючи багаті залізом і титаном матеріали, які можуть діяти як каталізатор для виробництва бажаних продуктів, таких як кисень, за допомогою сонячного світла та вуглекислого газу. .

На цьому зображенні зображено зразок місячного ґрунту, доставлений китайським космічним кораблем Chang’e 5. Авторство: Yingfang Yao

На основі спостережень команда запропонувала стратегію «позаземного фотосинтезу». По суті, система використовує місячний грунт для розкладання води, видобутої з Місяця, і вихлопних газів астронавтів на кисень і водень, які живляться сонячним світлом. Вуглекислий газ, що виділяється місячними мешканцями, також збирається та з’єднується з воднем під час електролізу води під час процесу гідрогенізації, стимульованого місячним ґрунтом.

У процесі виробляються вуглеводні, такі як метан, який можна використовувати як паливо. Дослідники кажуть, що ця стратегія використовує не зовнішню енергію, а сонячне світло для виробництва різноманітних бажаних продуктів, таких як вода, кисень і паливо, які можуть підтримувати життя на місячній базі. Команда шукає можливість випробувати систему в космосі, ймовірно, з майбутніми китайськими пілотованими місіями на Місяць.

Ця діаграма показує, як місячний ґрунт може діяти як каталізатор позаземного фотосинтезу, щоб виробляти кисень і паливо, необхідні для довготривалого виживання на Місяці. Авторство: Yingfang Yao

«Ми використовуємо екологічні ресурси на місці, щоб зменшити корисне навантаження ракет, і наша стратегія пропонує сценарій для сталого та доступного середовища життя поза планетою», — каже Яо.

Хоча каталітична ефективність місячного ґрунту нижча, ніж каталізатори, доступні на Землі, Яо каже, що команда тестує різні способи покращення конструкції, наприклад, розплавлення місячного ґрунту в наноматеріал з високою ентропією, який є кращим каталізатором.

У цьому відео показано електроліз води за допомогою фотоелементів, який стимулюється місячним ґрунтом. Авторство: Yingfang Yao

Раніше вчені пропонували багато стратегій виживання інопланетян. Але більшість конструкцій вимагають джерела живлення з землі. наприклад,[{” attribute=””>NASA’s Perseverance Mars rover brought an instrument that can use carbon dioxide in the planet’s atmosphere to make oxygen, but it’s powered by a nuclear battery onboard.

This photograph shows the research team at Nanjing University holding the lunar soil sample. Credit: Yingfang Yao

“In the near future, we will see the crewed spaceflight industry developing rapidly,” says Yao. “Just like the ‘Age of Sail’ in the 1600s when hundreds of ships head to the sea, we will enter an ‘Age of Space.’ But if we want to carry out large-scale exploration of the extraterrestrial world, we will need to think of ways to reduce payload, meaning relying on as little supplies from Earth as possible and using extraterrestrial resources instead.”

Reference: “Extraterrestrial photosynthesis by Chang’E-5 lunar soil” by Yingfang Yao, Lu Wang, Xi Zhu, Wenguang Tu, Yong Zhou, Rulin Liu, Junchuan Sun, Bo Tao, Cheng Wang, Xiwen Yu, Linfeng Gao, Yuan Cao, Bing Wang, Zhaosheng Li, Wei Yao, Yujie Xiong, Mengfei Yang, Weihua Wang and Zhigang Zou, 5 May 2022, Joule.
DOI: 10.1016/j.joule.2022.04.011

This work was supported by the National Key Research and Development Program of China, the Major Research Plan of the National Natural Science Foundation of China, the National Natural Science Foundation of China, the Fundamental Research Funds for the Central Universities, the Program for Guangdong Introducing Innovative and Entrepreneurial Teams, the Natural Science Foundation of Jiangsu Province. the open fund of Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, the Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, the Civil Aerospace Technology Research Project: Extraterrestrial In-situ water Extraction and Photochemical Synthesis of Hydrogen and Oxygen, and Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory.