Почва на Луне содержит активные соединения, которые могут преобразовывать углекислый газ в кислород и топливо, сообщили 5 мая в журнале Joule китайские ученые. Сейчас они работают над возможным использованием лунных ресурсов для облегчения исследований на Луне и за ее пределами.
Ученые-материаловеды из Нанкинского университета Инфан Яо и Чжиган Цзоу надеются разработать систему, которая будет использовать преимущества лунного грунта и солнечной радиации – двух самых распространенных ресурсов на Луне. После анализа лунного грунта, доставленного китайским космическим кораблем «Чанъэ-5», их команда обнаружила, что образец содержит соединения, в том числе богатые железом и титаном вещества, которые могут работать в качестве катализатора для производства желаемых продуктов, таких как кислород, с использованием солнечного света и углекислого газа.
Основываясь на своих наблюдениях, команда предложила стратегию «внеземного фотосинтеза». В основном система должна будет использовать лунный грунт для электролиза воды, извлеченной с Луны, и выхлопных газов астронавтов для превращения в кислород и водород с помощью солнечной энергии. Углекислый газ, выдыхаемый обитателями Луны, также должен будет собираться и соединяться с водородом в результате электролиза воды в процессе гидрогенизации, катализируемом лунным грунтом.
В процессе образуются углеводороды, такие как метан, которые можно использовать в качестве топлива. Стратегия использует не внешнюю энергию, а солнечный свет для производства различных желательных продуктов, таких как вода, кислород и топливо, которые могут поддерживать жизнь на лунной базе, говорят исследователи. Команда ищет возможность протестировать систему в космосе, вероятно, во время будущих лунных миссий Китая с экипажем.
«Мы используем ресурсы окружающей среды на месте, чтобы свести к минимуму полезную нагрузку ракеты, и наша стратегия предлагает сценарий для устойчивой и доступной внеземной среды обитания», говорит Яо.
Хотя каталитическая эффективность лунного грунта меньше, чем у катализаторов, доступных на Земле, Яо говорит, что команда тестирует различные подходы к улучшению конструкции, такие как переплавку лунного грунта в наноструктурированный материал с высокой энтропией, который является лучшим катализатором.
Ранее ученые предлагали множество стратегий внеземного выживания. Но для большинства проектов требуются источники энергии с Земли. Например, марсоход НАСА Perseverance привез с собой инструмент, который может использовать углекислый газ в атмосфере планеты для производства кислорода, но он питается от ядерной батареи на борту.
«В ближайшем будущем мы увидим быстрое развитие индустрии пилотируемых космических полетов, говорит Яо. «Подобно «эпохе парусного спорта» в 1600-х годах, когда сотни кораблей направлялись в море, мы вступим в «эпоху космоса». Но если мы хотим провести крупномасштабное исследование внеземного мира, нам нужно будет подумать о способах уменьшения полезной нагрузки, то есть полагаться на как можно меньше поставок с Земли и вместо этого использовать внеземные ресурсы».
