Ziemia księżycowa może być wykorzystywana do wytwarzania tlenu i paliwa dla astronautów na Księżycu

Według nowego badania przeprowadzonego przez naukowców z Chin, opublikowanego 5 maja 2022 r. w czasopiśmie, gleba na Księżycu zawiera aktywne związki, które mogą przekształcać dwutlenek węgla w tlen i paliwo. dżule. Obecnie badają, czy zasoby księżycowe można wykorzystać do ułatwienia eksploracji przez ludzi na Księżycu lub poza nim.

Naukowcy zajmujący się materiałami z Uniwersytetu w Nanjing, Yingfang Yao i Zhigang Zou, mają nadzieję zaprojektować system, który wykorzystuje glebę księżycową i promieniowanie słoneczne, dwa najbogatsze zasoby Księżyca. Po przeanalizowaniu gleby księżycowej przywiezionej przez chińską sondę Chang’e 5 zespół badawczy odkrył, że próbka zawierała związki — w tym materiały bogate w żelazo i tytan — które mogą działać jako katalizator do wytwarzania pożądanych produktów, takich jak tlen za pomocą światła słonecznego i dwutlenku węgla. .

Ten obraz przedstawia próbkę księżycowej gleby przywiezionej przez chińską sondę kosmiczną Chang’e 5. Źródło: Yingfang Yao

Na podstawie obserwacji zespół zaproponował strategię „fotosyntezy pozaziemskiej”. Zasadniczo system wykorzystuje glebę księżycową do rozkładu wody wydobywanej z Księżyca i gazów wydechowych astronautów na tlen i wodór zasilane światłem słonecznym. Dwutlenek węgla emitowany przez mieszkańców Księżyca jest również zbierany i łączony z wodorem z elektrolizy wody podczas procesu uwodornienia stymulowanego przez glebę księżycową.

W procesie powstają węglowodory, takie jak metan, które można wykorzystać jako paliwo. Naukowcy twierdzą, że strategia wykorzystuje nie energię zewnętrzną, ale światło słoneczne do produkcji różnych pożądanych produktów, takich jak woda, tlen i paliwo, które mogą podtrzymywać życie na bazie księżycowej. Zespół poszukuje możliwości przetestowania systemu w kosmosie, prawdopodobnie z przyszłymi chińskimi misjami załogowymi na księżyc.

Ten diagram pokazuje, w jaki sposób gleba księżycowa może działać jako katalizator pozaziemskiej fotosyntezy do produkcji tlenu i paliwa potrzebnego do długoterminowego przetrwania na Księżycu. Źródło: yingfang

„Wykorzystujemy zasoby środowiskowe na miejscu, aby zmniejszyć ładunek pocisków, a nasza strategia zapewnia scenariusz zrównoważonego i przystępnego cenowo środowiska życia poza planetą”, mówi Yao.

Chociaż wydajność katalityczna gleby księżycowej jest niższa niż katalizatorów dostępnych na Ziemi, Yao twierdzi, że zespół testuje różne sposoby ulepszenia projektu, takie jak topienie gleby księżycowej w nanomateriał o wysokiej entropii, który jest lepszym katalizatorem.

Ten film pokazuje elektrolizę wody napędzaną przez ogniwa fotowoltaiczne, która jest stymulowana przez glebę księżycową. Źródło: yingfang

Wcześniej naukowcy zaproponowali wiele strategii przetrwania pozaziemskiego życia. Jednak większość projektów wymaga źródeł zasilania z ziemi. na przykład,[{” 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.