Solul lunar poate fi folosit pentru a genera oxigen și combustibil pentru astronauții de pe Lună

Solul de pe Lună conține compuși activi care pot transforma dioxidul de carbon în oxigen și combustibil, potrivit unui nou studiu realizat de oameni de știință din China și publicat pe 5 mai 2022 în jurnal. jouli. În prezent, ei investighează dacă resursele lunare pot fi folosite pentru a facilita explorarea umană pe Lună sau dincolo.

Oamenii de știință ai materialelor de la Universitatea Nanjing, Yingfang Yao și Zhigang Zou, speră să proiecteze un sistem care să profite de solul lunar și de radiația solară, cele două resurse cele mai abundente de pe Lună. După ce a analizat solul lunar adus înapoi de nava spațială chineză Chang’e 5, echipa de cercetare a descoperit că eșantionul conținea compuși – inclusiv materiale bogate în fier și titan – care ar putea acționa ca un catalizator pentru producerea de produse dorite, cum ar fi oxigenul, folosind lumina soarelui și dioxidul de carbon. .

Această imagine arată o mostră de sol lunar adus înapoi de nava spațială chineză Chang’e 5. Credit: Yingfang Yao

Pe baza observației, echipa a propus o strategie de „fotosinteză extraterestră”. În esență, sistemul folosește solul lunar pentru a descompune apa extrasă din Lună și din evacuarea respirației astronauților în oxigen și hidrogen alimentat de lumina soarelui. Dioxidul de carbon emis de locuitorii lunari este, de asemenea, colectat și combinat cu hidrogenul din electroliza apei în timpul procesului de hidrogenare stimulat de solul lunar.

Procesul produce hidrocarburi precum metanul, care poate fi folosit ca combustibil. Cercetătorii spun că strategia folosește nu energia externă, ci lumina soarelui pentru a produce o varietate de produse dezirabile, cum ar fi apă, oxigen și combustibil, care ar putea susține viața pe baza lunară. Echipa caută o oportunitate de a testa sistemul în spațiu, probabil cu viitoarele misiuni lunare cu echipaj chinezi.

Această diagramă arată cum solul lunar ar putea acționa ca un catalizator pentru fotosinteza extraterestră pentru a produce oxigenul și combustibilul necesar supraviețuirii pe termen lung pe Lună. Credit: Yingfang Yao

„Folosim resurse de mediu la fața locului pentru a reduce sarcina utilă a rachetelor, iar strategia noastră oferă un scenariu pentru un mediu de viață durabil și accesibil în afara planetei”, spune Yao.

În timp ce eficiența catalitică a solului lunar este mai mică decât catalizatorii disponibili pe Pământ, Yao spune că echipa testează diferite moduri de a îmbunătăți designul, cum ar fi topirea solului lunar într-un nanomaterial cu entropie ridicată, care este un catalizator mai bun.

Acest videoclip arată electroliza apei condusă de celulele fotovoltaice, care este stimulată de solul lunar. Credit: Yingfang Yao

Anterior, oamenii de știință au propus multe strategii pentru supraviețuirea extraterestră. Dar majoritatea modelelor necesită surse de alimentare de la sol. de exemplu,[{” 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.