A Hold talaja felhasználható oxigén és üzemanyag előállítására a Holdon tartózkodó űrhajósok számára

A Hold talaja olyan aktív vegyületeket tartalmaz, amelyek képesek a szén-dioxidot oxigénné és üzemanyaggá alakítani – derül ki a kínai tudósok új tanulmányából, amelyet 2022. május 5-én tettek közzé a folyóiratban. joule. Jelenleg azt vizsgálják, hogy a holdi erőforrások felhasználhatók-e a Holdon vagy azon túli emberi kutatások elősegítésére.

A Nanjing Egyetem anyagtudósai, Yingfang Yao és Zhigang Zou azt remélik, hogy olyan rendszert terveznek, amely kihasználja a Hold talajának és a napsugárzásnak, a Hold két legbőségesebb erőforrásának előnyeit. A kínai Chang’e 5 űrszonda által visszahozott holdtalaj elemzése után a kutatócsoport megállapította, hogy a minta olyan vegyületeket tartalmazott – köztük vasban és titánban gazdag anyagokat –, amelyek katalizátorként működhetnek olyan kívánatos termékek előállításában, mint az oxigén napfény és szén-dioxid segítségével. .

Ezen a képen a kínai Chang’e 5 űrszonda által visszahozott holdtalaj minta látható. Köszönetnyilvánítás: Yingfang Yao

A megfigyelés alapján a csapat egy „földönkívüli fotoszintézis” stratégiát javasolt. A rendszer lényegében a Hold talaját használja fel a Holdból és az űrhajósok légzési kipufogógázaiból kivont víz napfény által táplált oxigénre és hidrogénre történő lebontására. A Hold lakói által kibocsátott szén-dioxidot is összegyűjtik, és a víz elektrolíziséből származó hidrogénnel egyesítik a Hold talaja által stimulált hidrogénezési folyamat során.

Az eljárás során szénhidrogéneket, például metánt állítanak elő, amely üzemanyagként használható. A kutatók szerint a stratégia nem külső energiát, hanem napfényt használ fel, hogy különféle kívánatos termékeket, például vizet, oxigént és üzemanyagot állítson elő, amelyek támogathatják az életet a holdbázison. A csapat lehetőséget keres a rendszer tesztelésére az űrben, valószínűleg jövőbeli kínai emberes holdküldetésekkel.

Ez az ábra azt mutatja be, hogy a Hold talaja hogyan működhet katalizátorként a földönkívüli fotoszintézisben, hogy a Holdon hosszú távú túléléshez szükséges oxigént és üzemanyagot termelje. hitel: Yingfang Yao

„A rakéta hasznos terhelésének csökkentésére a helyszíni környezeti erőforrásokat használjuk, és stratégiánk forgatókönyvet biztosít a fenntartható és megfizethető, bolygón kívüli életkörnyezethez” – mondja Yao.

Míg a Hold talajának katalitikus hatékonysága alacsonyabb, mint a Földön elérhető katalizátoroké, Yao szerint a csapat különböző módszereket tesztel a tervezés javítására, például a Hold talajának nagy entrópiájú nanoanyaggá olvasztását, amely jobb katalizátor.

Ez a videó a víz fotovoltaikus cellák által hajtott elektrolízisét mutatja be, amelyet a Hold talaja stimulál. hitel: Yingfang Yao

Korábban a tudósok számos stratégiát javasoltak a földönkívüli túlélésre. De a legtöbb kialakításhoz földi áramforrásra van szükség. például,[{” 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.