Ученые разработали технологию, которая может помочь людям выжить на Луне. В исследовании, опубликованном в журнале Joule, ученые извлекли воду из лунного грунта и использовали её для преобразования углекислого газа в кислород и химические вещества для топлива, что потенциально открывает новые возможности для будущих исследований дальнего космоса, поскольку устраняет необходимость в транспортировке таких важных ресурсов, как вода и топливо, с Земли.
«Мы никогда в полной мере не представляли себе, каким «волшебством» обладает лунный грунт», — сказал Лу Ван из Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне. «Для нас самым большим сюрпризом стал ощутимый успех этого комплексного подхода. Одноэтапная интеграция процессов извлечения лунной H₂O и фототермического катализа CO₂ может повысить эффективность использования энергии и снизить стоимость и сложность развития инфраструктуры».
Космические агентства десятилетиями выдвигали идею использования Луны в качестве форпоста для дальних космических исследований. Однако необходимость обеспечения такой базы достаточными ресурсами для её обитателей, особенно водой, препятствовала воплощению этой идеи в реальность.
По данным исследования, доставка одного галлона воды на ракете обойдется примерно в 83 000 долларов, при этом каждый астронавт выпивает около четырех галлонов в день.
Образцы почвы, проанализированные в ходе миссии «Чанъэ-5», свидетельствуют о наличии воды на поверхности Луны, что, по мнению авторов, может позволить исследователям использовать природные ресурсы Луны для удовлетворения своих потребностей, избегая при этом затрат и логистических проблем, связанных с транспортировкой этих ресурсов.
Однако ранее разработанные стратегии извлечения воды из лунного грунта включали множество энергоемких этапов и не расщепляли CO2 для получения топлива и других важных целей.
Для продвижения этого исследования Ван и его коллеги разработали технологию, которая позволяет извлекать воду из лунного грунта и напрямую использовать её для преобразования выдыхаемого астронавтами CO2 в оксид углерода (CO) и водород, которые затем могут быть использованы для производства топлива и кислорода для дыхания астронавтов. Технология реализует это благодаря новой фототермической стратегии, преобразующей солнечный свет в тепло.
Ученые протестировали технологию, используя образцы лунного грунта, собранные во время миссии «Чанъэ», а также имитированные лунные образцы и реактор периодического действия, заполненный газом CO2, в котором для управления фототермическим процессом использовалась система концентрации света.
Для измерения фототермической активности и анализа механизмов этого процесса группа использовала ильменит — тяжелый черный минерал и один из нескольких известных резервуаров воды в лунной почве.
По словам авторов, несмотря на успех технологии в лабораторных условиях, экстремальные лунные условия по-прежнему создают проблемы, которые усложнят ее использование на Луне. К ним относятся резкие колебания температуры, интенсивное излучение и низкая гравитация.
Кроме того, лунный грунт в своей естественной среде не имеет однородного состава, что обуславливает его непостоянство свойств, а CO2 из выдыхаемых астронавтами газов может оказаться недостаточным, чтобы обеспечить им необходимое количество воды, топлива и кислорода.
По словам Вана, технологические ограничения также продолжают оставаться препятствием, поскольку нынешние каталитические характеристики все еще недостаточны для полноценной поддержки жизни человека за пределами Земли.
«Преодоление этих технических препятствий и значительных сопутствующих затрат на разработку, развертывание и эксплуатацию будет иметь решающее значение для реализации устойчивого использования лунной воды и освоения космоса», — пишут авторы.
По информации https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/184355-uchenye-utverzhdayut-chto-lunnyj-grunt-mozhet-podderzhivat-zhizn-na-lune
Обозрение "Terra & Comp".
