Przekształcenie dwutlenku węgla w tlen za pomocą wody z księżycowej gleby to przełom, który może umożliwić życie na Księżycu

Naukowcy opracowali technologię, która może pomóc ludziom przetrwać na Księżycu. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Joule , opublikowanym przez Cell Press, naukowcy wyekstrahowali wodę z księżycowej gleby i wykorzystali ją do przekształcania dwutlenku węgla w tlen i substancje paliwowe , co potencjalnie otwiera nowe możliwości przyszłej eksploracji głębokiego kosmosu poprzez ograniczenie konieczności transportu niezbędnych zasobów, takich jak woda i paliwo, z Ziemi.

„Nigdy do końca nie wyobrażaliśmy sobie, jaką magię posiada księżycowa gleba” – mówi Lu Wang z Chińskiego Uniwersytetu Hongkongu w Shenzhen. „Największym zaskoczeniem dla nas był namacalny sukces tego zintegrowanego podejścia. Połączenie ekstrakcji H2O z powierzchni Księżyca i fototermicznej katalizy CO2 w jednym kroku mogłoby poprawić efektywność pozyskiwania energii oraz obniżyć koszty i złożoność rozwoju infrastruktury ”.

Agencje kosmiczne od dziesięcioleci rozważają wykorzystanie Księżyca jako bazy do odległych eksploracji kosmicznych. Jednak konieczność zaopatrzenia takiej bazy w odpowiednie zasoby, niezbędne do utrzymania jej mieszkańców – zwłaszcza w wodę – stanowiła przeszkodę w realizacji tego pomysłu. Według badań, transport jednego galona wody rakietą kosztuje około 83 000 dolarów, a każdy astronauta wypijałby około czterech galonów dziennie.

Próbki gleby przeanalizowane przez misję Chang'E-5 wskazują na obecność wody na powierzchni Księżyca, co według autorów może umożliwić eksploatatorom eksplorację zasobów naturalnych Księżyca na własne potrzeby, unikając przy tym kosztów i wyzwań logistycznych związanych z transportem tych zasobów.

Jednak wcześniej opracowane strategie pozyskiwania wody z gleby księżycowej obejmowały wiele energochłonnych etapów i nie pozwalały na rozkład CO2 na paliwo ani na wykorzystanie innych niezbędnych substancji.

Aby posunąć naprzód te badania, Wang i jego współpracownicy opracowali technologię, która umożliwiłaby wydobycie wody z księżycowego gruntu i bezpośrednie wykorzystanie jej do przekształcania CO2 wydychanego przez astronautów w tlenek węgla (CO) i wodór, które następnie mogłyby być wykorzystywane do produkcji paliwa i tlenu do oddychania astronautów. Technologia ta osiąga ten cel dzięki nowatorskiej strategii fototermicznej, która przekształca światło słoneczne w ciepło.

Naukowcy przetestowali tę technologię na próbkach gruntu księżycowego zebranych podczas misji Chang'E, a także na próbkach symulowanych przez Księżyc oraz w reaktorze wsadowym wypełnionym CO2, który wykorzystywał system koncentracji światła do napędzania procesu fototermicznego. Zespół wykorzystał ilmenit , ciężki, czarny minerał i jeden z kilku znanych rezerwuarów wody w gruncie księżycowym, do pomiaru aktywności fototermicznej i analizy mechanizmów tego procesu.

Autorzy twierdzą, że mimo sukcesu tej technologii w laboratorium, ekstremalne warunki panujące na Księżycu wciąż stwarzają wyzwania, które utrudnią jej wykorzystanie na Księżycu . Należą do nich m.in. gwałtowne wahania temperatury, intensywne promieniowanie i niska grawitacja.

Co więcej, gleba księżycowa w jej naturalnym środowisku nie ma jednorodnego składu, co skutkuje niejednorodnymi właściwościami, a CO2 wydychane przez astronautów może nie być wystarczające, aby zapewnić bazę dla całej wody, paliwa i tlenu, których potrzebują.

Wang stwierdził, że ograniczenia technologiczne również stanowią przeszkodę, gdyż obecna wydajność katalizatorów jest niewystarczająca, aby w pełni wspierać życie człowieka poza Ziemią .

„Pokonanie tych przeszkód technicznych i znacznych kosztów związanych z rozwojem, wdrożeniem i eksploatacją będzie miało kluczowe znaczenie dla urzeczywistnienia zrównoważonego wykorzystania wody księżycowej i eksploracji kosmosu” – piszą autorzy.

Na podstawie informacji z Cell Press