В прошлом году прибор на борту марсохода NASA Persistent Mars произвел кислород из атмосферы углекислого газа на красной планете.
Реализованная Мокси — экспериментом с использованием марсианских ресурсов с кислородом на месте — стратегия, безусловно, вселила надежду на внеземное выживание. Будущие миссии человека могли бы доставлять копии Мокси на Марс вместо того, чтобы нести кислород с Земли для их сохранения.
Но Мокси питается от бортовой ядерной батареи.
«В ближайшем будущем мы увидим быстрое развитие индустрии пилотируемых космических полетов», — сказал Инфан Яо, материаловед из Нанкинского университета.
Долгосрочное пребывание на Луне должно стать поворотным моментом в освоении пилотируемым дальним космосом.
Один гигантский прыжок…
“Подобно “эпохе парусов” в семнадцатом веке, когда в море выходят сотни кораблей, мы вступим в “космическую эру”. Но если мы хотим провести широкомасштабное исследование внеземного мира, нам понадобятся думать о способах уменьшения тоннажа, а это означает полагаться на то, чтобы получить как можно меньше поставок с Земли и вместо этого использовать внеземные ресурсы».
Яо и Жиган Чжоу, еще один материаловед из Нанкинского университета, изучают, можно ли использовать лунные ресурсы для облегчения исследований человека на Луне или за ее пределами.
Они опубликовали исследование в журнале джоулисообщив, что почва на Луне содержит активные соединения, способные преобразовывать углекислый газ в кислород и топливо.
Что Луна хранит для нас?
На Луне нечем дышать. Однако в лунной атмосфере были обнаружены многие элементы, такие как аргон-40, гелий-4, кислород, метан, азот, окись углерода и двуокись углерода.
В то время как наземные спектрометры обнаружили натрий и калий, орбитальный аппарат Lunar Prospector обнаружил радиоактивные изотопы радона и полония. В 2012 году лунный разведывательный орбитальный аппарат обнаружил гелий.
Между тем, лунный реголит образовался в результате непрерывного удара метеоритов, вызвавшего разрушение лежащей под ним связной породы. Весь материал, взятый из образцов лунных ядер, имел следы на поверхности.
Реголит состоит из метеоров, солнечных частиц и бомбардировки космическими лучами. Открытые поверхностные слои содержат культивируемый солнечный материал, такой как редкие газы и элементы, переносимые с Солнца солнечным ветром.
В лунных породах кислород является наиболее распространенным химическим элементом.
Использование лунных ресурсов на месте, отличная возможность для поддержки пилотируемых миссий
Здесь Яо Вузу надеется разработать систему, которая использует лунный грунт и солнечную радиацию, два самых распространенных ресурса на Луне.
Их команда проанализировала лунный грунт, доставленный китайским космическим кораблем «Чанъэ-5», и обнаружила, что образец содержит такие соединения, как материалы, богатые железом, и титан, которые могут действовать как катализатор для производства желаемых продуктов, таких как кислород, с использованием солнечного света и углекислого газа. .
Предлагаемая стратегия? Внеземной фотосинтез.
Система будет использовать лунный грунт для разложения воды, извлеченной с Луны, и превращения ее в выхлопные газы астронавтов в кислород и водород, работающие на солнечном свете. Углекислый газ, выделяемый лунными жителями, также будет собираться и объединяться с водородом в результате электролиза воды во время процесса гидрогенизации, стимулируемого лунным грунтом.
В ходе этого процесса образуются углеводороды, такие как метан, которые можно использовать в качестве топлива.
Выжить инопланетянин
По словам исследователей, эта стратегия использует внешнюю энергию, помимо солнечного света, для производства воды, кислорода и топлива — желательных продуктов, которые могли бы поддерживать жизнь на лунной базе.
В настоящее время команда ищет возможность протестировать систему в космосе, вероятно, с будущими китайскими пилотируемыми миссиями на Луну.
«Мы используем местные ресурсы окружающей среды для уменьшения полезной нагрузки ракет, и наша стратегия предлагает сценарий создания устойчивой и доступной среды обитания за пределами планеты», — сказал Яо.
Хотя каталитическая эффективность лунного грунта ниже, чем у катализаторов, доступных на Земле, команда тестирует различные способы улучшения конструкции, такие как плавление лунного грунта в наноматериал с высокой энтропией, который является лучшим катализатором, сказал Яо.
Лунный грунт или компоненты, извлекаемые из лунного грунта, могут принципиально снизить нагрузку и стоимость космических аппаратов, повысив тем самым возможность и долговечность выживания человека при «высокой экономической эффективности», что дает большие надежды на пилотируемые миссии в будущем.