NASA
Дослідники з Китайського університету Гонконгу, Шеньчженю та інших розробили технологію отримання води, кисню та палива з місячного грунту за допомогою виключно сонячного світла.
Колись ця технологія дозволить астронавтам перебувати та подорожувати у космосі, позбавившись залежності від поставок з Землі. Це також дозволить здешевити космічні місії та, ймовірно, створити постійну станцію на Місяці.
«Ми ніколи повною мірою не уявляли собі, якою «магією» володіє місячний ґрунт. Найбільшим сюрпризом для нас став відчутний успіх цього комплексного підходу», — зазначає старший автор дослідження Лу Ван.
Вода необхідна астронавтам у космосі не тільки для виживання і підтримки водного балансу. Її також можна розкласти на водень та кисень. Однак вода має значну вагу. За результатами досліджень, відправка у космос усього 3,7 літрів води коштує $83 тис. Це значні витрати, враховуючи, що кожен астронавт випиває по кілька літрів води щодня. У рамках тривалих космічних місій доставка води з Землі взагалі виглядає недоцільно.
У рамках космічної місії «Чан’є-5» китайські вчені підтвердили, що місячний реголіт містить воду, приховану у мінералах та склі, що утворились внаслідок зіткнення нашого супутника з метеоритами та іншими тілами. Одним з таких мінералів є ільменіт — темна, важка сполука заліза, титану та кисню. Він не тільки зберігає пов’язані з водою хімічні речовини, а ще й сприяє корисним хімічним реакціям під час нагрівання.
Попередні методи видобутку води з місячного реголіту були складними і вимагали значних витрат енергії. Нова технологія спрощує процес і дозволяє використовувати лише сонячне світло. Ефективність вдалось забезпечити завдяки процесу фототермічного каталізу.
Дослідники використовують сонячне світло для нагріву місячного грунту і виділення з нього води у вигляді пари. У цій же системі пара змішується з вуглекислим газом і перетворює його на кисень, водень та чадний газ, який також використовується у якості компонента для виробництва палива.
Експерименти були проведені з використанням реальних зразків місячного грунту, отриманих у рамках місії «Чан’є-5». Окрім цього використовувалась речовина, подібна до місячного реголіту. Грунт помістили у герметичну камеру, додавши туди CO2. За допомогою сонячного світла газ та місячний грунт нагріли до температури 250°С.
«Наші результати показали, що це можна зробити без додаткових етапів чи хімікатів. Потрібні лише сонячне світло, CO2 та місячний пил», — підкреслив Лу Ван.
На думку вчених, CO2, що видихають астронавти, буде збиратись по ночах, коли температура низька настільки, що газ замерзає. Наступного дня вловлений CO2 використовуватиметься у реакторі, що працює на сонячному світлі, разом з місячним грунтом.
Попри те, що лабораторні випробування вигладяють багатообіцяюче, практична реалізація подібної системи на Місяці буде нелегким завданням. Склад місячного реголіту відрізняється у різних місцях, коливання температури складають від -173°C вночі до 121°C вдень.
Окрім цього навряд чи астронавти видихатимуть достатню кількість CO2. Тож необхідні будуть додаткові джерела, такі як суха крига. Ефективність хімічних реакцій у лабораторних умовах виявилась поки замалою для практичного життєзабезпечення астронавтів в космічних умовах.
Лу Ван та його колеги зазначають, що їм необхідно покращити ефективність каталізатора, поліпшити тепловідведення і розробити більш надійні реактори, здатні витримувати місячні умови. У разі успіху ця проста система, що працює на сонячній енергії, може допомогти перетворити Місяць з мертвої скелі на постачальника для наступної ери опанування космосу.
Результати дослідження представлені у журналі Joule
Джерело: ZMEScience
