Лунный грунт может поддерживать жизнь на Луне, говорят учёные

Учёные разработали технологию, которая может помочь людям выжить на Луне. В исследовании, опубликованном в журнале Joule, исследователи извлекли воду из лунного грунта и использовали её для преобразования диоксида углерода в кислород и химические вещества для топлива. Это потенциально открывает новые возможности для будущего освоения дальнего космоса, снижая необходимость транспортировки таких важных ресурсов, как вода и топливо, с Земли.

"Мы никогда полностью не представляли себе того 'волшебства', которым обладает лунный грунт", — сказал Лу Ван из Китайского университета Гонконга, Шэньчжэнь.

"Самым большим сюрпризом для нас стал осязаемый успех этого комплексного подхода. Одновременная интеграция 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 аванпоста для дальних исследований космоса. Однако необходимость снабжать такую базу достаточными ресурсами для поддержания её обитателей — особенно водой — была препятствием для реализации этой идеи.

Согласно исследованию, доставка одного галлона воды ракетой стоит около 83 000 долларов, при этом каждый астронавт выпивает около четырёх галлонов в день.

Анализ образцов грунта с миссии Chang'E-5 предоставил доказательства наличия воды на лунной поверхности. Авторы предполагают, что это может позволить исследователям использовать природные ресурсы Луны для удовлетворения своих потребностей, избегая затрат и логистических сложностей по их транспортировке.

Однако ранее разработанные стратегии извлечения воды из лунного грунта включали несколько энергоёмких этапов и не расщепляли CO₂ для получения топлива и других важных применений.

Чтобы продвинуть эти исследования, Ван и его коллеги разработали технологию, которая одновременно извлекает воду из лунного грунта и напрямую использует её для преобразования CO₂, выдыхаемого астронавтами, в монооксид углерода (CO) и газообразный водород. Эти продукты затем можно использовать для производства топлива и кислорода для дыхания астронавтов. Технология достигает этого с помощью новой фототермической стратегии, преобразующей солнечный свет в тепло.

Учёные протестировали технологию, используя образцы лунного грунта, собранные в ходе миссии Chang'E, а также имитацию лунных образцов и реактор периодического действия, заполненный газообразным CO₂. В системе использовалась светоконцентрирующая установка для запуска фототермического процесса.

Команда использовала ильменит — тяжёлый чёрный минерал и один из нескольких известных резервуаров воды в лунном грунте — для измерения фототермической активности и анализа механизмов процесса.

Несмотря на успех технологии в лаборатории, экстремальная лунная среда по-прежнему создаёт проблемы, которые осложнят её использование на Луне. К ним, по словам авторов, относятся резкие перепады температур, интенсивная радиация и низкая гравитация.

Кроме того, лунный грунт в естественной среде не имеет однородного состава, что приводит к непостоянству его свойств. Также CO₂ из выдохов астронавтов может быть недостаточно для обеспечения всех их потребностей в воде, топливе и кислороде.

Технологические ограничения также остаются барьером: текущая каталитическая производительность всё ещё недостаточна для полной поддержки человеческой жизни за пределами Земли, отметил Ван.

"Преодоление этих технических препятствий и значительных сопутствующих затрат на разработку, развёртывание и эксплуатацию будет иметь решающее значение для реализации устойчивого использования лунной воды и освоения космоса", — пишут авторы.