Группа ученых из Китая проанализировала лунные камни, недавно собранные в рамках миссии «Чанъэ-5» — первые лунные камни, возвращенные на Землю после последней миссии «Аполлон» в 1970-х годах.
Эксперименты на новолунных камнях в лаборатории показали, что они содержат материалы, которые могут быть полезны в качестве катализаторов для производства топлива и кислорода на Луне. Команда предложила стратегию того, как будущие исследователи Луны могли бы использовать эти катализаторы для создания критически важных ресурсов вместо того, чтобы упаковывать эти запасы, что является одним из возможных способов минимизировать затраты на долгосрочное исследование космоса. Свои результаты они опубликовали в четверг в журнале Joule
Эксперименты на новолунных камнях в лаборатории показали, что они содержат материалы, которые могут быть полезны в качестве катализаторов для производства топлива и кислорода на Луне. Команда предложила стратегию того, как будущие исследователи Луны могли бы использовать эти катализаторы для создания критически важных ресурсов вместо того, чтобы упаковывать эти запасы, что является одним из возможных способов минимизировать затраты на долгосрочное исследование космоса. Свои результаты они опубликовали в четверг в журнале Joule .
Тот факт, что команда смогла использовать данные новолунных камней и «провести такого рода расчеты, я думаю, очень впечатляет», — говорит Джеффри Хоффман , бывший астронавт НАСА и профессор аэронавтики и астронавтики в Массачусетском технологическом институте, который не участвовал в этом. с исследованием. Однако когда дело доходит до материалов и энергии, необходимых для создания топлива и кислорода, в исследовании отсутствуют какие-либо подробные оценки того, как процесс будет расширяться, говорит Хоффман.
Предлагаемый процесс требует воды, углерода и химических катализаторов, взятых из лунного грунта. Эти катализаторы помогут расщепить воду на водород и кислород. Углекислый газ и водород, также с помощью катализаторов, можно было преобразовать в углеводородное топливо – метан или метанол – для сжигания с вновь полученным кислородом.
Но углерод недоступен на лунной поверхности, поэтому план команды требует собирать его из воздуха в кабине экипажа. Этот процесс, известный как улавливание углерода, является сложным и энергоемким, а также востребованной технологией для смягчения последствий изменения климата. По словам Хоффмана, вопросы о том, как астронавты будут отделять углекислый газ от воздуха и сколько они могут получить, до сих пор не решены. Процесс также будет зависеть от воды и металлов, собранных из лунного грунта, что является еще одной проблемой.
Команда намеревается использовать синтетический фотосинтез для управления процессом, но Хоффман не уверен, что небольшая солнечная батарея может обеспечить достаточную мощность для создания достаточного количества топлива для чего-то вроде обратного пути.
Хоффман был членом команды, которая работала над экспериментом MOXIE, предназначенным для получения кислорода из марсианского углекислого газа на борту марсохода Perseverance. По словам Хоффмана, для эксперимента MOXIE требуется 300 ватт энергии — достаточно для работы небольшого вакуума — «только для того, чтобы производить несколько граммов кислорода в час» из углекислого газа в атмосфере. Конечным результатом является всего несколько вдохов кислорода.
В новом лунном исследовании есть несколько умных идей, таких как использование лунного цикла день-ночь для нагрева и охлаждения реагентов и управления частью процесса, говорит Джули Стопар , планетолог, изучающая поверхность Луны и геологию в Лунном и Планетарном Центре. Институт ассоциации космических исследований университетов. По ее словам, задача будет состоять в том, чтобы «найти способ масштабирования и сделать его практичным».
По ее словам, чтобы такая система работала на Луне только с местными ресурсами, исследователи должны были бы иметь возможность поставлять сырье в нужном соотношении и минимизировать отходы в процессе. В конечном счете, это лабораторный эксперимент, который должен доказать, что его можно масштабировать, что может потребовать нескольких изменений и адаптаций к луноподобным условиям. Команда предполагает, что астронавты могут получать воду, необходимую для этого процесса, из районов лунных кратеров, скрытых постоянной тенью.
«У нас пока нет достоверной информации», — говорит Хоффман относительно того, сколько там воды и насколько она будет доступна. По его словам, вода может быть в форме гидратированных минералов или кристаллов льда, сконцентрированных в комьях или рассредоточенных в отложениях, расположенных на неудобном расстоянии друг от друга. НАСА предпочитает плоские посадочные площадки вдали от кратеров, которые опасны, но также являются единственным местом, где вода может существовать в полезных количествах.
Даже если доступная вода существует, добыча льда повлечет за собой «горные работы в очень-очень холодных регионах», говорит Хоффман: от 40 до 60°C выше абсолютного нуля. «Сейчас у нас нет оборудования, которое работает при таких температурах».
По словам Стопара, использование местных ресурсов на Луне или Марсе потребует от НАСА «долгосрочных обязательств». По ее словам, в настоящее время НАСА все еще находится на ранних стадиях разработки проектов для таких проектов.
Стопар считает, что космические агентства могли бы начать с более простых целей для внеземных материалов — например, построить радиационные убежища на Луне из лунного реголита. Затем эти агентства могли бы продемонстрировать в небольшом масштабе, как перерабатывать лунный грунт для получения воды. Добыча полезных ископаемых в других мирах будет очень сложной, но MOXIE уже показал, что можно производить топливо из атмосферы Марса.
В ближайшем будущем НАСА может просто отправить весь кислород, необходимый для возвращения на Марс. Но агентство буквально «заплатит цену», говорит Хоффман. Будет менее рискованно, хотя и потребует дополнительных нескольких миллиардов долларов, доставлять топливо, а не производить его на Красной планете. Тем не менее Хоффман убежден в одном: если НАСА собирается иметь устойчивую программу исследования Марса, то рано или поздно астронавтам придется начать использовать то, что они находят вдали от Земли.
Спасибо за внимание! Обязательно подписывайтесь на канал!
