Il suolo lunare può essere utilizzato per generare ossigeno e carburante per gli astronauti sulla luna

Il suolo sulla Luna contiene composti attivi che possono convertire l’anidride carbonica in ossigeno e carburante, secondo un nuovo studio condotto da scienziati in Cina e pubblicato il 5 maggio 2022 sulla rivista. joule. Attualmente stanno studiando se le risorse lunari possono essere utilizzate per facilitare l’esplorazione umana sulla Luna o oltre.

Gli scienziati dei materiali dell’Università di Nanchino Yingfang Yao e Zhigang Zou sperano di progettare un sistema che sfrutti il ​​suolo lunare e la radiazione solare, le due risorse più abbondanti sulla Luna. Dopo aver analizzato il suolo lunare riportato dalla navicella spaziale cinese Chang’e 5, il team di ricerca ha scoperto che il campione conteneva composti, inclusi materiali ricchi di ferro e titanio, che potrebbero fungere da catalizzatore per la produzione di prodotti desiderabili come l’ossigeno utilizzando la luce solare e l’anidride carbonica .

Questa immagine mostra un campione di suolo lunare riportato dalla navicella spaziale cinese Chang’e 5. Credito: Yingfang Yao

Sulla base dell’osservazione, il team ha proposto una strategia di “fotosintesi extraterrestre”. In sostanza, il sistema utilizza il suolo lunare per decomporre l’acqua estratta dalla luna e negli scarichi respiratori degli astronauti in ossigeno e idrogeno alimentati dalla luce solare. L’anidride carbonica emessa dagli abitanti lunari viene anche raccolta e combinata con l’idrogeno dall’elettrolisi dell’acqua durante il processo di idrogenazione stimolato dal suolo lunare.

Il processo produce idrocarburi come il metano, che può essere utilizzato come combustibile. I ricercatori affermano che la strategia non utilizza l’energia esterna ma la luce solare per produrre una varietà di prodotti desiderabili come acqua, ossigeno e carburante che potrebbero supportare la vita sulla base lunare. Il team sta cercando un’opportunità per testare il sistema nello spazio, probabilmente con future missioni lunari cinesi con equipaggio.

Questo diagramma mostra come il suolo lunare potrebbe fungere da catalizzatore per la fotosintesi extraterrestre per produrre l’ossigeno e il carburante necessari per la sopravvivenza a lungo termine sulla Luna. Credito: Yingfang Yao

“Utilizziamo le risorse ambientali in loco per ridurre il carico utile del missile e la nostra strategia fornisce uno scenario per un ambiente di vita fuori dal pianeta sostenibile e conveniente”, afferma Yao.

Sebbene l’efficienza catalitica del suolo lunare sia inferiore ai catalizzatori disponibili sulla Terra, Yao afferma che il team sta testando diversi modi per migliorare il design, come la fusione del suolo lunare in un nanomateriale ad alta entropia, che è un catalizzatore migliore.

Questo video mostra l’elettrolisi dell’acqua azionata da celle fotovoltaiche che viene stimolata dal suolo lunare. Credito: Yingfang Yao

In precedenza, gli scienziati avevano proposto molte strategie per la sopravvivenza extraterrestre. Ma la maggior parte dei progetti richiede fonti di alimentazione da terra. Per esempio,[{” attribute=””>NASA’s Perseverance Mars rover brought an instrument that can use carbon dioxide in the planet’s atmosphere to make oxygen, but it’s powered by a nuclear battery onboard.

This photograph shows the research team at Nanjing University holding the lunar soil sample. Credit: Yingfang Yao

“In the near future, we will see the crewed spaceflight industry developing rapidly,” says Yao. “Just like the ‘Age of Sail’ in the 1600s when hundreds of ships head to the sea, we will enter an ‘Age of Space.’ But if we want to carry out large-scale exploration of the extraterrestrial world, we will need to think of ways to reduce payload, meaning relying on as little supplies from Earth as possible and using extraterrestrial resources instead.”

Reference: “Extraterrestrial photosynthesis by Chang’E-5 lunar soil” by Yingfang Yao, Lu Wang, Xi Zhu, Wenguang Tu, Yong Zhou, Rulin Liu, Junchuan Sun, Bo Tao, Cheng Wang, Xiwen Yu, Linfeng Gao, Yuan Cao, Bing Wang, Zhaosheng Li, Wei Yao, Yujie Xiong, Mengfei Yang, Weihua Wang and Zhigang Zou, 5 May 2022, Joule.
DOI: 10.1016/j.joule.2022.04.011

This work was supported by the National Key Research and Development Program of China, the Major Research Plan of the National Natural Science Foundation of China, the National Natural Science Foundation of China, the Fundamental Research Funds for the Central Universities, the Program for Guangdong Introducing Innovative and Entrepreneurial Teams, the Natural Science Foundation of Jiangsu Province. the open fund of Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, the Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, the Civil Aerospace Technology Research Project: Extraterrestrial In-situ water Extraction and Photochemical Synthesis of Hydrogen and Oxygen, and Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory.