月の土は、月の宇宙飛行士のために酸素と燃料を生成するために使用することができます

月面の土台の形に対するアーティストの印象。 月の資源を使って月やそれ以降の人間の探査を容易にすることができるかどうかを調査している科学者は、月の土壌には二酸化炭素を酸素と燃料に変換できる活性化合物が含まれていると報告しています。 クレジット：ESA-P.Carril

中国の科学者による新しい研究によると、月の土壌には二酸化炭素を酸素と燃料に変換できる活性化合物が含まれており、2022年5月5日にジャーナルに発表されました。 ジュール。 彼らは現在、月の資源が月またはそれ以降の人間の探査を容易にするために使用できるかどうかを調査しています。

南京大学の材料科学者であるYingfangYaoとZhigangZouは、月で最も豊富な2つの資源である月の土壌と太陽放射を利用するシステムを設計することを望んでいます。 中国の嫦娥5宇宙船によって持ち帰られた月の土壌を分析した後、研究チームは、サンプルに、太陽光や二酸化炭素を使用して酸素などの望ましい製品を生成するための触媒として機能する可能性のある、鉄やチタンが豊富な材料を含む化合物が含まれていることを発見しました。

この画像は、中国の嫦娥5号宇宙船によって持ち帰られた月の土のサンプルを示しています。クレジット：Yingfang Yao

観測に基づいて、チームは「地球外光合成」戦略を提案しました。 基本的に、このシステムは月の土を使用して、月から抽出された水と宇宙飛行士の呼吸する排気ガスを、太陽光を動力源とする酸素と水素に分解します。 月の住民によって放出された二酸化炭素も収集され、月の土壌によって刺激された水素化プロセス中に水の電気分解から水素と結合されます。

このプロセスでは、燃料として使用できるメタンなどの炭化水素が生成されます。 研究者たちは、この戦略は外部エネルギーではなく太陽光を使用して、月面の生命を支えることができる水、酸素、燃料などのさまざまな望ましい製品を生産すると述べています。 チームは、おそらく将来の中国の有人月ミッションで、宇宙でシステムをテストする機会を探しています。

この図は、月の土壌が地球外光合成の触媒として機能し、月での長期生存に必要な酸素と燃料を生成する方法を示しています。 クレジット：Yingfang Yao

「私たちはミサイルのペイロードを減らすためにオンサイトの環境資源を使用し、私たちの戦略は持続可能で手頃な惑星外の生活環境のシナリオを提供します」と八尾は言います。

月の土の触媒効率は地球上で利用可能な触媒よりも低いですが、八尾氏は、チームは月の土をより良い触媒である高エントロピーのナノ材料に溶かすなど、設計を改善するためのさまざまな方法をテストしていると言います。

このビデオは、月の土によって刺激される太陽電池によって駆動される水の電気分解を示しています。 クレジット：Yingfang Yao

以前、科学者は地球外生命体の生存のための多くの戦略を提案しました。 しかし、ほとんどの設計では、地上からの電源が必要です。 例えば、[{” 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.