Китайські дослідники виявили в зразках місячного грунту хімічні речовини, які можна використовувати в якості каталізаторів для вироблення вуглеводнів і кисню. Потенційно відкриття дозволить розробити технологічний процес, що забезпечує майбутніх колоністів основними ресурсами для проживання на Місяці. А також паливом на зворотну дорогу.
Півстоліття тому людство здійснило один з найбільших проривів у своїй історії — люди відвідали інше небесне тіло. Майбутні місії до природного супутника Землі ставлять собі за мету підготовку до довгострокового перебування людей на ньому. І для цього будуть потрібні технології, що дозволяють використовувати ресурси на місці.
На місяці два найбільш поширених ресурси – сонячне світло і реголіт. Води у формі льоду теж досить, причому не тільки в навіки затінених кратерах приполярних областей, але і в надрах. Чи не везти з собою паливо на зворотний шлях і такий необхідний людям для життя кисень — відмінна ідея. Таким чином напрошується логічне запитання: Як забезпечити їх вироблення на місці, щоб цінні кілограми корисного навантаження витратити на їжу і наукові прилади?
Вода розкладається на кисень і водень шляхом електролізу, для якого необхідний приплив енергії. Її легко отримати з сонячного світла. А в якості пального цілком підійде метан. Тим більше, що існує відразу кілька добре освоєних реакцій, що дозволяють виробляти його з водню і вуглекислого газу. У новій науковій роботі китайські дослідники пропонують замкнутий цикл, який об’єднує разом два вищеописаних процеси. Вони називають його “позаземним фотосинтезом“. Детальний опис експериментальної технології опубліковано в журналі Joule.
Ключові компоненти “позаземного фотосинтезу” – багаті залізом і титаном сполуки, виявлені вченими в місячному реголіті. Його зразки доставив на Землю апарат “Чан’е-5” в 2020 році. Дослідники провели ряд експериментів, які показують, що ці сполуки показують себе в якості ефективних каталізаторів для електролізу води, а також фототермічного перетворення вуглекислого газу в метан і метанол.
У загальних рисах схема всього циклу виглядає наступним чином. Спочатку отриману на місці або привезену з собою воду розкладають на водень і кисень. Перший відправляється далі по технологічному процесу, а другий запасається в якості окислювача для польоту додому і збагачення повітря на місячній базі. Наступний етап має на увазі фототермічне перетворення вуглекислого газу і отриманого раніше водню в метанол і метан. Джерелами CO2 можуть служити як атмосфера житлових модулів, так і сухий лід (імовірно, його на Місяці теж багато).
Простіше кажучи, в ідеальному випадку майбутнім будівельникам місячної бази потрібно буде привезти з собою лише резервний запас повітря і води, а також все необхідне обладнання. А основні енергоносії та життєво необхідні ресурси люди зможуть отримати з місцевих покладів. Причому навіть витратні матеріали – каталізатори, брати з собою не потрібно. Перевірити створену ними технологію китайські вчені планують в одній з наступних безпілотних місій до Місяця.