Mondboden kann verwendet werden, um Sauerstoff und Treibstoff für Astronauten auf dem Mond zu erzeugen

Laut einer neuen Studie von Wissenschaftlern in China, die am 5. Mai 2022 in der Zeitschrift veröffentlicht wurde, enthält Soil on the Moon Wirkstoffe, die Kohlendioxid in Sauerstoff und Brennstoff umwandeln können. Joule. Sie untersuchen derzeit, ob Mondressourcen verwendet werden können, um die menschliche Erforschung des Mondes oder darüber hinaus zu erleichtern.

Die Materialwissenschaftler der Universität Nanjing, Yingfang Yao und Zhigang Zou, hoffen, ein System zu entwickeln, das Mondboden und Sonnenstrahlung nutzt, die beiden am häufigsten vorkommenden Ressourcen auf dem Mond. Nach der Analyse des Mondbodens, der von der chinesischen Raumsonde Chang’e 5 zurückgebracht wurde, stellte das Forschungsteam fest, dass die Probe Verbindungen enthielt – einschließlich eisen- und titanreicher Materialien – die als Katalysator für die Herstellung wünschenswerter Produkte wie Sauerstoff unter Verwendung von Sonnenlicht und Kohlendioxid wirken könnten .

Dieses Bild zeigt eine Probe von Mondboden, die von der chinesischen Raumsonde Chang’e 5 zurückgebracht wurde.Quelle: Yingfang Yao

Basierend auf der Beobachtung schlug das Team eine „außerirdische Photosynthese“-Strategie vor. Im Wesentlichen verwendet das System Mondboden, um Wasser, das vom Mond und in den Atemabgasen der Astronauten gewonnen wird, in Sauerstoff und Wasserstoff zu zerlegen, die durch Sonnenlicht angetrieben werden. Auch das von den Mondbewohnern ausgestoßene Kohlendioxid wird gesammelt und mit Wasserstoff aus der Elektrolyse von Wasser während des durch den Mondboden angeregten Hydrierungsprozesses kombiniert.

Der Prozess erzeugt Kohlenwasserstoffe wie Methan, das als Brennstoff verwendet werden kann. Die Forscher sagen, dass die Strategie nicht externe Energie, sondern Sonnenlicht verwendet, um eine Vielzahl wünschenswerter Produkte wie Wasser, Sauerstoff und Treibstoff zu produzieren, die das Leben auf der Mondbasis unterstützen könnten. Das Team sucht nach einer Möglichkeit, das System im Weltraum zu testen, wahrscheinlich bei zukünftigen bemannten Mondmissionen Chinas.

Dieses Diagramm zeigt, wie der Mondboden als Katalysator für die außerirdische Photosynthese wirken könnte, um den Sauerstoff und Brennstoff zu produzieren, die für ein langfristiges Überleben auf dem Mond benötigt werden. Bildnachweis: Yingfang Yao

„Wir verwenden Umweltressourcen vor Ort, um die Raketennutzlast zu reduzieren, und unsere Strategie bietet ein Szenario für ein nachhaltiges und erschwingliches Lebensumfeld außerhalb des Planeten“, sagt Yao.

Während die katalytische Effizienz von Mondboden geringer ist als die der auf der Erde verfügbaren Katalysatoren, testet das Team laut Yao verschiedene Wege zur Verbesserung des Designs, wie das Schmelzen von Mondboden zu einem Nanomaterial mit hoher Entropie, das ein besserer Katalysator ist.

Dieses Video zeigt die durch Photovoltaikzellen angetriebene Wasserelektrolyse, die durch Mondboden stimuliert wird. Bildnachweis: Yingfang Yao

Zuvor schlugen Wissenschaftler viele Strategien für das Überleben von Außerirdischen vor. Die meisten Designs benötigen jedoch Stromquellen vom Boden. zum Beispiel,[{“ 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.