Маленький шаг для человека, большой шаг для человечества: ученые нашли способ превратить пыльную поверхность Луны в надежный источник воды. Исследователи из Китая разработали новый метод извлечения значительного количества воды из лунного грунта, что потенциально открывает путь к устойчивому присутствию человека на Луне. В этом инновационном процессе используется лунный реголит, пыльный поверхностный материал, и он может дать более 50 кг воды всего из одной тонны лунного грунта.

Раскрытие потенциала лунной воды

Вода необходима для поддержания жизни, что делает ее важнейшим направлением будущих лунных миссий. Хотя предыдущие миссии, такие как «Аполлон» и «Чанъэ-5», подтвердили существование воды на поверхности Луны, это не та вода, с которой мы знакомы — обычно она находится в форме гидроксильных (ОН) соединений или льда, смешанного с реголитом в постоянно затененных местах. регионы. Из этих соединений можно экстрагировать только от 0,0001% до 0,02% воды по массе.

Теперь группа под руководством профессора Цзюньцяна Вана из Института технологии материалов и инженерии Нинбо (NIMTE) Китайской академии наук разработала новый подход. Вступая в реакцию лунного реголита — смеси мелкой пыли и обломков камня на поверхности Луны — с водородом, они открыли метод получения воды в больших количествах, чем это было возможно ранее.

Процесс включает нагрев лунного реголита до чрезвычайно высоких температур, превышающих 1200 Кельвинов (около 930°C или 1700°F), с использованием концентрированного солнечного света. Это запускает химическую реакцию между реголитом и захваченным водородом, в результате чего выделяется водяной пар, который затем можно собрать. Лунный грунт был доставлен на Землю в 2020 году миссией «Чанъэ-5».

На грамм расплавленного реголита можно извлечь от 51 до 71 миллиграмма воды. Этот процесс может дать более 50 килограммов воды на тонну лунного грунта, что достаточно для удовлетворения ежедневных потребностей в питьевой воде 50 человек. Исследователи обнаружили, что лунный ильменит (FeTiO3), особый минерал реголита, содержит самую высокую концентрацию водорода благодаря своей уникальной структуре.

Последствия для лунных поселений

Поиск и приготовление воды – это не только утоление жажды. Полученную воду также можно использовать для выращивания растений, которые имеют решающее значение для долгосрочных космических миссий, направленных на обеспечение самообеспеченности. Кроме того, воду можно электрохимически разделить на водород и кислород. Кислород может обеспечить астронавтов воздухом, пригодным для дыхания, а водород может служить источником энергии или использоваться для производства ракетного топлива.

Это открытие произошло в решающий момент, поскольку и Китай, и Роскосмос (российское космическое агентство) планируют к 2040 году создать Международную лунную исследовательскую станцию ​​(ILLRSP) в южном полярном регионе Луны. сократить логистические проблемы транспортировки воды с Земли, что является чрезвычайно дорогостоящим и трудоемким процессом. В отличие от Международной космической станции, пополнение запасов которой может быть относительно быстрым, миссии по пополнению запасов на Луне займут несколько дней, что делает необходимым использование ресурсов на месте.

Несмотря на многообещающие результаты, все еще существуют проблемы, требующие решения. Этот метод может работать только в лунные дни в южном полярном регионе из-за наличия солнечного света. Лунный день длится около двух недель. В течение лунной ночи, которая продлится еще две недели, не будет солнечного света, способного обеспечить реакцию. Исследователи предполагают, что развертывание сети солнечных зеркал или спутников для направления солнечного света на перерабатывающие предприятия могло бы смягчить эту проблему, но все это звучит чрезвычайно сложно.

Кроме того, эффективность процесса может варьироваться в зависимости от состава лунного грунта в разных местах. Будущие миссии, включая запланированную китайскую миссию «Чанъэ-6», продолжат собирать образцы из различных частей Луны, чтобы проверить жизнеспособность этого метода в разных регионах.

Есть лишь несколько мест, подходящих для поселения на Луне, и эти ограничения еще больше сузят наши возможности. Кроме того, необходимы дальнейшие исследования для оптимизации энергетических потребностей и понимания долгосрочной жизнеспособности этого метода.

Тем не менее, это впечатляющее достижение. Поскольку космические агентства во всем мире стремятся создать постоянные базы и исследовательские станции, возможность добывать воду на месте изменит правила игры, снизив затраты и сделав долгосрочные исследования Луны более осуществимыми.

Результаты появились в журнале Инновации .