ФОТО: pikisuperstar/FreepikРазработан аппарат для получения воды, кислорода и топлива из лунного реголита
Одной из основных задач, с которыми сталкиваются долгосрочные лунные экспедиции, является обеспечение астронавтов важнейшими ресурсами — водой, кислородом и топливом. Ученые из Китая создали передовое устройство, способное извлекать эти ресурсы из лунного грунта и углекислого газа. Подробности разработки изложены в научном журнале Joule.
Лунный грунт как ресурс
Лунный реголит содержит разнообразные минералы, включая ильменит (FeTiO₃), который является ключевым компонентом новой технологии. В дополнение к этому, лунные породы содержат воду в форме гидратированных минералов. Однако предыдущие методы извлечения воды и других ресурсов из реголита были слишком трудоемкими и требовали много энергии. Это делало их нецелесообразными для использования в условиях ограниченных ресурсов на Луне.
Китайские исследователи подошли к проблеме с другой стороны, создав относительно простой и эффективный метод переработки лунного грунта. Их реактор использует солнечную энергию, что делает его идеальным для эксплуатации на поверхности Луны, где солнечная радиация доступна практически без ограничений.
Принцип работы
Работа аппарата основывается на фототермическом катализе — процессе, при котором солнечная энергия используется для нагрева реголита и активации химических реакций. Технология включает несколько ключевых этапов:
- Извлечение воды из грунта. Лунный реголит нагревается под воздействием солнечного света, в результате чего вода, содержащаяся в гидратированных минералах, выделяется в виде пара.
- Химическая реакция с углекислым газом. Освобожденная вода реагирует с углекислым газом (CO₂), который выделяется астронавтами в процессе дыхания. Эта реакция катализируется минералами, присутствующими в реголите, в частности ильменитом. В результате образуются угарный газ (CO), кислород (O₂) и водород (H₂).
- Получение топлива. Водород и угарный газ могут быть использованы для создания синтетического топлива, необходимого для работы оборудования или заправки ракет. Кислород, в свою очередь, пригоден для дыхания.
Роль ильменита как катализатора
Ильменит, один из наиболее распространенных минералов в лунном грунте, стал идеальным катализатором для упомянутых процессов. Он активно участвует в реакции между водой и углекислым газом, способствуя эффективному производству необходимых веществ. По словам химика Лу Вана из Китайского университета Гонконга, ильменит обладает уникальными химическими свойствами, которые делают его незаменимым для данной технологии.
Перспективы применения
Разработка китайских ученых создает новые горизонты для исследования Луны. Реактор может стать основой для создания автономных лунных баз, на которых астронавты смогут получать необходимые ресурсы непосредственно на месте, без зависимости от регулярных поставок с Земли. Это значительно уменьшит затраты на космические экспедиции и повысит их устойчивость в долгосрочной перспективе.
Тем не менее, как подчеркивает Хайхуэй Джой Цзян из Сиднейского университета, для практического применения технологии необходимо решить несколько критически важных вопросов. Например, требуется оценить эффективность устройства в реальных условиях Луны, где температура, давление и уровень солнечного излучения отличаются от лабораторных значений. Также потребуется разработать методы масштабирования технологии для удовлетворения потребностей крупных лунных поселений.
Источник: russian7.ru
