El suelo lunar se puede utilizar para generar oxígeno y combustible para los astronautas en la luna

Impresión de un artista de la forma de la base lunar. Los científicos que exploran si los recursos lunares podrían usarse para facilitar la exploración humana en la Luna o más allá han informado que el suelo lunar contiene compuestos activos que pueden convertir el dióxido de carbono en oxígeno y combustible. Crédito: ESA – P. Carril

El suelo en la Luna contiene compuestos activos que pueden convertir el dióxido de carbono en oxígeno y combustible, según un nuevo estudio realizado por científicos en China y publicado el 5 de mayo de 2023 en la revista. julios. Actualmente están investigando si los recursos lunares pueden usarse para facilitar la exploración humana en la Luna o más allá.

Los científicos de materiales de la Universidad de Nanjing, Yingfang Yao y Zhigang Zou, esperan diseñar un sistema que aproveche el suelo lunar y la radiación solar, los dos recursos más abundantes en la Luna. Después de analizar el suelo lunar traído por la nave espacial Chang’e 5 de China, el equipo de investigación descubrió que la muestra contenía compuestos, incluidos materiales ricos en hierro y titanio, que podrían actuar como un catalizador para producir productos deseables como oxígeno usando luz solar y dióxido de carbono. .

Esta imagen muestra una muestra de suelo lunar traída por la nave espacial china Chang’e 5. Crédito: Yingfang Yao

Con base en la observación, el equipo propuso una estrategia de “fotosíntesis extraterrestre”. Esencialmente, el sistema utiliza suelo lunar para descomponer el agua extraída de la luna y del escape de la respiración de los astronautas en oxígeno e hidrógeno impulsados ​​por la luz solar. El dióxido de carbono emitido por los habitantes lunares también es recogido y combinado con hidrógeno procedente de la electrólisis del agua durante el proceso de hidrogenación estimulado por el suelo lunar.

El proceso produce hidrocarburos como el metano, que puede utilizarse como combustible. Los investigadores dicen que la estrategia no utiliza energía externa sino la luz solar para producir una variedad de productos deseables como agua, oxígeno y combustible que podrían sustentar la vida en la base lunar. El equipo está buscando una oportunidad para probar el sistema en el espacio, probablemente con futuras misiones lunares tripuladas por China.

Este diagrama muestra cómo el suelo lunar podría actuar como catalizador de la fotosíntesis extraterrestre para producir el oxígeno y el combustible necesarios para la supervivencia a largo plazo en la Luna. Crédito: Yingfang Yao

“Usamos recursos ambientales en el sitio para reducir la carga útil de misiles, y nuestra estrategia proporciona un escenario para un entorno de vida sostenible y asequible fuera del planeta”, dice Yao.

Si bien la eficiencia catalítica del suelo lunar es menor que la de los catalizadores disponibles en la Tierra, Yao dice que el equipo está probando diferentes formas de mejorar el diseño, como derretir el suelo lunar en un nanomaterial de alta entropía, que es un mejor catalizador.

Este video muestra la electrólisis del agua impulsada por células fotovoltaicas que es estimulada por el suelo lunar. Crédito: Yingfang Yao

Previamente, los científicos propusieron muchas estrategias para la supervivencia extraterrestre. Pero la mayoría de los diseños requieren fuentes de energía desde el suelo. por ejemplo,[{” 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 2023, 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.