研究人员使用来自月球的实际风化层制造火箭燃料

就地资源利用是近来太空探索界的热门话题,科学家和工程师有很大的优势可以从太阳系上从未见过的天体(例如小行星或避风港)中获取新材料几十年未见,如月球。 最近,中国的嫦娥五号将近 50 年来第一个月球风化层样本带回地球。 利用该样本的一部分,来自中国几所大学的研究人员开发了一种自动化系统,利用月球风化层作为催化剂,利用二氧化碳制造火箭燃料和氧气。

这个过程特别有趣,因为已知二氧化碳存在于月球上。 早在 2009 年,LCROSS 就在撞击月球表面并分析了由此产生的物质羽流后感知到了一些。 至少在可预见的未来,火箭燃料和氧气将是任何重大太空探索工作的必要组成部分。 因此,利用在月球表面发现的一种普遍存在的材料(风化层)将二氧化碳反应催化成这两种有价值的材料听起来像是双赢的。

具体来说,在催化剂上使用风化层的反应将 CO2 分解为 O2 和 CH4,也称为甲烷,这是一种有效的温室气体,也可用作有效的火箭燃料。 作为火箭燃料时,氧气本身并没有懈怠,但它还有其他用途,例如人类呼吸所必需的。

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研究人员使用来自月球的实际风化层制造火箭燃料 1
催化二氧化碳过程的机器人阶段。
学分 – 中国科学出版社

但研究人员并不仅仅停留在证明月球风化层可以作为催化剂——他们甚至完全自动化了系统。 他们认为,在可预见的未来,任何月球基地都会出现严重的劳动力短缺,因此任何生产反应都必须完全自动化。

他们做到了自动化,使用一系列机器人来转移必要的材料,并为电催化反应的发生提供所需的能量。 它似乎奏效了,因为该系统不需要任何人为干预即可从嫦娥五号带回的部分样本中产生相对少量的甲烷和氧气。

该系统是否优于传统的水解过程,通常被认为是月球上火箭燃料和可呼吸氧气的来源,并未作为本研究的一部分进行探索。 然而,水解过程的基础水也有其他用途,例如也是维持人类生命所必需的。 另一方面,二氧化碳对人类的用处不大,尽管如果植物存在于大规模的月球殖民地,那就是另一回事了。

在某些情况下,月球风化层很难处理。 UT 采访了一位专家以找出原因。

如果任何这样的殖民地存在,当前的系统将需要显着扩大规模和更多的原始原料才能成为该殖民地的有用部分。 但任何像这样的概念证明都是朝着殖民化的正确方向迈出的一步。 现在开始收集更多的月尘,看看可以用它做哪些其他实验。

中国科学出版社—— 科学家研究利用月球土壤在月球上可持续地供应氧气和燃料
袁忠等—— 月球土壤就地资源利用高效地外燃料和氧气供应
UT – 月球风化层中的氧气足以支持月球上的数十亿人
UT – 什么是月球风化层?

铅图像:
实验中使用的月球风化层的照片(左)和扫描电子显微镜图像(右)。
学分 – 中国科学出版社