月球土壤具有产生氧气和燃料的潜力

这张照片显示了中国嫦娥五号飞船返回的月球土壤样本。 学分:姚颖芳

中国科学家 5 月 5 日在《焦耳》杂志上报告说,月球上的土壤含有可以将二氧化碳转化为氧气和燃料的活性化合物。 他们现在正在探索月球资源是否可用于促进人类在月球或其他地方的探索。

南京大学材料科学家姚颖芳和邹志刚希望设计一个系统,利用月球土壤和太阳辐射这两种月球上最丰富的资源。 在分析了中国嫦娥五号飞船带回的月球土壤后,他们的团队发现样品中含有的化合物——包括富含铁和富含钛的物质——可以作为催化剂,利用阳光和碳制造所需的产品,例如氧气二氧化碳。

根据观察,该团队提出了“地外光合作用”策略。 该系统主要利用月球土壤将从月球和宇航员呼吸废气中提取的水电解成由阳光驱动的氧气和氢气。 在月球土壤催化的氢化过程中,月球居民呼出的二氧化碳也被收集并与电解水产生的氢气结合。

该过程产生可用作燃料的碳氢化合物,例如甲烷。 研究人员说,该策略不使用外部能源,而是使用阳光来生产各种理想的产品,如水、氧气和燃料,这些产品可以支持月球基地的生命。 该团队正在寻找在太空测试该系统的机会,可能与中国未来的载人登月任务一起进行。

月球土壤催化的光伏驱动水电解。 学分:姚颖芳

“我们使用原地环境资源来最小化火箭有效载荷,我们的战略为可持续和负担得起的外星生活环境提供了一个场景,”姚说。

虽然月球土壤的催化效率低于地球上可用的催化剂,但姚说该团队正在测试不同的方法来改进设计,例如将月球土壤熔化成纳米结构的高熵材料,这是一种更好的催化剂。


  • 这张照片是南京大学研究小组拿着月球土壤样本的样子。 学分:姚颖芳
  • 月球土壤具有产生氧气和燃料的潜力
    该示意图显示了月球土壤怎样作为地外光合作用的催化剂,以制造在月球上长期生存所需的氧气和燃料。 学分:姚颖芳

此前,科学家们已经提出了许多地外生存的策略。 但大多数设计都需要来自地球的能源。 为了 example,美国宇航局的毅力火星探测器带来了一种仪器,可以利用地球大气中的二氧化碳来制造氧气,但它由机载核电池供电。

“在不久的将来,我们将看到载人航天产业迅速发展,”姚说。 “就像1600年代的‘航海时代’,数百艘船只出海,我们将进入‘太空时代’。 但如果我们想对地外世界进行大规模探索,就需要想办法减少有效载荷,即尽可能少地依赖地球的补给,转而使用地外资源。”