달의 토양은 달에 있는 우주인을 위한 산소와 연료를 생성하는 데 사용할 수 있습니다.

달 기지의 모양에 대한 예술가의 인상. 달의 자원이 달이나 그 너머에서 인간의 탐사를 용이하게 하는 데 사용될 수 있는지 탐구하는 과학자들은 달의 토양에 이산화탄소를 산소와 연료로 전환할 수 있는 활성 화합물이 포함되어 있다고 보고했습니다. 크레딧: ESA – P. Carril

2022년 5월 5일 저널에 게재된 중국 과학자들의 새로운 연구에 따르면 달의 토양에는 이산화탄소를 산소와 연료로 전환할 수 있는 활성 화합물이 포함되어 있습니다. 줄. 그들은 현재 달이나 그 너머에서 인간의 탐사를 촉진하는 데 달 자원이 사용될 수 있는지 조사하고 있습니다.

난징 대학의 재료 과학자인 Yingfang Yao와 Zhigang Zou는 달에서 가장 풍부한 두 자원인 달의 토양과 태양 복사를 활용하는 시스템을 설계하기를 희망하고 있습니다. 연구팀은 중국의 창어 5호 우주선이 가져온 달의 토양을 분석한 후, 샘플에 철과 티타늄이 풍부한 물질을 포함한 화합물이 포함되어 있음을 발견했습니다. 이 화합물은 햇빛과 이산화탄소를 사용하여 산소와 같은 바람직한 제품을 생산하는 촉매 역할을 할 수 있습니다. .

이 이미지는 중국의 창어 5호 우주선이 가져온 달의 토양 샘플을 보여줍니다.제공: Yingfang Yao

연구팀은 관찰 결과를 바탕으로 ‘외계 광합성’ 전략을 제안했다. 기본적으로 이 시스템은 달의 토양을 사용하여 달에서 추출한 물과 우주인의 호흡 배기 가스를 햇빛으로 구동되는 산소와 수소로 분해합니다. 달 거주자들이 방출하는 이산화탄소도 수집되어 달 토양에 의해 자극된 수소화 과정 동안 물의 전기분해에서 수소와 결합됩니다.

이 공정은 연료로 사용할 수 있는 메탄과 같은 탄화수소를 생산합니다. 연구원들은 이 전략이 외부 에너지가 아니라 태양광을 사용하여 달 기지에서 생명체를 지탱할 수 있는 물, 산소 및 연료와 같은 다양한 바람직한 제품을 생산한다고 말합니다. 팀은 우주에서 시스템을 테스트할 기회를 찾고 있습니다. 아마도 미래의 중국 유인 달 임무와 함께일 것입니다.

이 도표는 달의 토양이 달에서 장기간 생존하는 데 필요한 산소와 연료를 생산하기 위해 외계 광합성의 촉매 역할을 하는 방법을 보여줍니다. 크레딧: Yingfang Yao

“우리는 미사일 탑재량을 줄이기 위해 현장 환경 자원을 사용하며 우리의 전략은 지속 가능하고 저렴한 행성 외 생활 환경에 대한 시나리오를 제공합니다”라고 Yao는 말합니다.

달 토양의 촉매 효율은 지구에서 사용할 수 있는 촉매보다 낮지만 연구팀은 달 토양을 더 나은 촉매인 엔트로피가 높은 나노물질로 녹이는 것과 같이 설계를 개선하기 위한 다양한 방법을 테스트하고 있다고 Yao는 말합니다.

이 비디오는 달의 토양에 의해 자극되는 태양광 전지에 의해 구동되는 물의 전기분해를 보여줍니다. 크레딧: Yingfang Yao

이전에 과학자들은 외계 생존을 위한 많은 전략을 제안했습니다. 그러나 대부분의 설계에는 지상의 전원이 필요합니다. 예를 들어,[{” 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 2022, 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.