O solo escavado da lua poderia ser usado para produzir oxigênio e metano, que podem ser usados por colonos lunares para respirar e para o combustível de foguete.
Esta é a conclusão de uma equipe de cientistas da China que encontraram um método de uma etapa de fazer tudo isso. Se é economicamente viável, no entanto, está em debate.
Mas a equipe chinesa pensa que é. “A maior surpresa para nós foi o sucesso tangível dessa abordagem integrada”, disse Lu Wang, membro da equipe, que é químico da Universidade Chinesa de Hong Kong, em um declaração. “A integração de uma etapa da extração de água lunar e a catálise de dióxido de carbono fototérmica pode aumentar a eficiência da utilização de energia e diminuir o custo e a complexidade do desenvolvimento da infraestrutura”.
Eles apontam que os estudos mostraram que o transporte de suprimentos de Terra para qualquer futuro lua A base seria cara porque, quanto maior a massa de carga, mais difícil um foguete precisa trabalhar para ser lançado no espaço. Estudos indicaram que custaria US $ 83.000 para transportar apenas um galão de água da terra para a lua, e ainda assim cada astronauta bebia 4 galões de água por dia.
Felizmente, a lua tem água abundante, embora não seja automaticamente aparente. Trazido para a lua por impactos de CometasAssim, asteróides e micrometeoróides, e mesmo pelo vento photo voltaicágua se esconde Crateras permanentemente sombreadas nos pólos lunarespreso em minerais como ilmenita.
Extrair a água para beber é relativamente fácil e existem inúmeras tecnologias que descrevem como isso pode ser feito, incluindo o aquecimento do regolito, concentrando -o na luz do sol. No entanto, a equipe chinesa conseguiu dar esse passo adiante.
“O que é novo aqui é o uso do solo lunar como um catalisador para quebrar moléculas de dióxido de carbono e combiná -las com água extraída para produzir metano”, disse Philip Metzger, físico planetário da Universidade da Flórida Central, House.com. Metzger não estava envolvido na nova pesquisa, mas é o co-fundador do Centro Espacial da NASA Kennedy ‘Swamp Works‘, Um laboratório de pesquisa para projetar tecnologias de construção, fabricação e mineração em superfícies planetárias (e lunares).
O metano seria mais desejável que o hidrogênio líquido como um potencial combustível de foguete, porque é mais fácil manter -se estável, exigindo menos máquinas e menos custo para manter a lua. O metano líquido, quando misturado com oxigênio como oxidante, é um potente combustível de foguete. Muitas empresas comerciais como o espaço terrestre da China já são lançando foguetes movidos a metano.
A ilmenita portadora de água também é um catalisador útil para reagir a água com dióxido de carbono para produzir oxigênio e metano, e a equipe chinesa desenvolveu um processo de uma etapa para isso. Primeiro, eles aquecem o regolito a 392 graus Fahrenheit (200 graus Celsius), concentrando a luz photo voltaic para liberar a água dentro. Em seguida, é adicionado dióxido de carbono, como o que pode ser respirado pelos astronautas, é adicionado à mistura, fazendo com que a ilmenita catalisa a reação entre a água extraída e o dióxido de carbono. Os pesquisadores testaram esse processo, conhecido como catálise fototérmica, em laboratório usando um simulador com base em amostras de regolito lunar retornado à Terra pela China’s Chang’e 5 Missão (as amostras lunares são muito anteriores para destruir em tais experimentos, e é por isso que um simulador é usado).
Embora as tecnologias anteriores também tenham conseguido conseguir isso, elas exigiram mais etapas e mais máquinas e usaram um catalisador que teria que ser transportado da Terra. A equipe de pesquisa acredita que isso torna seu processo mais eficiente e mais barato que as alternativas.
No entanto, Metzger não está totalmente confiante de que funcionará. Por um lado, o Regolith Lunar é um isolador térmico proficiente; portanto, aquecer uma amostra durante todo o tempo não seria fácil.
“O calor não se espalha efetivamente mais profundamente no solo, e isso reduz bastante a quantidade de água que pode ser produzida em um determinado tempo”, disse Metzger. Uma opção pode ser ‘cair’ o regolito, virando -o repetidamente para que o calor seja aplicado de maneira mais uniforme, mas isso diminui a extração da água e aumenta a complexidade mecânica do processo. Em um ambiente em que a poeira lunar entra em todos os cantos, e onde as flutuações de temperatura entre noite e dia podem ser tão grandes quanto 482 graus Fahrenheit (250 Celsius), o risco de quebra só aumenta à medida que mais partes móveis entram na equação.
“Pode ser factível, mas é necessária mais maturação da tecnologia para mostrar que é realmente competitivo”, disse Metzger.
Há também um problema com a aplicação de dióxido de carbono, algo reconhecido pela equipe chinesa e Metzger. Especificamente, há um ponto de interrogação sobre se os astronautas podem produzir dióxido de carbono suficiente através de sua expiração regular. Metzger calcula que os astronautas só poderiam fornecer um décimo do dióxido de carbono necessário. Como alternativa, o dióxido de carbono poderia ser transportado da Terra, mas isso prefere derrotar o objetivo da técnica proposta, que period desenvolver um meio de custo de obtenção de água, oxigênio e metano com recursos em grande parte já disponíveis na lua.
No entanto, a longo prazo, talvez o envio de alguns materiais da Terra seja benéfico. Metzger aponta um experimento semelhante que usou um catalisador granular exótico-níquel-on-kieselguhr (Kieselguhr é uma espécie de rocha sedimentar)-em vez de um regolito lunar. Metzger suspeita que um materials projetado especificamente para ser um catalisador, como níquel-on-kieselguhr, seria mais eficiente que o Regolith Lunar. Além disso, embora seja caro transportar da Terra, o níquel-on-kieselguhr pode ser reutilizado, para que você exact transportá-lo apenas para a lua uma vez. Em uma análise de custo-benefício, a longo prazo, pode ser mais eficiente fazer isso.
Independentemente disso, a equipe de pesquisa mostrou de forma convincente que o uso do Regolito Lunar como um catalisador para produzir trabalhos de combustível e água. O próximo passo é mostrar que a tecnologia pode ser ampliada para sustentar uma base na lua com mais eficiência do que outras técnicas e que pode operar em condições lunares em que a gravidade é mais fraca, a temperatura oscila para extremos grandes e há radiação intensa do espaço.
“Acho que esses são resultados altamente interessantes e pode haver aplicações adicionais para usar o solo lunar como fotocatalisador”, disse Metzger. “Mais trabalho será necessário para mostrar se esse conceito pode ser economicamente competitivo. Estou cético, mas todas as boas idéias têm seus detratores e você nunca pode realmente saber até que alguém faça o trabalho para provar isso”.
Certamente não há pressa imediata para a tecnologia. Com a NASA Artemis III Missão, que visa finalmente devolver astronautas à superfície da lua em 2027 o mais cedo possível, e financiamento disponibilizado Para Artemis IV e V em algum tempo indeterminado no futuro, ainda não estamos em posição de construir uma base lunar permanente.
No entanto, as missões da Artemis são a oportunidade perfeita para testar algumas dessas tecnologias e serão muito importantes para mostrar se realmente podemos viver na lua ou não.
A pesquisa foi publicada em 16 de julho na revista Joule.
