Le sol lunaire peut être utilisé pour générer de l’oxygène et du carburant pour les astronautes sur la lune

Le sol sur la Lune contient des composés actifs qui peuvent convertir le dioxyde de carbone en oxygène et en carburant, selon une nouvelle étude menée par des scientifiques en Chine et publiée le 5 mai 2022 dans la revue. joule. Ils étudient actuellement si les ressources lunaires peuvent être utilisées pour faciliter l’exploration humaine sur la Lune ou au-delà.

Les scientifiques des matériaux de l’Université de Nanjing, Yingfang Yao et Zhigang Zou, espèrent concevoir un système qui tire parti du sol lunaire et du rayonnement solaire, les deux ressources les plus abondantes sur la Lune. Après avoir analysé le sol lunaire ramené par le vaisseau spatial chinois Chang’e 5, l’équipe de recherche a découvert que l’échantillon contenait des composés – y compris des matériaux riches en fer et en titane – qui pourraient agir comme un catalyseur pour produire des produits souhaitables comme l’oxygène en utilisant la lumière du soleil et le dioxyde de carbone. .

Cette image montre un échantillon de sol lunaire rapporté par le vaisseau spatial chinois Chang’e 5. Crédit : Yingfang Yao

Sur la base de l’observation, l’équipe a proposé une stratégie de « photosynthèse extraterrestre ». Essentiellement, le système utilise le sol lunaire pour décomposer l’eau extraite de la lune et dans l’échappement respiratoire des astronautes en oxygène et en hydrogène alimentés par la lumière du soleil. Le dioxyde de carbone émis par les habitants lunaires est également collecté et combiné à l’hydrogène issu de l’électrolyse de l’eau lors du processus d’hydrogénation stimulé par le sol lunaire.

Le processus produit des hydrocarbures tels que le méthane, qui peuvent être utilisés comme carburant. Les chercheurs disent que la stratégie n’utilise pas l’énergie externe mais la lumière du soleil pour produire une variété de produits souhaitables tels que l’eau, l’oxygène et le carburant qui pourraient soutenir la vie sur la base lunaire. L’équipe cherche une opportunité de tester le système dans l’espace, probablement avec les futures missions lunaires habitées chinoises.

Ce diagramme montre comment le sol lunaire pourrait agir comme catalyseur de la photosynthèse extraterrestre pour produire l’oxygène et le carburant nécessaires à la survie à long terme sur la Lune. 1 crédit

« Nous utilisons des ressources environnementales sur site pour réduire la charge utile des missiles, et notre stratégie fournit un scénario pour un environnement de vie hors planète durable et abordable », a déclaré Yao.

Alors que l’efficacité catalytique du sol lunaire est inférieure à celle des catalyseurs disponibles sur Terre, Yao dit que l’équipe teste différentes façons d’améliorer la conception, comme la fusion du sol lunaire en un nanomatériau à haute entropie, qui est un meilleur catalyseur.

Cette vidéo montre l’électrolyse de l’eau entraînée par des cellules photovoltaïques qui est stimulée par le sol lunaire. 1 crédit

Auparavant, les scientifiques ont proposé de nombreuses stratégies de survie extraterrestre. Mais la plupart des conceptions nécessitent des sources d’alimentation provenant du sol. Par exemple,[{ » 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.