Solo lunar pode ser usado para gerar oxigênio e combustível para astronautas na lua

O solo na Lua contém compostos ativos que podem converter dióxido de carbono em oxigênio e combustível, de acordo com um novo estudo realizado por cientistas na China e publicado em 5 de maio de 2022 na revista. joules. Eles estão atualmente investigando se os recursos lunares podem ser usados ​​para facilitar a exploração humana na Lua ou além.

Os cientistas de materiais da Universidade de Nanjing, Yingfang Yao e Zhigang Zou, esperam projetar um sistema que aproveite o solo lunar e a radiação solar, os dois recursos mais abundantes na Lua. Depois de analisar o solo lunar trazido pela espaçonave chinesa Chang’e 5, a equipe de pesquisa descobriu que a amostra continha compostos – incluindo materiais ricos em ferro e titânio – que poderiam atuar como um catalisador para a produção de produtos desejáveis ​​como oxigênio usando luz solar e dióxido de carbono .

Esta imagem mostra uma amostra de solo lunar trazida de volta pela espaçonave chinesa Chang’e 5. Crédito: Yingfang Yao

Com base na observação, a equipe propôs uma estratégia de “fotossíntese extraterrestre”. Essencialmente, o sistema usa o solo lunar para decompor a água extraída da lua e na exaustão da respiração dos astronautas em oxigênio e hidrogênio alimentados pela luz solar. O dióxido de carbono emitido pelos habitantes lunares também é coletado e combinado com o hidrogênio da eletrólise da água durante o processo de hidrogenação estimulado pelo solo lunar.

O processo produz hidrocarbonetos como o metano, que pode ser usado como combustível. Os pesquisadores dizem que a estratégia não usa energia externa, mas a luz solar para produzir uma variedade de produtos desejáveis, como água, oxigênio e combustível, que podem sustentar a vida na base lunar. A equipe está procurando uma oportunidade para testar o sistema no espaço, provavelmente com futuras missões lunares tripuladas chinesas.

Este diagrama mostra como o solo lunar pode atuar como um catalisador para a fotossíntese extraterrestre para produzir o oxigênio e o combustível necessários para a sobrevivência a longo prazo na Lua. Crédito: Yingfang Yao

“Usamos recursos ambientais no local para reduzir a carga útil dos mísseis, e nossa estratégia fornece um cenário para um ambiente de vida fora do planeta sustentável e acessível”, diz Yao.

Embora a eficiência catalítica do solo lunar seja menor do que os catalisadores disponíveis na Terra, Yao diz que a equipe está testando diferentes maneiras de melhorar o design, como derreter o solo lunar em um nanomaterial de alta entropia, que é um catalisador melhor.

Este vídeo mostra a eletrólise da água acionada por células fotovoltaicas que é estimulada pelo solo lunar. Crédito: Yingfang Yao

Anteriormente, os cientistas propuseram muitas estratégias para a sobrevivência extraterrestre. Mas a maioria dos projetos requer fontes de energia do solo. por exemplo,[{” 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.