Langfristiges Überleben auf dem Mond mit Mondressourcen ist für eine hohe wirtschaftliche Effizienz unerlässlich. Just_Super/iStock
Letztes Jahr, ein Instrument an NASA Perseverance Rover Auf dem Mars wurde Sauerstoff aus der Kohlendioxidatmosphäre des Roten Planeten hergestellt.
Aufgeführt von Moxie - the Experiment zur In-Situ-Ressourcennutzung auf dem Mars - die Strategie hat definitiv die Hoffnung auf ein außerirdisches Überleben geweckt. Zukünftige menschliche Missionen könnten Versionen von Moxie zum Mars bringen, anstatt Sauerstoff von der Erde zu transportieren, um sie zu erhalten.
Aber Moxie wird von einem angetrieben Atombatterie an Bord.
„In naher Zukunft werden wir sehen, wie sich die bemannte Raumfahrtindustrie schnell entwickelt“, sagte Yingfang Yao, ein Materialwissenschaftler an der Universität Nanjing.
Und das langfristige Überleben auf dem Mond soll ein Wendepunkt in der bemannten Erforschung des Weltraums sein.
Ein riesiger Sprung...
„Genau wie im 'Zeitalter der Segel' im 16. Jahrhundert, als Hunderte von Schiffen in See stechen, werden wir in ein 'Weltraumzeitalter' eintreten. Aber wenn wir die außerirdische Welt in großem Maßstab erforschen wollen, müssen wirüber Möglichkeiten nachdenken müssen, die Nutzlast zu reduzieren, was bedeutet, sich auf so wenig Vorräte wie möglich von der Erde zu verlassen und stattdessen außerirdische Ressourcen zu verwenden", fuhr er fort.
Yao und ZhigangZou, ein weiterer Materialwissenschaftler an der Nanjing University, erforscht, ob Mondressourcen genutzt werden können, um die menschliche Erforschung des Mondes oder darüber hinaus zu erleichtern.
Siehat eine Studie veröffentlicht im Tagebuch Joule, berichtet, dass der Boden auf dem Mond aktive Verbindungen enthält, die Kohlendioxid in Sauerstoff und Brennstoffe umwandeln können.
Was hält der Mond für uns bereit?
Auf dem Mond gibt es keine Luft zum Atmen. Allerdings mehrere Elemente wie Argon-40, Helium-4, Sauerstoff, Methan, Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid wurden in der Mondatmosphäre nachgewiesen.
Während erdgestützte Spektrometer Natrium und Kalium nachgewiesen haben, die Lunar Prospector Orbiter radioaktive Isotope von Radon und Polonium gefunden. Im Jahr 2012 die Lunar Reconnaissance OrbiterHelium erkannt.
Inzwischen wurde der Mondregolith von gebildet ständiger Einschlag von Meteoriten, das darunterliegendes kohärentes Gestein pulverisiert hat. Alles Material, das aus Mondkernen entnommen wurde, hat Beweise dafür gezeigt, dass es sich an der Oberfläche befindet.
Die Schichten des Regoliths umfassen Meteoriten, Sonnenpartikel und Bombardierung durch kosmische Strahlung. Und die exponierten Oberflächenschichten enthalten implantiertes Sonnenmaterial wie Edelgase und Elemente, die von der Sonne im Sonnenwind transportiert werden.
In Gesteinen des Mondes ist Sauerstoff das am häufigsten vorkommende chemische Element.
Nutzung von Ressourcen auf dem Mond vor Ort, eine hervorragende Gelegenheit, bemannte Missionen zu unterstützen
Hier hoffen Yao und Zou, ein System zu entwerfen, das Mondboden und Sonnenstrahlung nutzt, die beiden am häufigsten vorkommenden Ressourcen auf dem Mond.
Ihr Team analysierte den von zurückgebrachten Mondboden Chinas Raumsonde Chang'e 5 und stellte fest, dass die Probe Verbindungen wie eisenreiche und titanreiche Substanzen enthielt, die als Katalysator wirken könnten, um gewünschte Produkte wie Sauerstoff unter Verwendung von Sonnenlicht und Kohlendioxid herzustellen.
Die vorgeschlagene Strategie? „Extraterrestrische Photosynthese“.
Das System würde Monderde verwenden, um Wasser zu elektrolysieren, das vom Mond extrahiert und in die Atemabgase der Astronauten in Sauerstoff und Wasserstoff umgewandelt wird, angetrieben durch Sonnenlicht. Das von Mondbewohnern ausgeatmete Kohlendioxid würde ebenfalls gesammelt und mit Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse während a kombiniert werdenHydrierungsprozess, der durch den Mondboden katalysiert wird.
Dieser Prozess erzeugt Kohlenwasserstoffe wie Methan, die als Brennstoff verwendet werden könnten.
Das Überleben der Außerirdischen ist nahe
Laut den Forschern nutzt die Strategie keine externe Energie, sondern Sonnenlicht, um Wasser, Sauerstoff und Treibstoff zu produzieren – gewünschte Produkte, die das Leben auf einer Mondbasis unterstützen könnten.
Das Team sucht derzeit nach einer Möglichkeit, das System im Weltraum zu testen, wahrscheinlich mit Chinas Zukunft mit Besatzung Mondmissionen.
„Wir verwenden Umweltressourcen vor Ort, um die Raketennutzlast zu minimieren, und unsere Strategie bietet ein Szenario für ein nachhaltiges und erschwingliches außerirdisches Lebensumfeld“, sagte Yao.
Obwohl die katalytische Effizienz des Mondbodens weniger als Katalysatoren auf der Erde verfügbar sind, testet das Team verschiedene Ansätze zur Verbesserung des Designs, wie das Schmelzen des Mondbodens zu einem nanostrukturierten Material mit hoher Entropie, das ein besserer Katalysator ist, sagte Yao.
Mondboden oder die aus Mondboden extrahierten Bestandteile können die Belastung und die Kosten eines Raumfahrzeugs wesentlich reduzieren und dadurch die Machbarkeit und Haltbarkeit des menschlichen Überlebens mit „hoher wirtschaftlicher Effizienz verbessern, was große Hoffnungen auf zukünftige bemannte Missionen gibt.