Theo một nghiên cứu mới của các nhà khoa học ở Trung Quốc, đất trên Mặt Trăng chứa các hợp chất hoạt động có thể chuyển đổi carbon dioxide thành oxy và nhiên liệu, theo một nghiên cứu mới của các nhà khoa học ở Trung Quốc và được công bố trên tạp chí ngày 5 tháng 5 năm 2022. joules. Họ hiện đang điều tra xem liệu các nguồn tài nguyên trên Mặt Trăng có thể được sử dụng để tạo điều kiện cho con người khám phá Mặt Trăng hoặc xa hơn nữa hay không.

Các nhà khoa học vật liệu của Đại học Nam Kinh là Yingfang Yao và Zhigang Zou hy vọng sẽ thiết kế một hệ thống tận dụng đất Mặt Trăng và bức xạ Mặt Trời, hai nguồn tài nguyên dồi dào nhất trên Mặt Trăng. Sau khi phân tích đất mặt trăng do tàu vũ trụ Chang’e 5 của Trung Quốc mang về, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng mẫu chứa các hợp chất – bao gồm các vật liệu giàu sắt và titan – có thể hoạt động như một chất xúc tác để tạo ra các sản phẩm mong muốn như oxy bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời và carbon dioxide. .

Hình ảnh này cho thấy một mẫu đất mặt trăng do tàu vũ trụ Chang’e của Trung Quốc mang về. Nguồn: Yingfang Yao

Dựa trên quan sát, nhóm nghiên cứu đã đề xuất chiến lược “quang hợp ngoài Trái đất”. Về cơ bản, hệ thống sử dụng đất mặt trăng để phân hủy nước chiết xuất từ ​​mặt trăng và trong khí thở của các phi hành gia thành oxy và hydro được cung cấp bởi ánh sáng mặt trời. Khí cacbonic do cư dân Mặt Trăng thải ra cũng được thu thập và kết hợp với hydro từ quá trình điện phân nước trong quá trình hydro hóa được kích thích bởi đất Mặt Trăng.

Quá trình này tạo ra các hydrocacbon như metan, có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Các nhà nghiên cứu cho biết chiến lược này không sử dụng năng lượng bên ngoài mà là ánh sáng mặt trời để tạo ra nhiều loại sản phẩm mong muốn như nước, oxy và nhiên liệu có thể hỗ trợ sự sống trên mặt trăng. Nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm cơ hội để thử nghiệm hệ thống này trong không gian, có thể là với các sứ mệnh lên mặt trăng có người lái của Trung Quốc trong tương lai.

Biểu đồ này cho thấy cách đất Mặt Trăng có thể hoạt động như một chất xúc tác cho quá trình quang hợp ngoài Trái đất để tạo ra oxy và nhiên liệu cần thiết cho sự tồn tại lâu dài trên Mặt trăng. Tín dụng: Yingfang Yao

Yao nói: “Chúng tôi sử dụng các nguồn tài nguyên môi trường tại chỗ để giảm tải trọng tên lửa và chiến lược của chúng tôi đưa ra một kịch bản cho một môi trường sống ngoài hành tinh bền vững và giá cả phải chăng.

Trong khi hiệu suất xúc tác của đất Mặt Trăng thấp hơn các chất xúc tác có trên Trái Đất, Yao cho biết nhóm đang thử nghiệm các cách khác nhau để cải thiện thiết kế, chẳng hạn như nấu chảy đất Mặt Trăng thành một vật liệu nano entropy cao, là chất xúc tác tốt hơn.

Video này cho thấy sự điện phân của nước do các tế bào quang điện được kích thích bởi đất mặt trăng. Tín dụng: Yingfang Yao

Trước đây, các nhà khoa học đã đề xuất nhiều chiến lược để tồn tại ngoài Trái đất. Nhưng hầu hết các thiết kế đều yêu cầu nguồn điện từ mặt đất. Ví dụ,[{” 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.