Księżyc znowu zaskoczył. Nie sądzono, że tak można

Nikt tego nie ukrywa, że najważniejszym celem wszystkich liczących się agencji kosmicznych jest Księżyc. Zarówno Chiny, jak i USA mają daleko idące plany dotyczące właśnie naszego naturalnego satelity. Już nie chodzi wyłącznie o powrót człowieka na powierzchnię Srebrnego Globu po ponad 50 latach. Teraz obaj hegemoni mają nadzieję nawet na zbudowanie baz na powierzchni Księżyca, w których astronauci mogliby w ramach długoterminowych misji prowadzić badania. To jednak, jak można się domyślić, wymaga kilku przełomowych technologii, których aktualnie po prostu nie posiadamy.

Ludzkie osiedla na Księżycu jeszcze niedawno pozostawały domeną literatury science fiction. Teraz jednak jesteśmy o krok bliżej ich urzeczywistnienia. Zespół badaczy z Chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu opracował technologię, która pozwala nie tylko wydobywać wodę z księżycowego regolitu, ale także wykorzystywać ją do wytwarzania tlenu i paliw i to w jednym zintegrowanym procesie. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Joule.

Nigdy nie spodziewaliśmy się, jaką ‘magię’ kryje w sobie księżycowy grunt. Połączenie wydobycia wody i konwersji CO₂ w jednym kroku to ogromny krok w kierunku zrównoważonej obecności człowieka poza Ziemią

– przyznaje prof. Lu Wang, główny autor publikacji.

Woda na Księżycu jest, ale trzeba ją odpowiednio wydobyć

Koszt dostarczenia jednego galonu wody na orbitę wynosi kilkaset tysięcy złotych, co jest nie tylko gigantycznym obciążeniem finansowym, ale także logistycznym. Tymczasem człowiek potrzebuje średnio od kilku do kilkunastu litrów wody dziennie. Znalezienie lokalnych źródeł tego surowca na Księżycu mogłoby więc całkowicie odmienić sposób planowania misji kosmicznych.

Czytaj dalej poniżej

Kosmiczny filtr: z księżycowego pyłu robią wodę, powietrze i paliwo Jakub Szczęsny

Instrument IXPE bada rzadki pulsar: co o nim wiemy? Jakub Szczęsny

Analiza próbek z misji Chang’e-5 dostarczyła dowodów na obecność związków wodoru w księżycowym pyle. Badacze wykorzystali je w nowym eksperymencie, w którym przy użyciu energii słonecznej (tzw. strategii fototermicznej) udało się jednocześnie wydobyć wodę i przeprowadzić reakcję z dwutlenkiem węgla – pochodzącym np. z wydychanego powietrza astronautów – w wyniku czego powstały tlen (O₂), wodór (H₂) oraz tlenek węgla (CO), mogące służyć jako paliwo rakietowe i surowce chemiczne.

Kluczowym składnikiem umożliwiającym reakcję okazał się ilmenit, minerał zawierający żelazo i tytan, obecny w księżycowej glebie. Badania wykazały, że to właśnie ten związek odpowiada za skuteczną katalizę w procesie konwersji CO₂ i wodnej pary w niezbędne produkty. Co więcej, reakcja przebiegała sprawnie dzięki naturalnie występującemu światłu słonecznemu oraz ciepłu i to bez konieczności dostarczania dodatkowej energii z zewnątrz.

Eksperymenty przeprowadzono zarówno na próbkach rzeczywistego księżycowego gruntu z misji Chang’e-5, jak i na jego ziemskich odpowiednikach, przygotowanych w warunkach laboratoryjnych. Analiza spektroskopowa oraz badania izotopowe potwierdziły, że produkty reakcji rzeczywiście pochodzą z procesów chemicznych zachodzących w glebie pod wpływem energii słonecznej.

To jeszcze nie koniec, ale jesteśmy na dobrej drodze

Choć technologia wykazała się dużym potencjałem, naukowcy nie ukrywają, że jej wdrożenie na Księżycu będzie wymagało dalszych badań. Przeszkody stanowią m.in. ekstremalne wahania temperatur, promieniowanie kosmiczne, niskie ciążenie oraz niejednorodny skład regolitu, co może wpływać na efektywność procesu. Również ilość dostępnego CO₂ z wydychanego powietrza może okazać się niewystarczająca, by całkowicie pokryć zapotrzebowanie bazy na wodę, tlen i paliwo.

Mimo to zespół badawczy jest optymistyczny, gdyż pokazali, że z księżycowego pyłu można wycisnąć nie tylko wodę. Jeśli technologia zostanie rozwinięta i przystosowana do warunków pozaziemskich, może otworzyć drogę do trwałej obecności człowieka na Księżycu, a z czasem również na Marsie i dalej.

Grafika: NASA