Группа ученых в Китае проанализировала лунные камни, которые были недавно собраны в рамках миссии «Чанъэ-5» — это первые лунные камни, отправленные на Землю со времени последней миссии «Аполлон» в 1970-х годах. Эксперименты с камнями в лаборатории показали, что они содержат материалы, которые будут полезны в качестве катализаторов для производства топлива и кислорода на Луне. Команда ученых предложила стратегию того, как будущие исследователи Луны могли бы использовать эти катализаторы для создания критически важных ресурсов вместо того, чтобы просто пополнять запасы. Это является одним из возможных способов минимизировать затраты на долгосрочное исследование космоса. Свои результаты ученые опубликовали в начале мая этого года в научном журнале Joule. Бывший астронавт NASA и профессор аэронавтики и астронавтики Джеффри Хоффман восхитился тем фактом, что команда смогла использовать данные новых лунных камней и «провести такого рода расчеты». Однако Хоффман обратил внимание, что когда дело доходит до материалов и энергии, необходимых для создания топлива и кислорода, в исследовании отсутствуют какие-либо подробные оценки расширения процесса. Предлагаемая работа требует воды, углерода и химических катализаторов, взятых из лунного грунта. Эти катализаторы помогут расщепить воду на водород и кислород. Углекислый газ и водород (также с помощью катализаторов) можно преобразовать в углеводородное топливо — метан или метанол — для сжигания с вновь полученным кислородом. Но углерод недоступен на поверхности Луны, поэтому план исследователей предполагает его добычу из воздуха кабины экипажа. Этот процесс, известный как улавливание углерода, является сложной и энергоемкой, а также востребованной технологией для смягчения последствий изменения климата. По словам Хоффмана, вопросы о том, как астронавты будут отделять углекислый газ от воздуха и сколько они смогут получить, до сих пор не решены. Процесс также будет зависеть от воды и металлов, собранных из лунного грунта, что является еще одной проблемой. Команда намеревается использовать синтетический фотосинтез для управления процессом, но Хоффман не уверен, что небольшая солнечная батарея способна обеспечить достаточную мощность для создания необходимого количества топлива, чтобы хватило на обратный путь. Хоффман был членом команды, которая работала над экспериментом MOXIE, предназначенным для получения кислорода из марсианского углекислого газа на борту марсохода Perseverance. По его словам, для эксперимента MOXIE требуется 300 ватт энергии (достаточно для работы небольшого вакуума) только для того, чтобы производить несколько граммов кислорода в час из углекислого газа в атмосфере. Результат — всего несколько вдохов кислорода. Планетолог Джули Стопар, изучающая поверхность Луны и ее геологию в Лунно-планетном институте, сообщила, что в новом исследовании есть несколько умных идей, например, использование цикла дня и ночи на Луне для нагрева и охлаждения реагентов и управления частью процесса. По ее словам, задача будет состоять в том, чтобы «найти способ масштабирования и сделать его практичным». Чтобы такая система работала на Луне только с местными ресурсами, исследователи должны иметь возможность поставлять сырье в нужном соотношении и минимизировать отходы в процессе. В конечном счете, необходимо удостовериться, что этот лабораторный эксперимент можно расширить: возможно, потребуется несколько изменений и адаптаций к условиям, подобным лунным. Команда предполагает, что астронавты могут получать необходимую для этого процесса воду из районов лунных кратеров, скрытых постоянной тенью. «У нас пока нет достоверной информации», — говорит Хоффман о том, сколько там воды и насколько она будет доступна. По его словам, вода может быть в форме гидратированных минералов или кристаллов льда, сконцентрированных в комьях или рассредоточенных в отложениях, расположенных на неудобном расстоянии друг от друга. NASA предпочитает плоские посадочные площадки вдали от кратеров, которые опасны, но также являются единственным местом, где вода может существовать в необходимых количествах. Даже если доступная вода существует, добыча льда повлечет за собой горные работы в слишком холодных регионах: от 40° до 60° выше абсолютного нуля. «Сейчас у нас нет оборудования, которое работает при таких температурах», — поясняет Хоффман. По словам Джули Стопар, использование местных ресурсов на Луне или Марсе потребует от NASA «долгосрочных обязательств». В настоящее время космическое агентство все еще находится на ранних стадиях разработки для таких проектов. Стопар считает, что космические агентства могли бы начать с более простых целей для внеземных материалов — например, построить радиационные убежища на Луне из лунного реголита. Затем агентства могли бы продемонстрировать в небольшом масштабе, как перерабатывать лунный грунт для получения воды. Добыча полезных ископаемых в других мирах будет очень сложной, но MOXIE уже показал, что можно производить топливо из атмосферы Марса. В ближайшем будущем NASA сможет просто отправлять весь кислород, необходимый для возвращения на Марс. Но агентству дополнительно потребуется нескольких миллиардов долларов, чтобы доставлять топливо, а не производить его на Красной планете. Тем не менее Джеффри Хоффман убежден в одном: если NASA соберется запускать долгосрочную программу исследования Марса, то рано или поздно астронавтам придется начать использовать то, что они находят вдали от Земли. По материалам статьи «Lunar soil could help us make oxygen in space» Popular Science