Кислород из пыли. На Земле — абсурд. На Луне — последний шанс выжить
NewsMakerРеголит — главный ключ к захвату космоса?
Лунная пыль как источник жизни: прорыв китайских ученых Выживание человека за пределами Земли всегда упирается в одни и те же вопросы: где взять воду, кислород и топливо? Ответ на этот вызов нашёлся в неожиданном месте — в серо-серебристой пыли, покрывающей поверхность Луны. Учёные из Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне разработали метод, который позволяет не только извлекать воду из лунного грунта, но и использовать её для переработки углекислого газа в кислород и компоненты топлива. Всё — в одной системе и без лишней возни с громоздким оборудованием.
На первый взгляд может показаться, что речь идёт о далёкой футуристике, но испытания уже проведены. Учёные использовали образцы реголита, доставленные китайской миссией «Чанъэ-5», а также имитаторы лунного грунта. Именно с их помощью удалось протестировать новую схему — она использует солнечное излучение как источник энергии и позволяет одновременно решать сразу несколько задач, с которыми сталкиваются будущие обитатели Луны.
Главный фокус технологии — в её одновременности. Раньше попытки добыть воду из лунного грунта требовали нескольких сложных и энергоёмких стадий: нагрева, фильтрации, химической обработки. Кроме того, такие методы вообще не затрагивали вопрос переработки CO₂, которого на Луне нет, но который в изобилии выдыхают сами астронавты. Новая же система совмещает оба процесса: вода извлекается из грунта, а затем участвует в фототермальной реакции, разлагая углекислый газ на водород и угарный газ.
Эти два газа — водород и CO — можно в дальнейшем преобразовывать в метан и кислород, то есть получить то, что нужно для дыхания и движения. Таким образом, новая технология превращает бесполезную лунную пыль и выдохи экипажа в жизненно важные вещества. В условиях, где каждый грамм груза на счету, это открытие может стать настоящим прорывом для долговременных миссий.
Ключевым элементом в цепочке реакции стал ильменит — тяжёлый тёмный минерал, который, как выяснилось, содержит достаточно воды и обладает нужными химическими свойствами для работы в фототермальной системе. Именно его учёные использовали в качестве катализатора, измеряя эффективность солнечного нагрева и анализируя, какие реакции происходят внутри реактора, заполненного CO₂.
Установка, которую собрала команда, представляет собой замкнутую систему: туда подаётся CO₂, имитирующий выдох человека, и лунный грунт. Далее свет от искусственного источника (в условиях Луны — от Солнца) концентрируется и нагревает поверхность. При нужной температуре запускается цепная реакция, в ходе которой получаются полезные газы. Всё это происходило в условиях лаборатории, но с применением реальных лунных материалов и максимально приближённым к реальности сценарием.
Однако, несмотря на впечатляющие результаты, говорить о полном успехе пока рано. Лунная среда — агрессивная и непредсказуемая. Температура на поверхности колеблется от +120 до -170 градусов Цельсия, уровень радиации зашкаливает, а гравитация составляет всего одну шестую от земной. Всё это может серьёзно повлиять на работу реакторов, нагревательных элементов и катализаторов.
Есть и другие проблемы. Например, реголит на Луне — не однородная масса. В зависимости от местности он может сильно отличаться по составу. Это значит, что одна система может отлично работать в одной точке, но быть бесполезной в другой. К тому же объёма углекислого газа, который выдыхает человек, может быть недостаточно, чтобы запустить все необходимые реакции — по крайней мере в нужных количествах.
Вопросы вызывает и текущая эффективность технологии. Учёные сами признают: пока катализаторы не настолько производительны, чтобы полностью обеспечить человека всеми нужными ресурсами. Сейчас это — концепт, доказавший жизнеспособность идеи, но не способный на автономное жизнеобеспечение в рамках настоящей миссии.
Тем не менее сам факт того, что вода может быть извлечена из лунного грунта, а солнечный свет использоваться не только для подзарядки батарей, но и для запуска химических процессов, открывает большие перспективы. Даже если технология не станет основным способом выживания на Луне, она вполне может играть вспомогательную роль: экономить ресурсы, дополнять запасы, расширять возможности экипажа.
Исследователи подчёркивают, что для полноценного внедрения потребуется не только повышение производительности, но и преодоление массы инженерных барьеров. Речь идёт о создании компактных, энергоэффективных и надёжных реакторов, способных работать при резких перепадах температур, в вакууме и без постоянного обслуживания. Это потребует вложений, времени и, скорее всего, нескольких итераций неудач. Но уже сейчас ясно: путь к автономному обустройству на Луне стал хоть немного, но короче.
Идея не таскать на себе тонны воды, кислорода и топлива с Земли, а получать всё это прямо на месте, из того, что лежит под ногами, — становится всё реальнее. И это происходит на фоне обостряющейся космической гонки между США и Китаем, где контроль над лунными ресурсами становится стратегическим приоритетом. NASA планирует в рамках миссии «Артемида III» отправить астронавтов на южный полюс Луны именно для поиска водяного льда, который может стать основой для будущих лунных баз.
Между тем, американские военные тревожатся о планах Китая по контролю над Луной, опасаясь, что Пекин может захватить ключевые территории с ресурсами под видом научных исследований. В этом контексте китайский прорыв в области добычи ресурсов из лунного грунта приобретает особое значение — он может дать Поднебесной существенное преимущество в освоении естественного спутника Земли.
Стоит отметить, что поиск водяного льда на Луне ведется активно многими космическими агентствами. Недавно американская компания Intuitive Machines отправила к южному полюсу Луны специальный зонд с буром для поиска замерзшей воды в постоянно темных кратерах. NASA также готовит лунную систему координат времени, которая будет критически важна для координации сложных операций по добыче ресурсов на поверхности спутника.
А значит, шаг за шагом, человечество приближается к тому моменту, когда жизнь вне Земли перестанет быть однодневной экспедицией и станет постоянным присутствием. Технология китайских ученых — лишь одна из множества разработок, которые приближают этот момент. И возможно, именно умение превращать лунную пыль в воду и кислород станет тем конкурентным преимуществом, которое определит, какая страна первой создаст устойчивое поселение на Луне.
На первый взгляд может показаться, что речь идёт о далёкой футуристике, но испытания уже проведены. Учёные использовали образцы реголита, доставленные китайской миссией «Чанъэ-5», а также имитаторы лунного грунта. Именно с их помощью удалось протестировать новую схему — она использует солнечное излучение как источник энергии и позволяет одновременно решать сразу несколько задач, с которыми сталкиваются будущие обитатели Луны.
Главный фокус технологии — в её одновременности. Раньше попытки добыть воду из лунного грунта требовали нескольких сложных и энергоёмких стадий: нагрева, фильтрации, химической обработки. Кроме того, такие методы вообще не затрагивали вопрос переработки CO₂, которого на Луне нет, но который в изобилии выдыхают сами астронавты. Новая же система совмещает оба процесса: вода извлекается из грунта, а затем участвует в фототермальной реакции, разлагая углекислый газ на водород и угарный газ.
Эти два газа — водород и CO — можно в дальнейшем преобразовывать в метан и кислород, то есть получить то, что нужно для дыхания и движения. Таким образом, новая технология превращает бесполезную лунную пыль и выдохи экипажа в жизненно важные вещества. В условиях, где каждый грамм груза на счету, это открытие может стать настоящим прорывом для долговременных миссий.
Ключевым элементом в цепочке реакции стал ильменит — тяжёлый тёмный минерал, который, как выяснилось, содержит достаточно воды и обладает нужными химическими свойствами для работы в фототермальной системе. Именно его учёные использовали в качестве катализатора, измеряя эффективность солнечного нагрева и анализируя, какие реакции происходят внутри реактора, заполненного CO₂.
Установка, которую собрала команда, представляет собой замкнутую систему: туда подаётся CO₂, имитирующий выдох человека, и лунный грунт. Далее свет от искусственного источника (в условиях Луны — от Солнца) концентрируется и нагревает поверхность. При нужной температуре запускается цепная реакция, в ходе которой получаются полезные газы. Всё это происходило в условиях лаборатории, но с применением реальных лунных материалов и максимально приближённым к реальности сценарием.
Однако, несмотря на впечатляющие результаты, говорить о полном успехе пока рано. Лунная среда — агрессивная и непредсказуемая. Температура на поверхности колеблется от +120 до -170 градусов Цельсия, уровень радиации зашкаливает, а гравитация составляет всего одну шестую от земной. Всё это может серьёзно повлиять на работу реакторов, нагревательных элементов и катализаторов.
Есть и другие проблемы. Например, реголит на Луне — не однородная масса. В зависимости от местности он может сильно отличаться по составу. Это значит, что одна система может отлично работать в одной точке, но быть бесполезной в другой. К тому же объёма углекислого газа, который выдыхает человек, может быть недостаточно, чтобы запустить все необходимые реакции — по крайней мере в нужных количествах.
Вопросы вызывает и текущая эффективность технологии. Учёные сами признают: пока катализаторы не настолько производительны, чтобы полностью обеспечить человека всеми нужными ресурсами. Сейчас это — концепт, доказавший жизнеспособность идеи, но не способный на автономное жизнеобеспечение в рамках настоящей миссии.
Тем не менее сам факт того, что вода может быть извлечена из лунного грунта, а солнечный свет использоваться не только для подзарядки батарей, но и для запуска химических процессов, открывает большие перспективы. Даже если технология не станет основным способом выживания на Луне, она вполне может играть вспомогательную роль: экономить ресурсы, дополнять запасы, расширять возможности экипажа.
Исследователи подчёркивают, что для полноценного внедрения потребуется не только повышение производительности, но и преодоление массы инженерных барьеров. Речь идёт о создании компактных, энергоэффективных и надёжных реакторов, способных работать при резких перепадах температур, в вакууме и без постоянного обслуживания. Это потребует вложений, времени и, скорее всего, нескольких итераций неудач. Но уже сейчас ясно: путь к автономному обустройству на Луне стал хоть немного, но короче.
Идея не таскать на себе тонны воды, кислорода и топлива с Земли, а получать всё это прямо на месте, из того, что лежит под ногами, — становится всё реальнее. И это происходит на фоне обостряющейся космической гонки между США и Китаем, где контроль над лунными ресурсами становится стратегическим приоритетом. NASA планирует в рамках миссии «Артемида III» отправить астронавтов на южный полюс Луны именно для поиска водяного льда, который может стать основой для будущих лунных баз.
Между тем, американские военные тревожатся о планах Китая по контролю над Луной, опасаясь, что Пекин может захватить ключевые территории с ресурсами под видом научных исследований. В этом контексте китайский прорыв в области добычи ресурсов из лунного грунта приобретает особое значение — он может дать Поднебесной существенное преимущество в освоении естественного спутника Земли.
Стоит отметить, что поиск водяного льда на Луне ведется активно многими космическими агентствами. Недавно американская компания Intuitive Machines отправила к южному полюсу Луны специальный зонд с буром для поиска замерзшей воды в постоянно темных кратерах. NASA также готовит лунную систему координат времени, которая будет критически важна для координации сложных операций по добыче ресурсов на поверхности спутника.
А значит, шаг за шагом, человечество приближается к тому моменту, когда жизнь вне Земли перестанет быть однодневной экспедицией и станет постоянным присутствием. Технология китайских ученых — лишь одна из множества разработок, которые приближают этот момент. И возможно, именно умение превращать лунную пыль в воду и кислород станет тем конкурентным преимуществом, которое определит, какая страна первой создаст устойчивое поселение на Луне.