Próbkami księżycowego regolitu (pyłu i silnie rozdrobnionego materiału skalnego, który pokrywa powierzchnię wielu obiektów, w tym Księżyca) Chińczycy dysponują od niemal dwóch lat. W grudniu 2020 roku w ramach misji Chang’e 5 Chinom udało się dostarczyć na Ziemię probówki zawierające ok. 2 kg regolitu.
Zdobycie okruchów skalnych z Księżyca i dostarczenie na naszą planetę było głównym celem tej misji i pierwszą taką próbą od czasu radzieckiej misji Łuna 24 w 1976 roku (gdy dostarczono ok. 170 gramów próbek) i amerykańskiego załogowego lądowania w ramach misji Apollo w 1972 roku (gdy przywieziono ponad 110 kg regolitu).
Chińczycy wykorzystali księżycowy pył do produkcji paliwa i tlenu
Teraz chińskim naukowcom udało się wykorzystać część z tych próbek do produkcji niewielkich ilości paliwa rakietowego oraz tlenu. Celem eksperymentu było sprawdzenie, czy dysponując surowcami dostępnymi jedynie na Księżycu astronauci będą mogli w przyszłości samodzielnie wyprodukować paliwo nadające się do zasilania silników rakietowych.
Zespół badaczy z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pekinie, uniwersytetu w Nankin oraz Chińskiej Akademii Technologii Kosmicznych wykorzystał regolit jako katalizator w procesie elektrokatalizy mającej na celu zamianę dwutlenku węgla i wody w paliwo, a także utleniacz. Konkretniej udało się pozyskać łatwopalny metan, który może zostać wykorzystany do napędzania rakiet nośnych oraz czysty tlen konieczny w procesie spalania.
Dwutlenek węgla i woda to z kolei dwa związki stosunkowo łatwo dostępne na Księżycu. Oba można wydobyć z regolitu lub znaleźć pod postacią suchego lodu (to zestalony dwutlenek węgla) oraz lodu wodnego w wiecznie zacienionych kraterach Księżyca. Te znajdują się na biegunach Srebrnego Globu, gdzie - jak zakładają obecne plany - będą lądować przyszłe załogowe misje kosmiczne.
Oczywiście droga do wykorzystania odkrycia w praktyce jest jeszcze długa. Chińczycy na razie pokazali, że księżycowy pył można wykorzystać do produkcji paliwa na Ziemi. Teoretycznie możliwe będzie to również na Księżycu, ale tam proces ten będzie zdecydowanie trudniejszy. Głównym problemem i celem zespołu badawczego jest teraz uproszczenie i zautomatyzowanie procesu tak, aby mógł być prowadzony również pod nieobecność astronautów w księżycowych, niesprzyjających warunkach.
Po co astronautom paliwo na Księżycu? Dlaczego nie można zabrać go z Ziemi?
Obecnie załogowe misje na Księżyc planują zarówno Amerykanie, jak i Chińczycy. Obie nacje chcą w przyszłości zbudować również stałe bazy na Srebrnym Globie. Teoretycznie będzie można wykorzystać je nie tylko do ciągłej obecności człowieka poza Ziemią, ale również jako bazy wypadowe na inne obiekty Układu Słonecznego, przede wszystkim Marsa (w bliższej przyszłości taką rolę ma pełnić wokółksiężycowa stacja kosmiczna Lunar Gateway).
Wysłanie statku kosmicznego z Księżyca na czwartą od Słońca planetę wymaga znacznie mniej energii niż w przypadku startu z Ziemi (z powodu braku atmosfery i sześciokrotnie słabszego ciążenia na Srebrnym Globie), ale wciąż potrzebo do tego znacznych zapasów paliwa. A to możemy przetransportować z Ziemi lub wyprodukować na miejscu.
Oczywiście ta pierwsza opcja jest wysoce nieekonomiczna, bo każdy start ciężkich rakiet nośnych sam pochłania gigantyczne ilości paliwa, dlatego badacze od lat szukają sposobów na efektywną produkcję paliwa rakietowego poza naszą planetą. Eksperyment chińskich uczonych daje nadzieję na to, że za jakiś czas będzie to możliwe.
Wyniki badania opublikowano w "National Science Review".
