Лунная вода

Специалисты из Китайской академии наук провели серию экспериментов с лунным грунтом, который был доставлен на Землю в рамках миссии Chang’e-5. В исследовании, которое опубликовано в журнале The Innovation, авторы показывают, как из лунного реголита можно добывать воду, пригодную для питья.

Сразу несколько стран готовятся в 2030-х годах создать базы в районе Южного полюса Луны. Доставлять туда воду будет достаточно проблематично. Поэтому ученые работают над технологиями, которые позволили бы использовать существующие на поверхности спутника Земли воду. Задача осложняется тем, что в значительной степени вода находится в лунном грунте в связанном химически виде. А запасы водяного льда, которые находятся в затененных участках кратеров на Луне, тоже перемешаны с лунной пылью. Поэтому в любом случае необходимо разработать систему добычи.

Изучая лунный грунт, доставленный миссией Chang’e-5, ученые обратили внимание, что концентрация воды в виде гидроксильной группы OH в нем очень низкая и колеблется от 0,0001% до 0,02%. Анализ химического состава реголита выявил, что больше всего воды можно добыть из ильменита. Это соединение оксида титана с железом. Это связано с особой структурой кристаллической решетки, в которой может фиксироваться и удерживаться водород.

Такое свойство материала ученые и решили использовать. Они нагрели материал до 930 градусов Цельсия. При этом ильменит превращался в железо, и в нем образовывались пузырьки чистой воды. Интересно, что для нагрева ученые использовали систему вогнутых зеркал, что предлагается делать и в лунных условиях, возможно, с привлечение энергии, добытой с помощью солнечных батарей.

С помощью этой технологии удалось собирать от 51 до 76 миллиграммов воды на грамм лунного грунта. На каждую тонну переработанного реголита приходится около 50 литров воды. Это значительно больше, чем можно добыть с помощью методов, предполагающих выделение жидкости из гидроксильных групп.

Авторы работы предлагают пойти дальше и использовать подобную же технологию уже для выделения кислорода и водорода. Отдельно их можно применять в качестве топлива для ракет, стартующих с Луны. Таким образом, система позволит обеспечивать будущих обитателей лунных баз главными ресурсами для развития инфраструктуры и расширения исследований.