L’anno scorso, uno strumento del rover Perseverance della NASA su Marte ha ricavato ossigeno dall’atmosfera di anidride carbonica del Pianeta Rosso. Eseguito dal Moxie, il Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment, l’esperimento ha consolidato le speranze per le missioni nello spazio profondo. Le future missioni umane sulla Luna o Marte potrebbero essere equipaggiate con versioni migliorate del Moxie invece di trasportare ossigeno dalla Terra per sostenerle.
Moxie è alimentato da una batteria nucleare a bordo.
“Nel prossimo futuro, vedremo l’industria dei voli spaziali con equipaggio svilupparsi rapidamente“, ha affermato Yingfang Yao, scienziato dei materiali presso l’Università di Nanchino. “E la sopravvivenza a lungo termine sulla Luna sarà un punto di svolta nell’esplorazione dello spazio profondo con equipaggio”.
“Proprio come accadde nel 1600, quando centinaia di navi iniziarono ad esplorare gli oceani, entreremo in un'”Era dello spazio”. Ma se vorremo effettuare esplorazioni su larga scala di mondi extraterrestri, dovremo pensare a modi intelligenti per ridurre il carico utile, il che significa fare affidamento sul minor numero possibile di rifornimenti dalla Terra e utilizzare invece risorse locali, sulla Luna, su Marte e altrove“, ha continuato.
Yao e Zhigang Zou, un altro scienziato dei materiali dell’Università di Nanchino, studiano per capire se le risorse lunari potranno essere utilizzate per facilitare l’esplorazione umana sulla Luna e oltre. Hanno pubblicato uno studio sulla rivista Joule, riportando che il suolo lunare contiene composti attivi che possono convertire l’anidride carbonica in ossigeno e combustibili.
Cosa ci riserva la luna?
Non c’è aria da respirare sulla Luna. Tuttavia, nell’atmosfera lunare sono stati rilevati diversi elementi come argon-40, elio-4, ossigeno, metano, azoto, monossido di carbonio e anidride carbonica.
Mentre gli spettrometri terrestri hanno rilevato sodio e potassio, il Lunar Prospector Orbiter ha trovato isotopi radioattivi di radon e polonio. Nel 2012, il Lunar Reconnaissance Orbiter ha rilevato l’elio.
Inoltre, Gli strati di regolite in superficie comprendono meteoriti, particelle solari e bombardamenti di raggi cosmici. E gli strati superficiali esposti contengono materiale solare come gas rari ed altri elementi trasportati dal vento solare.
Nelle rocce lunari, l’ossigeno è l’elemento chimico più abbondante.
Utilizzo delle risorse lunari in situ, un’eccellente opportunità per supportare le missioni con equipaggio
Qui, Yao e Zou sperano di progettare un sistema che utilizzi il suolo lunare e la radiazione solare, le due risorse più abbondanti sulla luna. Il loro team ha analizzato il suolo lunare riportato dalla navicella spaziale cinese Chang’e 5 e ha scoperto che il campione conteneva composti come sostanze ricche di ferro e titanio che potrebbero fungere da catalizzatore per creare i prodotti desiderati come l’ossigeno utilizzando la luce solare e l’anidride carbonica.
La strategia proposta? “Fotosintesi extraterrestre“.
Il sistema utilizzerebbe il suolo lunare per elettrolizzare acqua estratta dalla Luna e negli scarichi respiratori degli astronauti in ossigeno e idrogeno alimentati dalla luce solare. L’anidride carbonica esalata dagli abitanti della Luna verrebbe raccolta e combinata con l’idrogeno ricavato dall’elettrolisi dell’acqua durante un processo di idrogenazione catalizzato dal suolo lunare.
Questo processo genera idrocarburi come il metano che potrebbero essere utilizzati come combustibile.
La sopravvivenza extraterrestre è vicina
Secondo i ricercatori, la strategia non utilizza energia esterna ma luce solare per produrre acqua, ossigeno e carburante, prodotti essenziali che potrebbero sostenere la vita su una base lunare.
Il team sta attualmente cercando un’opportunità per testare il sistema nello spazio, cosa che probabilmente avverrà con le future missioni lunari cinesi con equipaggio. “Utilizziamo risorse ambientali in situ per ridurre al minimo il carico utile dei razzi e la nostra strategia fornisce uno scenario per un ambiente di vita extraterrestre sostenibile e conveniente“, ha affermato Yao.
Sebbene l’efficienza catalitica del suolo lunare sia inferiore a quella dei catalizzatori disponibili sulla Terra, il team sta testando diversi approcci per migliorare il progetto, come la fusione del suolo lunare in un materiale nanostrutturato ad alta entropia, che è un catalizzatore migliore, ha affermato Yao.
Il suolo lunare o le componenti estratte dal suolo lunare potranno ridurre sostanzialmente il carico e il costo di un veicolo spaziale, migliorando così la fattibilità e la durata della sopravvivenza umana con un’elevata efficienza economica, dando grandi speranze a future missioni con equipaggio.
