Революция в освоении Луны: фототермальный катализ лунного грунта

17 июля 2025 09:50, Татьяна Кондакова, Главные новости, 👁 128

Учёные из Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне разработали уникальную методику, которая способна радикально преобразить обеспечение будущих лунных миссий питьевой водой, кислородом и компонентами топлива. Используя фототермальный катализ, они научились извлекать влагу из реголита и сразу же превращать углекислый газ в чистый кислород и синтетические прекурсоры топлива. В одном технологическом цикле достигается комбинированное действие двух процессов, что повышает общий КПД до 25–30 % и сокращает энергетические затраты почти вдвое. По оценкам специалистов, доставка одного галлона воды с Земли обходится приблизительно в 83 000 USD, а среднесуточная потребность астронавта составляет около четырёх галлонов. Новая методика обещает свести эти расходы к минимуму и обеспечить длительное автономное пребывание на поверхности спутника.

Как проходит фототермальный катализ

Основная идея заключается в концентрировании солнечного излучения на тонком слое лунного реголита и достижении температур 600–800 °C, достаточных для запуска каталитических реакций. Процесс состоит из трёх этапов:

Подготовка порошка реголита с помощью лёгкого дробления и просева до фракции 50–100 мкм.
Фототермический нагрев концентратором линз солнечного света, который нагревает катализатор (оксид меди) в контакте с реголитом.
Разложение летучих соединений и выделение воды, которая конденсируется в герметичном модуле, а диоксид углерода направляется на второй реактор для получения кислорода.

Преимущества для лунных экспедиций

Существенное снижение затрат за счёт отказа от частых поставок с Земли.
Возможность генерировать кислород для дыхания и окислитель для ракетного двигателя.
Гибкость масштабирования модулей под разные объёмы работ.
Экологическая безопасность: отсутствует химическое загрязнение окружающей среды.
Интеграция в гибридные системы жизнеобеспечения и энергохранения.

Основные вызовы и ограничения

Экстремальные перепады температур от –180 °C до +120 °C могут разрушать материалы.
Высокий уровень космической радиации (до 200 mSv/год) ускоряет усталость сплавов.
Слабая лунная гравитация влияет на отвод газа и конденсацию влаги.
Нестабильный химический состав реголита (различие минералов и металлосодержащих включений).
Ограниченные объёмы CO₂: процесс требует подзарядки диоксидом углерода из жизнеобеспечения экипажа.

Перспективы освоения и дальнейшие исследования

Авторы считают, что оптимизация катализатора и усовершенствование систем концентрирования солнечного света позволят достичь полной энергетической независимости лунных баз. Предстоящие эксперименты в условиях вакуума и микрогравитации помогут адаптировать технологию к суровым реалиям спутника. В долгосрочной перспективе подобные решения станут ключом к созданию устойчивых поселений не только на Луне, но и на Марсе, прокладывая путь к глубинному освоению Солнечной системы.