Water en zuurstof geproduceerd uit maangrond

Onderzoek naar permanent leven op de maan heeft een nieuwe concrete stap gezet: wetenschappers zijn erin geslaagd water uit de maanbodem te halen. Dit proces gebeurt uitsluitend met behulp van zonlicht.

Deze methode, ontwikkeld door onderzoekers van de Chinese Universiteit van Hongkong in Shenzhen, heeft de potentie om de noodzaak om water en brandstof vanaf de aarde te transporteren voor ruimtemissies te verminderen. Het resulterende water kan niet alleen worden gebruikt als drinkwater, maar ook voor essentiële doeleinden zoals zuurstofproductie en raketbrandstof. Het transporteren van water naar de ruimte is echter vrij duur: het transporteren van ongeveer vier liter water vanaf de aarde kost $ 83.000. Bovendien, aangezien de gemiddelde dagelijkse waterbehoefte van een astronaut ongeveer 15 liter bedraagt, lopen deze kosten snel op. Als er dus langdurige missies naar de maan of een doorvoerbasis voor verder weg gelegen bestemmingen zoals Mars worden overwogen, is het gebruik van lokale bronnen niet langer een optie, maar een noodzaak.

Volgens een rapport in Chip richt het onderzoek zich op het grijze, poederachtige oppervlaktemateriaal dat bekendstaat als maangrond, ook wel "regoliet" genoemd. Monsters verzameld door de Chinese Chang'e-5-missie hebben aangetoond dat deze grond functioneler is dan eerder werd gedacht. Sommige mineralen, zoals ilmeniet, bevatten niet alleen componenten die in water voorkomen, maar kunnen ook gunstige chemische reacties op gang brengen bij verhitting.

Eerdere methoden om dit water te winnen, vereisten doorgaans veel energie en maakten gebruik van complexe systemen. De nieuw ontwikkelde techniek vereenvoudigt het proces echter door de energie rechtstreeks van de zon te halen. Deze methode, "fotothermische katalyse" genaamd, verwarmt de maanbodem met zonlicht om het water te verdampen. De resulterende waterdamp kan vervolgens worden gescheiden in verschillende componenten, zoals zuurstof, waterstof en koolmonoxide, door te reageren met kooldioxide. Elk van deze componenten is van onschatbare waarde voor ruimtemissies.

Er is mogelijk geen behoefte aan versterkingen van de aarde

Als deze technologie breed toepasbaar wordt, hebben astronauten die op het maanoppervlak opereren mogelijk geen constante toevoer van water, lucht of brandstof van de aarde nodig. Dit systeem zou zelfs de ontwikkeling van een primitief fotosynthetisch mechanisme op de maan mogelijk kunnen maken. Dit zou een gesloten cyclus kunnen creëren, vergelijkbaar met planten, waarbij koolstofdioxide en water met behulp van zonlicht worden omgezet in de bouwstenen die nodig zijn voor leven.

Het onderzoeksteam voorziet dat de koolstofdioxide die astronauten 's nachts uitademen, kan worden ingevroren en bij lage temperaturen kan worden opgevangen, om de volgende dag te worden gebruikt in reactoren op zonne-energie. Dit zou een continue productie van zuurstof en brandstof mogelijk maken. Het gebruik van dit systeem onder maanomstandigheden is echter een uitdaging. De bodemsamenstelling varieert van regio tot regio en de temperaturen kunnen 's nachts dalen tot -173 °C en overdag oplopen tot wel 121 °C. De koolstofdioxidebehoefte van het systeem wordt echter niet alleen gedekt door de ademhaling van de astronauten. Daarom kunnen aanvullende koolstofbronnen, zoals droogijs, nodig zijn.

Hoewel de laboratoriumresultaten tot nu toe veelbelovend zijn, zijn de hoeveelheden die het huidige systeem produceert nog niet voldoende om menselijk leven in stand te houden. De onderzoekers stellen dat reactorontwerpen moeten worden aangepast aan de omstandigheden op de maan, dat de prestaties van de katalysator moeten worden verbeterd en dat het thermisch beheer efficiënter moet worden gemaakt.