Vesmírné agentury i lidová představivost již po desetiletí předkládají myšlenku využití Měsíce jako základny pro rozsáhlý výzkum vesmíru. Překážkou pro uskutečnění takové základny však byla nutnost zajistit pro její obyvatele dostatečné zdroje, zejména vodu. Až dosud.
Tým vědců pod vedením Lu Wanga vyvinul technologii, která by mohla lidem pomoci přežít na Měsíci. Ve studii publikované v časopise Cell Press‘ Joule Wangův tým extrahoval vodu z měsíční půdy a použil ji k přeměně oxidu uhličitého na kyslík a chemické palivo, což by mohlo otevřít nové dveře pro budoucí průzkum hlubokého vesmíru, protože by se snížila potřeba dopravovat základní zdroje, jako je voda a palivo, ze Země.
„Nikdy jsme si plně nedokázali představit kouzlo měsíční půdy,” vysvětluje Wang. „Největším překvapením pro nás byl hmatatelný úspěch tohoto integrovaného přístupu. Jednokroková integrace lunární extrakce H₂O a fototermální katalýzy CO₂ by mohla zvýšit účinnost využití energie a snížit náklady a složitost vývoje infrastruktury.”
Jak vyřešit nedostatek vody na Měsíci
Podle studie stojí doprava jednoho litru vody na Měsíc přibližně 20 000 eur, takže mezi pitím, hygienou a vařením může astronaut spotřebovat nejméně pět litrů denně, což by znamenalo přibližně 100 000 eur pro jednoho samotného astronauta a jeho první den na selenitové půdě.
Vzorky půdy analyzované při misi Chang’E-5 poskytují důkazy o přítomnosti vody na povrchu Měsíce, což by podle Wanga mohlo průzkumníkům umožnit využívat přírodní zdroje Měsíce pro uspokojení svých potřeb a vyhnout se tak složité a nákladné logistice.
Související článek
Dříve vyvinuté strategie získávání vody z měsíční půdy však zahrnovaly několik energeticky náročných kroků a neumožňovaly odbourávání CO2 pro pohonné hmoty nebo jiné základní využití. K překonání této překážky vyvinul Wangův tým technologii, která by získávala vodu z měsíční půdy a využívala ji přímo k přeměně CO2 vydechovaného astronauty na oxid uhelnatý (CO) a plynný vodík, které by pak mohly být použity k výrobě paliva a kyslíku pro dýchání astronautů.
Technologický pokrok
Nová technologie toho dosahuje pomocí nové fototermální strategie, která přeměňuje sluneční světlo na teplo. Vědci tuto technologii testovali na vzorcích měsíční půdy odebraných během mise Chang’E, jakož i na simulovaných měsíčních vzorcích a reaktoru naplněném plynem CO2, který k pohonu fototermálního procesu využíval systém koncentrace světla.
Tým použil ilmenit, těžký černý minerál a jedno z několika uváděných ložisek vody v měsíční půdě, k měření fototermické aktivity a analýze mechanismů procesu. Navzdory úspěchu této technologie v laboratoři představuje extrémní měsíční prostředí podle Wanga stále výzvy, které budou komplikovat její využití na Měsíci, včetně drastických teplotních výkyvů, intenzivního záření a nízké gravitace.
Měsíční půda v přirozeném prostředí navíc nemá jednotné složení, takže její vlastnosti nejsou konzistentní, zatímco CO2 z výdechů astronautů nemusí stačit na to, aby poskytl základ pro veškerou potřebnou vodu, palivo a kyslík. Překážkou zůstávají také technologická omezení, protože současný výkon katalyzátorů stále nestačí k plnému udržení lidského života v mimozemském prostředí.
„Překonání těchto technických překážek a s tím spojených značných nákladů na vývoj, nasazení a provoz bude mít zásadní význam pro dosažení udržitelného využívání měsíční vody a průzkumu vesmíru,“ uzavírá Wang.
Nejde jen o vědu
Kromě technických výzev jsou s využíváním měsíčních zdrojů spojeny i etické a politické otázky. Mezinárodní společenství stále diskutuje o tom, jak regulovat těžbu zdrojů na nebeských tělesech, což je otázka, která by mohla mít významné důsledky pro budoucí vesmírné mise. Zákon o vesmíru přijatý v roce 1967 uvádí, že vesmír včetně Měsíce je dědictvím celého lidstva, což vyvolává otázky týkající se vlastnictví a využívání vesmírných zdrojů.
Souběžně s tím NASA a další kosmické agentury pracují na projektech, jako je program Artemis, jehož cílem je zajistit udržitelnou přítomnost člověka na Měsíci do konce roku 2020. Tento program by mohl těžit z technologií, jako je ta, kterou vyvinul Wangův tým, a která by pomohla snížit náklady a závislost na pozemských dodávkách, což by umožnilo rozsáhlejší a dlouhodobější průzkum vesmíru.
Pokrok ve využívání zdrojů in situ (ISRU) má zásadní význam nejen pro Měsíc, ale vytváří také základy pro budoucí mise na Mars a dále. Schopnost těžit a využívat místní zdroje by mohla být klíčem k přežití lidstva na jiných planetách a otevřít lidstvu nové hranice v rozlehlém vesmíru.