Planovi za istraživanje Meseca doveli su do razvoja jedinstvene metode za proizvodnju vode iz vodonika na Mesecu.

Kina i Državna korporacija za svemirske aktivnosti (Roscosmos), ruska državna korporacija odgovorna za svemirske letove, programe kosmonauta i istraživanje vazduhoplovstva, najavili su planove za izgradnju Međunarodne lunarne istraživačke stanice (ILRSP).

Izgradnja trajne baze u južnoj polarnoj regiji Meseca započeće isporukom prvih površinskih elemenata do 2030. godine. Očekuje se da će aktivnosti trajati do oko 2040. godine.

ILRSP baza navodno će biti konkurent NASA-inom Artemis programu, koji uključuje izgradnju Lunar Gateway u orbiti oko Meseca i različite površinske elemente Artemis Base Camp-a.

Međutim, osim troškova izgradnje ovih objekata, mnoge značajne izazove treba da reše svemirske agencije koje su uključene.

Na primer, posade koje će raditi na lunarnoj površini tokom dužih perioda će zahtevati redovne isporuke zaliha. Dok se Međunarodna svemirska stanica može lako snabdeti u samo nekoliko sati, slanje letelica sa zalihama na Mesec će trajati najmanje tri dana.

Zbog dužeg vremena isporuke zaliha, NASA i druge svemirske agencije rade na metodama za prikupljanje resursa direktno iz lunarne sredine kroz proces poznat kao In-Situ Resource Utilization (ISRU).

Prema nedavno objavljenom radu, istraživački tim Kineske akademije nauka (CAS) otkrio je novu metodu za proizvodnju ogromnih količina vode kroz reakciju između lunarne regolite i endogenog vodonika.

Istraživanje je sprovedeno pod vođstvom profesora Wang Junqianga i njegovog tima iz Ključne laboratorije za magnetske materijale i uređaje Instituta za materijale i tehnologiju Ningbo (NIMTE) Kineske akademije nauka.

Rad je objavljen u kineskom časopisu *The Innovation* i nosi naslov "Massive Water Production from Lunar Ilmenite through Reaction with Endogenous Hydrogen."

Već je potvrđena prisutnost vode na Mesecu

Od kada su Apollo misije donele uzorke lunarnih stena i tla na Zemlju radi analize, istraživači su potvrdili da na Mesecu postoji obilje vode.

Ove nalaze su potvrdile nekoliko robotskih misija za vraćanje uzoraka, uključujući kinesku misiju Chang’e-5. Međutim, veći deo ove vode se sastoji od hidroksila (OH) koji se formira zbog interakcije solarnog vetra (ionizovani vodonik) i elementarnog kiseonika u regolitu.

Takođe, istraživači su izvestili da voda u obliku leda može biti pronađena u trajno zasenjenim regijama (PSR). PSR uključuju mnoge krtere koji prekrivaju Basin South Pole-Aitken.

Međutim, lunarni regolit sadrži vrlo malo hidroksila koji se može pretvoriti u vodu, u rasponu od 0,0001 procenta do 0,02 procenta.

Ledene oblasti pronađene u kraterima su takođe pomešane sa kamenim materijalom, ili regolitom, formirajući slojeve koji dosežu ispod površine. Ovo otežava ekstrakciju bez obzira na izvor vode.

Nakon što su naučnici proučili uzorke vraćene misijom Chang'e-5, tim pod vođstvom Wanga otkrio je da najveće koncentracije vode sadrže ilmenit (FeTiO3), mineral titanijum-železo oksida prisutan u lunarnoj regoliti.

Istraživači su objasnili da je to zbog "njegove jedinstvene rešetkaste strukture sa sub-nano-metrskim tunelima."

Nakon toga, istraživači su sproveli nekoliko eksperimenta zagrevanja na licu mesta koji su otkrili kako se vodonik u lunarnim mineralima može koristiti za proizvodnju vode na Mesecu.

Nalazi su pokazali da se proces sastoji od zagrevanja lunarne regolite na temperature iznad 1.200 K (~930 C; 1700 F) sa konkavnim ogledalima. Ovo je rezultiralo formiranjem kristala gvožđa i mehurića vode u materijalu, pri čemu je voda oslobađana kao vodena para.

Hemijski proces je izražen matematički kao FeO/Fe2O3 + H –> Fe + H2O.

Rezultantna vodena para se zatim prikuplja u brzini od 51 do 76 mg vode za svaki gram lunarne zemlje. To znači da može proizvesti 50 litara (13,2 galona) vode za svaku tonu obrađene regolite, što stručnjaci sugerišu kao dovoljno vode za najmanje 50 ljudi dnevno.

U svom radu, istraživački tim je izvestio da je "ova količina oko 10.000 puta veća od prirodno prisutnog hidroksila (OH) i H2O na Mesecu."

Pored pijaće vode, nedavno otkriveni proces bi mogao pružiti neophodnu vodu za navodnjavanje za uzgajanje useva na Mesecu, još jedan važan zadatak za buduće lunarne naseljenike koji će pomoći u smanjenju njihove zavisnosti od Zemlje.

Ovaj isti proces se takođe može koristiti za hemijsku separaciju vodonika i kiseonika iz regolite, koji se zatim mogu pretvoriti u pogonsko gorivo, poput tečnog vodonika (LH2) i tečnog kiseonika (LOX), ili se koristiti kao gorivo i za održavanje zaliha disajnog kiseonika za astronaute.

Metod može ponuditi još jednu prednost jer se gotovo u potpunosti pokreće fokusiranim sunčevim svetlom, što znači da solarni paneli mogu pružiti dodatnu energiju koja pokreće proces zadržavanja.

Međutim, postoji jedan ograničavajući faktor u procesu: biće moguć samo tokom lunarnog dana u južnoj polarnoj regiji, gde NASA i druge svemirske agencije planiraju da izgrade svoje baze. Ovo znači da bi objekat mogao raditi dva tjedna neprekidno, a zatim uslediti dva tjedna zastoja u proizvodnji.

Stručnjaci sugerišu da bi se ovaj problem mogao rešiti postavljanjem objekata za preradu van polarnih regija ili stvaranjem niza strateški postavljenih solarnih ogledala ili satelita koji mogu usmeriti svetlost ka južnoj polarnoj regiji.

Metod za proizvodnju vode takođe može potencijalno biti korišćen za prikupljanje vode na Mesecu na ekonomičan način u poređenju sa zagrevanjem regolite u industrijskim pećima i može se kombinovati sa ekstrakcijom i obradom leda kako bi se osiguralo da buduće naseljenike imaju pristup dovoljnoj količini vode.