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Les scientifiques sortent des échantillons de sol lunaire de Chang'e-5 de la boîte à gants. De gauche à droite : le chercheur associé Xu Wei, le doctorant Chen Xiao, le chercheur Wang Junqiang, le chercheur Huo Juntao et le Dr Chen Guoxin.

Des scientifiques chinois ont proposé une nouvelle méthode permettant d'obtenir de grandes quantités d'eau sur la Lune, qui devrait fournir une base de conception importante pour la construction de futures stations de recherche scientifique et de stations spatiales lunaires.

Dans l'après-midi du 22 août, heure de Pékin, l'article concerné a été publié en ligne dans la revue universitaire internationale « The Innovation ». Le titre est « Production massive d'eau à partir de l'ilménite lunaire par réaction avec l'hydrogène endogène ».

La recherche a été menée par l'équipe de recherche sur les propriétés fonctionnelles magnétoélectriques des alliages amorphes de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences (ci-après dénommé « Institut des matériaux de Ningbo »), en collaboration avec l'Institut de physique, Académie chinoise de Sciences (ci-après dénommé « Institut de physique ») et l'expérience Qian Xuesen de la Cinquième Académie des sciences aérospatiales. Elle a été réalisée par des équipes de recherche scientifique comprenant le laboratoire, le laboratoire des matériaux du lac Songshan, l'Institut de technologie de Harbin et l'Université de Nanjing.

L'article susmentionné proposait une nouvelle méthode de production d'eau basée sur des réactions redox à haute température en étudiant la teneur en hydrogène de différents minéraux du sol lunaire de Chang'e-5.

Grâce à l'analyse par diverses techniques expérimentales telles que la microscopie électronique à haute résolution et la spectroscopie de perte d'énergie électronique, l'équipe de recherche a confirmé qu'environ 51 à 76 mg d'eau (soit 5,1 % à 7,6 %) peuvent être produits dans 1 gramme de sol lunaire.

Calculez ceci,Une tonne de sol lunaire sera capable de produire environ 51 à 76 kilogrammes d'eau, ce qui équivaut à plus de 100 bouteilles de 500 ml d'eau en bouteille, ce qui peut essentiellement répondre à la consommation quotidienne d'eau potable de 50 personnes.

L’eau est une ressource clé pour la construction de stations de recherche scientifique lunaire et les futurs voyages interstellaires vers la Lune, garantissant ainsi la survie humaine.

Après trois années de recherches approfondies et de vérifications répétées, les chercheurs ont découvert que les minéraux du sol lunaire ont stocké une grande quantité d'hydrogène grâce à des centaines de millions d'années d'irradiation par le vent solaire. Après avoir été chauffé à des températures élevées, l’hydrogène subira une réaction redox avec les oxydes de fer contenus dans le minéral pour générer du fer élémentaire et une grande quantité d’eau.

Lorsqu'il est chauffé au-dessus de 1 000°C, le sol lunaire fondra et l'eau générée par la réaction sera libérée sous forme de vapeur d'eau.

Des simulations informatiques montrent qu'il existe des pores nanoscopiques dans l'ilménite du régolithe lunaire, qui peuvent absorber et stocker de grandes quantités d'atomes d'hydrogène provenant du vent solaire. Chaque molécule d'ilménite (FeTiO3) peut absorber 4 atomes d'hydrogène, ce qui en fait un véritable « réservoir » lunaire.

Les chercheurs ont également découvert grâce à des expériences que l’irradiation électronique peut réduire la température de réaction entre l’hydrogène et l’oxyde de fer, et que la température de production d’eau peut être réduite de 600°C à 200°C.

Le processus de formation de l'eau et du fer élémentaire pendant le processus de chauffage du sol lunaire et la comparaison de la teneur en eau de divers minéraux majeurs. A. Modifications de l'état de valence des éléments de fer dans le sol lunaire pendant le processus de chauffage ; B. Comparaison de la teneur en hydrogène des principaux minéraux du sol lunaire. L'illustration montre la teneur globale pondérée en hydrogène en tenant compte de la teneur en minéraux du sol lunaire. sol lunaire ; C. Chauffage de l'ilménite dans le sol lunaire. Cette dernière image au microscope électronique à transmission D et E sont des images agrandies de bulles d'eau et de fer élémentaire pendant le processus de chauffage de l'ilménite du régolithe lunaire, et les deux ont une relation associée.

Sur la base des résultats de recherche ci-dessus, l'équipe de recherche scientifique a proposé une stratégie réalisable pour l'exploitation minière in situ et l'utilisation des ressources en eau lunaires : (1) Tout d'abord, concentrer la lumière du soleil à travers un miroir concave ou une lentille de Fresnel pour chauffer le sol lunaire jusqu'à ce qu'il fonde. Pendant le processus de chauffage, le sol lunaire réagira avec l’hydrogène injecté par le vent solaire pour produire de l’eau, du fer élémentaire et du verre céramique. (2) La vapeur d'eau générée est condensée en eau, puis collectée et stockée dans un réservoir d'eau, qui peut répondre aux besoins en eau potable des humains et de divers animaux et plantes sur la lune. (3) L'oxygène et l'hydrogène peuvent être produits par décomposition électrolytique de l'eau. L'oxygène peut être respiré par les humains et l'hydrogène peut être utilisé comme énergie. (4) Le fer peut être utilisé pour fabriquer des aimants permanents et des matériaux magnétiques doux, fournir des matières premières pour les appareils électroniques de puissance et peut également être utilisé comme matériaux de construction. (5) Le sol lunaire en fusion peut également être transformé enBriques à structure à tenons et mortaises, utilisées dans la construction des bâtiments de la base lunaire.Cette stratégie fournira une base de conception importante pour la construction de futures stations de recherche scientifique lunaire et de stations spatiales, et devrait lancer des équipements de vérification lors de la prochaine mission d'exploration lunaire Chang'e pour compléter une confirmation supplémentaire.

Schéma : Stratégie d'exploitation minière et d'utilisation in situ pour collecter l'eau lunaire en chauffant le sol lunaire.

Les chercheurs Huo Juntao et Wang Junqiang de l'Institut des matériaux de Ningbo et le chercheur Bai Haiyang de l'Institut de physique sont les auteurs correspondants du document de recherche susmentionné, les étudiants en doctorat Chen Xiao et Yang Shiyu, le Dr Chen Guoxin et le chercheur associé. Xu Wei de l'Institut des matériaux de Ningbo est le co-premier auteur de l'article. L'Institut des matériaux de Ningbo est le co-premier auteur de la première unité de réalisation et de la première unité de communication.