berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Para ilmuwan mengambil sampel tanah bulan Chang'e-5 dari kotak sarung tangan. Dari kiri ke kanan: Peneliti Madya Xu Wei, mahasiswa PhD Chen Xiao, Peneliti Wang Junqiang, Peneliti Huo Juntao, dan Dr. Chen Guoxin

Ilmuwan Tiongkok telah mengusulkan metode baru untuk memperoleh air dalam jumlah besar di bulan, yang diharapkan dapat memberikan dasar desain penting untuk pembangunan stasiun penelitian ilmiah bulan dan stasiun luar angkasa di masa depan.

Pada sore hari tanggal 22 Agustus waktu Beijing, makalah terkait dipublikasikan secara online di jurnal akademik internasional "The Innovation". Judulnya adalah “Produksi Air Secara Masif dari Lunar Ilmenite melalui Reaksi dengan Hidrogen Endogen”.

Penelitian ini dilakukan oleh tim peneliti sifat fungsional magnetoelektrik paduan amorf dari Institut Teknologi dan Rekayasa Material Ningbo, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok (selanjutnya disebut sebagai "Institut Material Ningbo"), bekerja sama dengan Institut Fisika, Akademi Sains Tiongkok. Sains (selanjutnya disebut "Institut Fisika"), dan Eksperimen Qian Xuesen dari Akademi Ilmu Dirgantara Kelima Itu diselesaikan oleh tim peneliti ilmiah termasuk laboratorium, Laboratorium Bahan Danau Songshan, Institut Teknologi Harbin dan Universitas Nanjing.

Makalah tersebut mengusulkan metode baru untuk memproduksi air berdasarkan reaksi redoks suhu tinggi dengan mempelajari kandungan hidrogen dalam berbagai mineral di tanah bulan Chang'e-5.

Melalui analisis berbagai teknik eksperimental seperti mikroskop elektron resolusi tinggi dan spektroskopi kehilangan energi elektron, tim peneliti memastikan bahwa sekitar 51-76 mg air (yaitu 5,1%-7,6%) dapat diproduksi dalam 1 gram tanah bulan.

Dihitung berdasarkan ini,Satu ton tanah bulan akan mampu menghasilkan sekitar 51-76 kilogram air, setara dengan lebih dari 100 botol air kemasan berukuran 500 ml, yang pada dasarnya dapat memenuhi konsumsi air minum harian 50 orang.

Air adalah sumber daya utama untuk pembangunan stasiun penelitian ilmiah bulan dan perjalanan antarbintang ke bulan di masa depan, sehingga menjamin kelangsungan hidup manusia.

Setelah tiga tahun melakukan penelitian mendalam dan verifikasi berulang kali, para peneliti menemukan bahwa mineral tanah bulan telah menyimpan sejumlah besar hidrogen akibat penyinaran angin matahari selama ratusan juta tahun. Setelah dipanaskan hingga suhu tinggi, hidrogen akan mengalami reaksi redoks dengan oksida besi dalam mineral untuk menghasilkan unsur besi dan air dalam jumlah besar.

Jika dipanaskan hingga di atas 1000°C, tanah bulan akan meleleh dan air yang dihasilkan dari reaksi tersebut akan dilepaskan dalam bentuk uap air.

Simulasi komputasi menunjukkan bahwa terdapat pori-pori berukuran nanometer di regolith ilmenite bulan, yang dapat menyerap dan menyimpan atom hidrogen dalam jumlah besar dari angin matahari. Setiap molekul ilmenit (FeTiO3) dapat menyerap 4 atom hidrogen, menjadikannya "reservoir" bulan yang sesungguhnya.

Para peneliti juga menemukan melalui percobaan bahwa iradiasi elektron dapat menurunkan suhu reaksi antara hidrogen dan oksida besi, dan suhu produksi air dapat diturunkan dari 600°C menjadi 200°C.

Proses pembentukan air dan unsur besi selama proses pemanasan tanah bulan dan perbandingan kandungan air berbagai mineral utama. A. Perubahan keadaan valensi unsur besi di tanah bulan selama proses pemanasan; B. Perbandingan kandungan hidrogen mineral utama di tanah bulan. Ilustrasi menunjukkan kandungan hidrogen tertimbang secara keseluruhan dengan mempertimbangkan kandungan mineral di dalamnya tanah bulan; C. Pemanasan ilmenit di tanah bulan Gambar mikroskop elektron transmisi terakhir; D dan E adalah gambar yang diperbesar dari gelembung air dan unsur besi selama proses pemanasan ilmenit regolit bulan, dan keduanya memiliki hubungan yang terkait.

Berdasarkan hasil penelitian di atas, tim peneliti ilmiah mengusulkan strategi yang layak untuk penambangan in-situ dan pemanfaatan sumber daya air bulan: (1) Pertama, fokuskan sinar matahari melalui cermin cekung atau lensa Fresnel untuk memanaskan tanah bulan hingga mencair. Selama proses pemanasan, tanah bulan akan bereaksi dengan hidrogen yang disuntikkan dari angin matahari untuk menghasilkan air, unsur besi, dan kaca keramik. (2) Uap air yang dihasilkan dikondensasi menjadi air dan dikumpulkan serta disimpan dalam tangki air, yang dapat memenuhi kebutuhan air minum manusia serta berbagai hewan dan tumbuhan di bulan. (3) Oksigen dan hidrogen dapat dihasilkan melalui dekomposisi elektrolitik air. Oksigen dapat dihirup oleh manusia, dan hidrogen dapat digunakan sebagai energi. (4) Besi dapat digunakan untuk membuat magnet permanen dan bahan magnet lunak, menyediakan bahan baku perangkat elektronika daya, dan juga dapat digunakan sebagai bahan bangunan. (5) Tanah bulan yang cair juga bisa dibuatBatu bata dengan struktur tanggam dan duri, digunakan dalam konstruksi bangunan dasar bulan.Strategi ini akan memberikan dasar desain yang penting untuk pembangunan stasiun penelitian ilmiah bulan dan stasiun luar angkasa di masa depan, dan diharapkan dapat meluncurkan peralatan verifikasi dalam misi eksplorasi bulan Chang'e berikutnya untuk menyelesaikan konfirmasi lebih lanjut.

Skema: Strategi penambangan dan pemanfaatan di tempat untuk mengumpulkan air bulan dengan memanaskan tanah bulan.

Peneliti Huo Juntao dan Wang Junqiang dari Institut Material Ningbo dan Peneliti Bai Haiyang dari Institut Fisika adalah penulis terkait dari makalah penelitian tersebut di atas, mahasiswa Ph.D Xu Wei dari Institut Material Ningbo adalah rekan penulis pertama makalah ini. Institut Material Ningbo adalah unit penyelesaian pertama dan unit komunikasi pertama.