ニュース

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

科学者たちは嫦娥5号の月の土壌サンプルをグローブボックスから取り出した。左から右へ：Xu Wei准研究員、Chen Xiao博士、Wang Junqiang研究員、Huo Juntao研究員、Chen Guoxin博士

中国の科学者らは、月で大量の水を得る新たな方法を提案しており、これは将来の月面科学研究ステーションや宇宙ステーションの建設に重要な設計基盤となることが期待されている。

北京時間8月22日午後、関連論文は国際学術誌「The Innovation」にオンライン掲載された。タイトルは「内因性水素との反応による月のイルメナイトからの大量水生産」です。

この研究は、中国科学院寧波材料技術工学研究所（以下、「寧波材料研究所」）のアモルファス合金磁気電気機能特性研究チームが、中国科学院物理研究所と協力して実施した。これは、第5期航空宇宙科学院の銭学仙実験室、松山湖材料研究所、ハルビン工業大学、南京大学などの科学研究チームによって完成されたものである。

前述の論文は、嫦娥5号の月の土壌に含まれるさまざまな鉱物の水素含有量を研究することにより、高温酸化還元反応に基づいて水を生成する新しい方法を提案しました。

研究チームは、高分解能電子顕微鏡や電子エネルギー損失分光法などのさまざまな実験技術による分析を通じて、月の土壌1グラムから約51～76ミリグラム（つまり5.1％～7.6％）の水が生成できることを確認した。

これを計算すると、1トンの月の土壌から約51～76キログラムの水を生産することができ、これは500mlのボトル入り飲料水100本以上に相当し、基本的に50人分の1日の飲料水消費量に相当する。

水は、月科学研究ステーションの建設や将来の月への星間旅行にとって重要な資源であり、人類の生存を確保します。

3年間にわたる綿密な研究と度重なる検証を経て、研究者らは月の土壌鉱物が数億年にわたる太陽風の照射により大量の水素を貯蔵していることを発見した。高温に加熱された後、水素は鉱物中の酸化鉄と酸化還元反応を起こし、元素の鉄と大量の水を生成します。

1000℃以上に加熱されると、月の土壌が溶け、反応によって生成された水が水蒸気の形で放出されます。

計算機シミュレーションによると、月のレゴリスイルメナイトにはナノスケールの細孔があり、太陽風から大量の水素原子を吸収して貯蔵できることがわかった。各イルメナイト分子 (FeTiO3) は 4 つの水素原子を吸収することができ、まさに月の「貯蔵所」となります。

研究者らは実験を通じて、電子照射により水素と酸化鉄の反応温度を下げることができ、水の生成温度を600℃から200℃に下げることができることも発見した。

月の土壌の加熱過程における水と鉄元素の形成過程と、さまざまな主要鉱物の水分含有量の比較。 A. 加熱過程における月の土壌中の鉄元素の価数状態の変化; B. 月の土壌中の主要な鉱物の水素含有量の比較 図は、月の土壌中の鉱物の含有量を考慮した全体の重み付けされた水素含有量を示しています。月の土壌におけるイルメナイトの加熱後者の透過型電子顕微鏡画像、D と E は月のレゴリス イルメナイトの加熱過程における水の泡と元素鉄の拡大画像であり、この 2 つは関連性があります。

上記の研究結果に基づいて、科学研究チームは、月の水資源の現場での採掘と利用のための実現可能な戦略を提案しました。 (1) まず、凹面鏡またはフレネルレンズを通して太陽光を集光し、月の土壌が溶けるまで加熱します。加熱プロセス中に、月の土壌は太陽風から注入される水素と反応して、水、元素鉄、セラミックガラスが生成されます。 (2) 発生した水蒸気は水に凝縮され、水槽に集めて貯蔵されるため、人類や月面のさまざまな動植物の飲料水需要を満たすことができます。 （３）水を電気分解して酸素と水素を生成することができ、酸素は人間が呼吸することができ、水素はエネルギーとして利用することができる。 (4) 鉄は永久磁石や軟磁性材料の製造、パワーエレクトロニクス機器の原料、建築​​材料としても利用できます。 (5) 溶けた月の土も作ることができる月面基地の建物の​​建設に使用される、ほぞ穴構造のレンガ。この戦略は、将来の月科学研究ステーションや宇宙ステーションの建設に重要な設計基盤を提供するものであり、その後の嫦娥月探査ミッションで検証機器を打ち上げてさらなる確認を完了することが期待されている。

概略図: 月の土壌を加熱して月の水を収集するための現場採掘および利用戦略。

寧波材料研究所のHuo Juntao研究員とWang Junqiang研究員、および物理学研究所のBai Haiyang研究員は、前述の研究論文の責任著者、Chen Xiao博士とYang Shiyu博士、および准研究員です。寧波材料研究所の Xu Wei がこの論文の共同筆頭著者です。 寧波材料研究所は、最初の完了ユニットと最初のコミュニケーションユニットの共同筆頭著者です。