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Os cientistas retiram amostras do solo lunar da Chang'e-5 do porta-luvas. Da esquerda para a direita: Pesquisador Associado Xu Wei, estudante de doutorado Chen Xiao, Pesquisador Wang Junqiang, Pesquisador Huo Juntao e Dr.

Cientistas chineses propuseram um novo método de obtenção de grandes quantidades de água na Lua, que deverá fornecer uma importante base de projeto para a construção de futuras estações lunares de pesquisa científica e estações espaciais.

Na tarde de 22 de agosto, horário de Pequim, o artigo relevante foi publicado online na revista acadêmica internacional "The Innovation". O título é "Produção maciça de água a partir da Ilmenita lunar por meio da reação com hidrogênio endógeno".

A pesquisa foi conduzida pela equipe de pesquisa de propriedades funcionais magnetoelétricas de liga amorfa do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo, Academia Chinesa de Ciências (doravante denominada "Instituto de Materiais de Ningbo"), em colaboração com o Instituto de Física, Academia Chinesa de Ciências (doravante denominado "Instituto de Física") e o Experimento Qian Xuesen da Quinta Academia de Ciências Aeroespaciais. Foi concluído por equipes de pesquisa científica, incluindo o laboratório, Laboratório de Materiais do Lago Songshan, Instituto de Tecnologia de Harbin e Universidade de Nanjing.

O artigo mencionado propôs um novo método de produção de água baseado em reações redox de alta temperatura, estudando o conteúdo de hidrogênio em diferentes minerais no solo lunar Chang'e-5.

Através da análise por várias técnicas experimentais, como microscopia eletrônica de alta resolução e espectroscopia de perda de energia eletrônica, a equipe de pesquisa confirmou que aproximadamente 51-76 mg de água (ou seja, 5,1%-7,6%) podem ser produzidos em 1 grama de solo lunar.

Calcule isso,Uma tonelada de solo lunar será capaz de produzir cerca de 51-76 quilos de água, o que equivale a mais de 100 garrafas de água engarrafada de 500 ml, o que pode basicamente atender ao consumo diário de água potável de 50 pessoas.

A água é um recurso fundamental para a construção de estações lunares de pesquisa científica e futuras viagens interestelares à Lua, garantindo a sobrevivência humana.

Após três anos de pesquisas aprofundadas e verificações repetidas, os pesquisadores descobriram que os minerais do solo lunar armazenaram uma grande quantidade de hidrogênio devido a centenas de milhões de anos de irradiação do vento solar. Após ser aquecido a altas temperaturas, o hidrogênio sofrerá uma reação redox com os óxidos de ferro do mineral para gerar ferro elementar e uma grande quantidade de água.

Quando aquecido acima de 1000°C, o solo lunar derreterá e a água gerada pela reação será liberada na forma de vapor d'água.

Simulações computacionais mostram que existem poros nanoscópicos no regolito lunar ilmenita, que podem absorver e armazenar grandes quantidades de átomos de hidrogênio do vento solar. Cada molécula de ilmenita (FeTiO3) pode absorver 4 átomos de hidrogênio, tornando-a um verdadeiro “reservatório” lunar.

Os pesquisadores também descobriram por meio de experimentos que a irradiação de elétrons pode reduzir a temperatura de reação entre o hidrogênio e o óxido de ferro, e a temperatura de produção de água pode ser reduzida de 600°C para 200°C.

O processo de formação de água e ferro elementar durante o processo de aquecimento do solo lunar e a comparação do teor de água de vários minerais importantes. A. Mudanças no estado de valência dos elementos de ferro no solo lunar durante o processo de aquecimento. B. Comparação do teor de hidrogênio dos principais minerais no solo lunar. solo lunar; C. Aquecimento da ilmenita no solo lunar A última imagem do microscópio eletrônico de transmissão D e E são imagens ampliadas de bolhas de água e ferro elementar durante o processo de aquecimento da ilmenita regolítica lunar, e as duas têm uma relação associada.

Com base nos resultados da investigação acima, a equipa de investigação científica propôs uma estratégia viável para a mineração in-situ e utilização dos recursos hídricos lunares: (1) Primeiro, concentrar a luz solar através de um espelho côncavo ou lente de Fresnel para aquecer o solo lunar até que derreta. Durante o processo de aquecimento, o solo lunar reagirá com o hidrogênio injetado pelo vento solar para produzir água, ferro elementar e vidro cerâmico. (2) O vapor d'água gerado é condensado em água e coletado e armazenado em um tanque de água, que pode atender às necessidades de água potável dos humanos e de vários animais e plantas na lua. (3) O oxigênio e o hidrogênio podem ser produzidos pela decomposição eletrolítica da água. O oxigênio pode ser respirado pelos humanos e o hidrogênio pode ser usado como energia. (4) O ferro pode ser usado para fazer ímãs permanentes e materiais magnéticos macios, fornecer matéria-prima para dispositivos eletrônicos de potência e também pode ser usado como material de construção. (5) O solo lunar derretido também pode ser transformado emTijolos com estrutura de encaixe e espiga, utilizados na construção de edifícios de base lunar.Esta estratégia fornecerá uma importante base de projeto para a construção de futuras estações lunares de pesquisa científica e estações espaciais, e espera-se o lançamento de equipamentos de verificação na missão de exploração lunar Chang'e subsequente para completar a confirmação.

Esquema: Estratégia de mineração e utilização in-situ para coleta de água lunar por meio do aquecimento do solo lunar.

Os pesquisadores Huo Juntao e Wang Junqiang do Instituto de Materiais de Ningbo e o pesquisador Bai Haiyang do Instituto de Física são os autores correspondentes do artigo de pesquisa mencionado acima, os estudantes de doutorado Chen Xiao e Yang Shiyu, o Dr. Xu Wei, do Instituto de Materiais de Ningbo, é o co-autor do artigo. O Instituto de Materiais de Ningbo é o co-autor da primeira unidade de conclusão e da primeira unidade de comunicação.