Le sol lunaire peut générer de l’oxygène et du carburant

Le sol lunaire contient des composés actifs capables de convertir le dioxyde de carbone en oxygène et en carburant, rapportent des scientifiques chinois dans la revue Joule du 5 mai. Ils cherchent maintenant à savoir si les ressources lunaires peuvent être utilisées pour faciliter l’exploration humaine sur la lune ou au-delà.

Les spécialistes des matériaux Yingfang Yao et Zhigang Zou de l’université de Nanjing espèrent concevoir un système qui tire parti du sol lunaire et du rayonnement solaire, les deux ressources les plus abondantes sur la lune. Après avoir analysé le sol lunaire ramené par le vaisseau spatial chinois Chang’e 5, leur équipe a découvert que l’échantillon contenait des composés – notamment des substances riches en fer et en titane – qui pourraient servir de catalyseur pour fabriquer des produits souhaités tels que l’oxygène en utilisant la lumière solaire et le dioxyde de carbone.

Sur la base de cette observation, l’équipe a proposé une stratégie de « photosynthèse extraterrestre« . Principalement, le système utilise le sol lunaire pour électrolyser l’eau extraite de la lune et des gaz d’échappement des astronautes en oxygène et en hydrogène grâce à la lumière du soleil. Le dioxyde de carbone expiré par les habitants de la lune est également recueilli et combiné à l’hydrogène provenant de l’électrolyse de l’eau au cours d’un processus d’hydrogénation catalysé par le sol lunaire.

Ce processus produit des hydrocarbures tels que le méthane, qui pourraient être utilisés comme carburant. Selon les chercheurs, cette stratégie n’utilise aucune énergie externe, si ce n’est la lumière du soleil, pour produire une variété de produits souhaitables tels que l’eau, l’oxygène et le carburant qui pourraient soutenir la vie sur une base lunaire. L’équipe cherche une occasion de tester le système dans l’espace, probablement dans le cadre des futures missions lunaires chinoises avec équipage.

« Nous utilisons les ressources environnementales in situ pour minimiser la charge utile des fusées et notre stratégie fournit un scénario pour un environnement de vie extraterrestre durable et abordable« , explique Yao.

Bien que l’efficacité catalytique du sol lunaire soit inférieure à celle des catalyseurs disponibles sur Terre, Yao explique que l’équipe teste différentes approches pour améliorer la conception, comme la fusion du sol lunaire en un matériau nanostructuré à haute entropie, qui est un meilleur catalyseur.

Auparavant, les scientifiques ont proposé de nombreuses stratégies de survie extraterrestre. Mais la plupart des conceptions nécessitent des sources d’énergie provenant de la Terre. Par exemple, le rover martien Persévérance de la NASA a apporté un instrument qui peut utiliser le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère de la planète pour fabriquer de l’oxygène, mais il est alimenté par une batterie nucléaire embarquée.

« Dans un avenir proche, nous verrons l’industrie des vols spatiaux avec équipage se développer rapidement« , déclare Yao. « Tout comme l’ « ère de la voile » dans les années 1600, lorsque des centaines de navires prenaient la mer, nous allons entrer dans une « ère de l’espace« . Mais si nous voulons mener une exploration à grande échelle du monde extraterrestre, nous devrons réfléchir à des moyens de réduire la charge utile, c’est-à-dire compter sur le moins de fournitures possibles en provenance de la Terre et utiliser des ressources extraterrestres à la place.« 

Ce travail a été soutenu par le Programme national clé de recherche et développement de la Chine, le Plan de recherche majeur de la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine, la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine, les Fonds de recherche fondamentale des universités centrales, le Programme d’introduction d’équipes innovantes et entrepreneuriales de Guangdong, la Fondation des sciences naturelles de la province de Jiangsu, le fonds ouvert du Laboratoire national d’optoélectronique de Wuhan, le Laboratoire national des sciences physiques à l’échelle microscopique de Hefei, le Projet de recherche technologique aérospatiale civile : Extraction extraterrestre in situ de l’eau et synthèse photochimique de l’hydrogène et de l’oxygène, et le laboratoire Xianhu de Foshan du laboratoire Guangdong des sciences et technologies énergétiques avancées.

Joule, Yao, Wang, Zhu, et Tu et al. « Extraterrestrial Photosynthesis by Chang’E-5 Lunar Soil ». https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(22)00178-7

CREDIT / Yingfang Yao