独步全球/嫦五新发现 月壤可製氧气燃料

　　图：人类月球基地构想图。独步

　　嫦娥五号带回的全球月球“土特产”，不断产生新的嫦新科学成果。南京大学、发现香港中文大学（深圳）、月壤氧气中国科学技术大学的可製研究团队刊发于国际学术期刊《焦耳》的文章称，团队在详细分析嫦五月球样本的燃料元素和矿物结构后，发现月壤含有一些活性化合物，独步它们可以作为催化剂，全球借助太阳光，嫦新以地外人工光合成技术将人类呼出的发现废气、月球表面开采的月壤氧气水资源转化为氧气和燃料，希望为实现“零能耗”的可製月球生命保障系统奠定物质基础，从而支持月球基地建设以至载人星际旅行。燃料/大公报记者 刘凝哲北京报道

　　2021年7月，独步国家航天局向13家单位发放了共计31份月壤样品，其中包括南京大学获得的1克月壤。据报道，中国科学院院士、物理学院邹志刚教授表示，月壤第一站落户南京大学环境材料与再生能源研究中心，是因为南京大学有一支做地外人工光合成的团队，在国际上首创面向地外原位资源利用的人工光合成技术，并已获得国家变革性技术重点研发计划的资助。此次发表的成果，是科研团队利用其中的0.2克所进行的研究。

　　8种晶体矿物 催化性能优异

　　内地科技日报报道，地外人工光合成技术，是指模拟地球上绿色植物的自然光合作用，利用太阳光，将人类呼出的二氧化碳和月球上原位开采的水资源，转化成氧气和碳氢化合物的技术。不过，在这个过程中，如果有催化剂，转化效率更高。嫦娥五号月壤来自月球表面非常年轻的玄武岩，这种矿物中富含铁、钛等人工光合成中常用的催化剂成分。团队采用机器学习等方法，对月壤结构进行多次分析，发现这些月壤中约有24种晶体矿物，其中钛铁矿、氧化钛、羟基磷灰石，以及多种铁基化合物等8种晶体矿物，可以在人工光合成中发挥较好的催化性能。

　　研究团队将月壤作为光伏电解水、光催化水分解、光催化二氧化碳还原、光热催化二氧化碳加氢等反应的催化材料，发现其在光伏电解水和光热催化二氧化碳加氢反应中，具有较高的性能和选择性。论文的共同第一作者、南京大学教授姚颖方表示，在试验中，科研人员施加了模拟太阳光，用水、二氧化碳做原料，将月壤与模拟的美国阿波罗计划取回的月壤和地球表面的玄武岩进行对比，发现三者在光伏电解水反应中，嫦娥五号月壤产生氧气和氢气的效率最高。而在光热催化二氧化碳加氢反应中，嫦娥五号月壤产生的甲烷、甲醇的效率也比其他材料要高。氧气可为人类提供生命支持，甲烷是火箭推进剂的有效成分，而甲醇是有机化学品原料。

　　建零能耗系统 迈向自给自足

　　此外，研究还指出，月壤表面具有丰富的微孔和囊泡结构，月壤的表面积越大，能接触的气体就越多，催化性能越好，这种微纳结构进一步提高了月壤的催化性能。

　　基于这个发现，团队提出利用月壤进行地外人工光合成的策略，希望为实现“零能耗”的月球生命保障系统奠定物质基础，从而支持月球探测、研究和旅行。