在月球上長(zhǎng)期生存是載人深空探測(cè)漫長(zhǎng)旅途的第一個(gè)里程碑。最大限度地利用月球原位資源與能源，可以幫助我們?cè)谠虑蛏辖⒁粋€(gè)兼具生命支撐和支持航天器發(fā)射的中繼站。

近日，來(lái)自南京大學(xué)的科學(xué)家分析了嫦娥五號(hào)飛船帶回來(lái)的月壤發(fā)現(xiàn)，月壤中含有富含鐵和鈦的化合物，可以作為催化劑，利用陽(yáng)光和二氧化碳制造氧氣和燃料。

科學(xué)家從光伏電解、光催化和光熱催化三個(gè)方面對(duì)嫦娥五號(hào)月壤的人工光合成性能進(jìn)行了評(píng)估，并基于月壤人工光合成性能提出了可行的月球地外人工光合成策略，為實(shí)現(xiàn)“零能耗”的月球生命保障系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)而采用月壤作為光伏電解水、光催化水分解、光催化CO2還原、以及光熱催化CO2加氫等反應(yīng)的催化材料，評(píng)估其性能。

研究表明，月壤在光伏電解水和光熱催化CO2加氫反應(yīng)中具有較高的性能和選擇性?；谝陨戏治?，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)月球環(huán)境，提出利用月壤實(shí)現(xiàn)地外人工光合成的可行策略與步驟。即利用月球夜間的極低溫度（-173°C），通過(guò)凝結(jié)將二氧化碳從人類(lèi)呼吸空氣中直接分離。然后嫦娥五號(hào)月壤作為水分解的電催化劑和CO2加氫的光熱催化劑，將呼吸廢氣、月球表面開(kāi)采的水資源等轉(zhuǎn)化為O2、H2、CH4和CH3OH。

這項(xiàng)工作為建立適應(yīng)月球極端環(huán)境的原位資源利用系統(tǒng)提供了潛在方案，并且只需要月球上的太陽(yáng)能、水和月壤。基于該系統(tǒng)，人類(lèi)或可實(shí)現(xiàn)“零能耗”的地外生命保障系統(tǒng)，真正支持月球探測(cè)、研究和旅行。

該工作的相關(guān)研究成果以“Extraterrestrial Photosynthesis by Chang’E-5 Lunar Soil”（利用嫦娥五號(hào)月壤實(shí)現(xiàn)地外光合成）為題，發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《焦耳》（Joule）上（https:///10.1016/j.joule.2022.04.011）。