Astronomowie wykryli wodór w próbkach księżycowych

Naukowcy z U.S. Naval Research Laboratory (NRL) odkryli wodór pochodzący z wiatru słonecznego w próbkach księżycowych, co wskazuje, że woda wytworzona na powierzchni Księżyca może pomóc w budowie przyszłych baz księżycowych i eksploracji kosmosu na większą skalę. Identyfikacja i odnalezienie zasobów kosmicznych, jest kluczowym czynnikiem w planowaniu eksploracji kosmosu.

Woda na powierzchni Księżyca jest potencjalnie istotnym zasobem, który wykorzysta człowiek przy dalszym poznawaniu Wszechświata. Skuteczne wykorzystanie tego zasobu zależy od zrozumienia, gdzie i w jaki sposób w regolicie woda jest formowana i zatrzymywana. Wodór z wiatru słonecznego, który może tworzyć wodór molekularny, wodę lub hydroksyl na powierzchni Księżyca, reaguje i jest zatrzymywany w różny sposób w zależności od zawartości minerałów regolitu, historii termicznej i innych zmiennych. Badania próbek z Księżyca pozyskanych w czasie misji Apollo, ujawniły obecność wodoru z wiatru słonecznego skoncentrowanego w pęcherzykach w glebie. Lokalizacja pęcherzyków w kosmicznie zwietrzałych ziarnach gleby zapewnia wyraźny związek między zawartością pęcherzyków a napromieniowaniem wiatrem słonecznym, a także historią termiczną poszczególnych ziaren. Wodór zmagazynowany w obrzeżach ziaren jest źródłem substancji lotnych uwalnianych w egzosferze podczas zderzeń kosmicznych.

„Wodór ma potencjał, aby być zasobem, który może być wykorzystywany bezpośrednio na powierzchni Księżyca, gdy pojawią się tam bardziej regularne lub stałe instalacje. Zlokalizowanie zasobów i zrozumienie, jak je zbierać przed dotarciem na Księżyc, będzie niezwykle cenne dla przyszłej eksploracji kosmosu na większą skalę” – powiedziała dr Katherine D. Burgess, geolog z Wydziału Materiałoznawstwa i Technologii NRL.

Próbki gleby księżycowej zostały dostarczone przez misję badawczą NASA, naukowcom NRL w celu przeprowadzenia badań i testów. Zespół naukowców, kierowany przez badaczy z Wydziału Materiałoznawstwa i Technologii NRL, kontynuuje badania powierzchni Księżyca i próbek pozyskanych z asteroidów, aby zrozumieć, w jaki sposób powierzchnie oddziałują ze środowiskiem kosmicznym, co jest znane jako wietrzenie kosmosu. Poprzednie testy przeprowadzone na dodatkowych próbkach pobranych w czasie misji badawczych NASA, potwierdziły lokalizację helu z wiatru słonecznego w ziarnach gleby księżycowej.

„Po raz pierwszy naukowcom udało się wykryć wodór w pęcherzykach w próbkach pozyskanych z księżyca” – powiedziała dr Katherine D. Burgess. „Wcześniej ten sam zespół w NRL wykorzystywał najnowocześniejsze techniki, takie jak skaningowa transmisyjna mikroskopia elektronowa i spektroskopia strat energii elektronów do wykrywania helu w próbkach księżycowych, a inni badacze znaleźli wodę w innych próbkach planetarnych, ale jest to pierwsze badanie potwierdzające obecność wodoru w próbkach księżycowych”.

W miarę jak świat zmierza w kierunku czystych technologii energetycznych, znalezienie alternatywy dla tradycyjnych paliw jest szczególnie trudne zwłaszcza w przemyśle kosmicznym i lotniczym. Wykorzystanie wodoru może być rozwiązaniem części problemów. Zwłaszcza, gdy jego pozyskiwanie będzie możliwe poza Ziemią.

Pojazdy latające stworzone przez człowieka muszą generować niewiarygodną siłę ciągu, aby walczyć z grawitacją. Wcześniej służył już jako paliwo górnych stopni rakietowych, jednak prace nad nim wciąż trwają i możliwości jego użycia wciąż rosną. Jako Paliwo wodorowe jest łatwo dostępne – może być wydajnie produkowane jako produkt uboczny ropy naftowej, poprzez elektrolizę lub za pomocą innych innowacyjnych technologii. Jako ciecz lub gaz pod ciśnieniem jest stosunkowo łatwy w transporcie. Można go również szybko zatankować, w przeciwieństwie do dzisiejszych akumulatorów, które wymagają długiego czasu ładowania. Wodór spala się czysto, wytwarzając jedynie czystą wodę, gdy atomy wodoru łączą się z tlenem. Czyni go to atrakcyjnym paliwem nie tylko w przemyśle lotniczym i kosmicznym, ale również naziemnym.

Paliwo w postaci ciekłego wodoru (LH2) jest popularnym wyborem dla drugorzędnych i górnych stopni rakietowych po tym, jak stałe paliwa rakietowe zapewniają dodatkowy ciąg do startu. Z tego powodu ciekły wodór odgrywa ważną rolę w eksploracji kosmosu od czasu programu Apollo. Rakiety Saturn wykorzystywały go w swoich silnikach drugiego stopnia, a promy kosmiczne NASA zasilały nim swoje trzy główne silniki rakietowe.

Wodór ma również niską masę cząsteczkową, co wpływa na jego wydajność. Może on przechowywać znaczną ilość energii w stosunkowo małej objętości. Czyni go to atrakcyjnym paliwem rakietowym, ponieważ inżynierowie muszą zrównoważyć gęstość energii z ograniczeniami masy. Posiada on również wyższy impuls właściwy, co oznacza, że ciekły wodór jest w stanie wytwarzać większy ciąg przez dłuższy czas i ma lepszą wydajność paliwową. Wysoki impuls właściwy ciekłego wodoru oznacza, że rakiety mogą lecieć dalej i szybciej przy mniejszym zużyciu paliwa.

Ciekły wodór służył jako paliwo rakietowe przez wiele dziesięcioleci. Niedawno zastosowania wodoru w lotnictwie rozszerzyły się i obejmują zarówno ogniwa paliwowe, jak i paliwo spalinowe. Czy zatem energia wodorowa może być przyszłością nie tylko transportu naziemnego, ale lotnictwa, lotów kosmicznych i pomoże nam odkrywać Wszechświat?

Emil Gołoś