您有一份来自月球的“土特产”，请注意查收！
近日，我国第一批月球科研样品发放仪式在北京国家航天局探月与航天工程中心隆重召开。国家航天局向13家单位发放了共计31份月壤样品，标志着月球样品科学研究工作正式启动。此次南京大学等单位同中国空间技术研究院联合领取了8000毫克月壤粉末样科研样品，其中我校领取的月壤样品将用于支撑地外生存的人工光合成材料与系统研究。我校邹志刚院士、现代工学院姚颖方副教授参加了本次发放仪式。
发放仪式上，国家航天局探月与航天工程中心主任、探月工程副总指挥刘继忠向使用责任人发放月球样品使用证书。刘继忠说，“每一粒样品都弥足珍贵，要尽最大努力保护样品，最大限度减少研究中的样品损耗。”他殷切期盼申请单位早出成果，多出成果，出好成果，出大成果。
据悉，此次发放的样品系嫦娥五号任务第一批月球科研样品，共17.4764克，包括粉末样16.45克、光片样157.6毫克、岩屑样868.8毫克。我校领取的实际样品重量将在中国空间技术研究院召开的月球样品研究方案论证会上，根据研究计划经过详细论证后确定。
此次样品借用期为1年。保存环境必须严格按照国家航天局颁发的《月球样品使用规定》，在氧气含量不高于20ppm，水蒸气含量不高于50ppm的环境中储存。同时储存空间必须不间断、零死角监控，实验期间须进行实时影音记录和文字记录。
在获得月壤的13家单位中，我校是唯一研究月壤改造和催化利用，实现月球资源原位利用和地外能源转换的单位，申请到的月壤将基于2020年我校牵头的“变革性技术关键科学问题”国家重点研发计划——“面向地外原位资源利用的人工光合成材料与系统研究”，实现基于月壤的地外人工光合成材料与装备的设计、制备与利用。同时将深入探讨在太空低微重力、强辐射、极端气压和温度条件（模拟）下，月壤基材料与系统的服役特性、失活原理和再生方法，创新发展高能射线下的辐射催化过程，并有望实现搭载，真正实现在地外环境中的测试。
科研多知晓
面向原位资源利用的地外人工光合成材料
面对全球探索共同目标和我国航天强国建设重大任务，如何使人类具备“脱离地球的生存能力”，真正实现可承受、可持续的太空探索，面临极限条件下H2O/CO2转换的重大挑战，将迎来地外人工光合成前沿方向的发展。
日前，南京大学姚颖方副教授、邹志刚院士团队联合中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室以“Extraterrestrial artificial
photosynthetic materials for in-situ resource utilization”为题发表综述文章于综合性学术期刊《National Science Review》，首次提出支撑可承受、可持续载人深空探索的地外人工光合成可行的概念与方法。太空探索已成为人类共同目标，重返月球、载人火星等人类历史上的重大里程碑任务已逐步实施。如何实现地外极端环境下人类生存和发展已成为载人太空探索的基本能力和基础技术。由南京大学和中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室（下称“钱学森实验室”）提出的地外人工光合成技术，模拟地球绿色植物的自然光合作用，利用密闭空间废弃资源或地外天体环境中丰富的资源，通过光电催化方法原位、加速、可控地将二氧化碳转化成为氧气和含碳燃料，大幅度降低载人航天器的物资供应需求，支撑可承受、可持续的载人深空探索。该文章回顾了近年来国际航空航天领域利用二氧化碳转换生成氧气和碳氢燃料的方法，着重介绍了地外极端环境对人工光合成的负面影响及其可能的解决方案，深入探讨了目前可在地外实施的人工光合成技术及核心材料研究进展，期望深化对地外人工光合成材料与技术的认知，有力支撑载人航天发展。
图1 地外人工光合成原理与方法
由于地球大气层的作用，地外空间太阳辐射光谱与地球表面有显著差异；由于围绕太阳的公转半径区别较大，不同天体受到的太阳辐射强度差别很大；太空低微重力影响传递和输运过程，极限真空、低温和强宇宙辐射环境对转化过程有重要影响。极限条件下H2O/CO2转换和地外人工光合成面临着一系列重大科学问题。
在绿色可持续发展的推动下，人工光合成技术得到快速发展。在太空探索活动中，通过地外人工光合成在常温下实现将原位获取的H2O/CO2转换为人类地外生存所需的基本物资，将成为太空探索的核心能力。
南京大学与钱学森实验室联合提出地外人工光合成概念并率先开展地外人工光合成材料与装置的研制和空间实验，将大大推动该领域的发展。地外人工光合成也有望成为新能源领域的新兴学科方向和前沿研究方向。
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来源：现代工学院
编辑：张溪芸 赵明昀
责编：佘静