嫦娥五号再次刷屏了!这一次和它带回的月壤有关,中国科学家提出一种全新的利用月壤大量生产水的方法。利用该方法,1吨月壤可产生超50千克水。
水的重要性不言而喻,不管是在地球,还是建设月球科研站及未来开展月球星际旅行,水都是保障人类生存的关键资源。在月球上大量生产水,就可以供登月人类使用,为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。
该成果由中国科学院宁波材料技术与工程研究所非晶合金磁电功能特性研究团队联合多个高校及科研机构的团队共同完成。相关论文于8月22日发表于国际学术期刊《创新》。
事实上,不断有证据显示,月球上本身就有水。今年7月,来自中国科学院物理研究所的科研团队首次在嫦娥五号带回的月球样本中发现分子水,为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。嫦娥五号月壤中,月壤玻璃、斜长石、橄榄石和辉石等多种月壤矿物中含有少量水,不过,这些矿物中的含水量极其稀少,难以在月球原位提取利用。
研究团队经过3年的深入研究和反复验证发现,月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照,储存了大量氢。在加热至高温后,氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应,生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时,月壤将会熔化,反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来。
经多种实验技术分析,研究团队确认,1吨月壤将可以产生约51千克—76千克水,基本可以满足50人一天的饮水量。
值得一提的是,基于多项研究结果,科研团队提出一种具有可行性的月球水资源原位开采与利用策略:首先通过凹面镜或菲涅尔透镜聚焦太阳光加热月壤至熔融。加热过程中,月壤将会与太阳风中注入的氢反应生成水、单质铁和陶瓷玻璃。产生的水蒸气被冷凝为液态水,收集并储存在水箱中,可以满足月球上人类与各种动植物的饮水需要。通过电分解水可以产生氧气和氢气,氧气可以供人类呼吸,氢气可以作为能源使用。铁可以用于制造永磁和软磁材料,为电力电子器件提供原材料,也可用作建筑材料。熔融的月壤也可以用来制作具有榫卯结构的砖块,用于建造月球基地建筑。
不仅有水,还有砖块、能源……研究人员表示,该策略将为未来月球科研站以及空间站建设提供重要的设计依据,并有望在后续的嫦娥探月任务中发射验证性设备以完成进一步确认。
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记者:邱晨辉
编辑:原春琳