人類要想在外太空或者其他星球生存,必須要解決資源供應(yīng)問(wèn)題,比如水資源。水在地球上非常常見(jiàn),很普通,但在月球上卻很稀缺。月球重力弱,沒(méi)有磁場(chǎng),也沒(méi)有大氣,在太陽(yáng)風(fēng)的作用下,水資源極難保存在月球表面,大部分水資源以冰的形式存在于月球南北兩極的陰影區(qū)內(nèi),并且量也不是太多。
水既可以供宇航員飲用,也可以在月球用來(lái)合成燃料。從地球運(yùn)輸水資源到月球顯然是極不明智的選擇,成本巨大。人類將來(lái)如果要在月球建立基地,首選的地理位置就是月球南北兩極,因?yàn)樵谀抢锟梢愿尤菀撰@取水資源。為了弄清月球南極的水資源情況,我國(guó)已計(jì)劃發(fā)射嫦娥7號(hào)前往月球南極進(jìn)行探索。
那未來(lái)供宇航員生活的月球基地就必須傍水而建嗎?其實(shí)也有其他選擇!我國(guó)科學(xué)家在對(duì)嫦娥5號(hào)所帶回來(lái)的月壤樣本進(jìn)行研究時(shí),發(fā)現(xiàn)了一種從月壤中高效制水的方法。據(jù)我國(guó)科學(xué)家介紹,一噸月壤有望能夠制取約51千克至76千克水,基本可以滿足50人一天的飲水量。這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),這一方法如果能夠得到應(yīng)用,將使人類在月球建立基地的位置更加自由靈活,不再局限于月球南北兩極。
上世紀(jì),美蘇兩國(guó)均從月球表面帶回了月球樣本。本世紀(jì),我國(guó)不僅帶回了月球正面的樣本,還帶回了月球背面的樣本。迄今為止,全球就只有中美蘇三國(guó)成功完成月球采樣,并將樣本帶回了地球。
研究發(fā)現(xiàn),月壤中僅含有極其微量的水,這些水主要以化合物的形式存在于斜長(zhǎng)石、橄欖樹、輝石等月壤礦物中,含水量最多不超過(guò)0.02%,也就是說(shuō)一噸月壤也就能提取不到200克水,難以在月球原位提取利用。
不過(guò),我國(guó)科學(xué)家換了一種思路。既然水是由氫和氧這兩種元素構(gòu)成的,那么能不能利用月壤中的氫元素和氧元素合成水呢?經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究,我國(guó)科學(xué)家提出了基于高溫氧化還原反應(yīng)制水的新方法。
我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),由于太陽(yáng)風(fēng)長(zhǎng)驅(qū)直入,經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的輻照,月壤礦物儲(chǔ)存了大量的氫。特別是月壤中的鈦鐵礦,含氫量最高,每個(gè)鈦鐵礦分子可以吸附4個(gè)氫原子。當(dāng)月壤被加熱至約600攝氏度的高溫后,月壤礦物中的氫將與礦物中的鐵氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成單質(zhì)鐵和大量水。然后繼續(xù)加熱至上千攝氏度,月壤便會(huì)熔化,氧化還原反應(yīng)生成的大量水,便能夠以水蒸氣的形式提取出來(lái),十分高效便捷。而且這還是一箭雙雕的大好事,既得到了水,又得到了金屬鐵。
當(dāng)然,這僅是基于嫦娥5號(hào)月壤樣本得出的結(jié)論。根據(jù)我國(guó)科學(xué)家的研究,太陽(yáng)輻射也會(huì)導(dǎo)致這種高溫氧反應(yīng)緩慢發(fā)生,因此月壤礦物中的氫含量會(huì)隨著緯度的降低而減少。也就是說(shuō),月球赤道等低緯度地區(qū)的月壤應(yīng)該達(dá)不到一噸50公斤的出水率。不過(guò),只要能從月壤中提取滿足宇航員需求的水,就算是解決了大麻煩,低一些也沒(méi)多大關(guān)系。
月球作為地球的唯一天然衛(wèi)星,并且是離地球最近的外星球,是人類文明探索太空,走向宇宙的前哨站。上個(gè)世紀(jì),美蘇兩國(guó)就曾圍繞月球進(jìn)行過(guò)一段時(shí)間太空競(jìng)賽。幾十年后,現(xiàn)在各航天大國(guó)在月球又開始了競(jìng)賽,目前中美兩國(guó)均已決定要在2030年前實(shí)施載人登月,俄羅斯、印度等國(guó)家也有這方面的打算。
這種月壤制水技術(shù)十分簡(jiǎn)單,成本低廉,有了它,未來(lái)我國(guó)在月球建立基地時(shí),水資源這個(gè)問(wèn)題就再也不用擔(dān)心了。只要有充足的陽(yáng)光和電力,就能源源不斷地從月壤中汲取水資源。
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