我国发现月壤生产大量水的方法,在月球种菜和基建将成为可能?

北纬的咖啡豆 2024-10-16 14:55:15

我国在探月的脚步上又一次迈出了一大步,成功走向了世界前列,在6月25日嫦娥六号降落在我国内蒙古四子王旗着陆场的那一刻起我国对月球的研究则会在之后得到更多的发展。[不看]

而如今却是得到了新的科研成果,8月22日我国中国科学院宁波材料技术与工程研究生在《创新》国际学术期刊发表了有关使用月壤生产水的相关论文。

在论文中显示我国中科院材料研究所中的非晶合金磁电功能特性研究团队与中国科学院物理研究所的共同对嫦娥五号带回的月壤研究中,发现了使用月壤生产水的新方法,并且在数据中显示,使用1吨的月壤将可能生产超过50公斤的水。

如此的研究成果,除了让我国在探月工程上再进一步之外,还让我国在未来的探月和空间站的建设都提供了更多的可实行的计划。

在我们曾经所看到的大多数关于星际旅行和太空的科幻电影中,那些能够做到星际旅行和太空殖民的“未来”,无不是将水资源无法生成的难题给攻克了的。

所以我国科研团队让月壤变成了水,那我国日后在月球建立月球空间站中水资源的使用将会不再是一个十分困难的难关。

在我国之前对月球物质的研究中,月壤中包含的众多矿物质中,虽然都发现水资源,但却十分稀少,平均含水量只有0.0001%-0.02%,生产出来的水还不够提取成本,所以根本不能利用。

而现如今的研究方向和之前从月壤矿物质中提取水完全不同,这次的研究方式是直接将月壤“变成水”。

研究的过程可以大致理解为这样,把月壤直接加热到一千摄氏度,在月壤达到其熔点之后。月壤中在几亿年前被太阳风吹来的氢原子和月壤本身包含的氧化铁产生化学反应,将氧化铁中的氧原子分离,如此月壤就形成了铁单质和水,也就是俗话说的氧化还原反应。

在水分子被还原出来之后,通过水蒸气出现,经过收集将其冷凝为液态水,就可以储存加以利用。

并且在产生水的时候还会出现一部分副产品铁,这样一来仅仅依靠月壤就能实现水和金属的冶炼,对于未来月球的开发研究更是可以加以助力。

虽然这个消息听得人十分振奋,但是在之前的研究中,月壤中的矿物能产生水的氢元素和氧元素并不足以产生如此大量的水。

而根据现如今的研究成果所显示的将一吨月壤加热之后可以产生50公斤左右的水,按照这个比例换算,月壤中的氢含量就到达到千分之5左右,但是在之前的研究中显示的水含量与现在相比相差了将近一百倍。

那么这新型的实验方式是如何做到的产生之前完全做不到的水量呢?这个问题在小编查询了相关论文之后也是得到了答案。

在我国嫦娥五号所带来的表层月壤中,含有一种叫钛铁矿的矿物,这种矿物含有独特的结构,在其的晶格之间有着不少间隙。

就是凭借这种独特的结构,让其可以将太阳风带来的大量氢原子填充在钛铁矿的晶格间隙之中,就这样让氢原子留在了钛铁矿之中。

而在我国科研团队的实验中,将一部分的月壤使用设备将其加热,并且在测量加热过程进行观察,发现实验月壤中的各种矿物会出现哪些新的物质。

而后就在实验仪器中看到不少气泡的产生,并且在使用电子能量损失谱测量之后,确定了那些气泡就是水。

通过这个发现,就得到了我们上文所知道了,月壤在被加热到1000摄氏度之后,其中包含的元素进行了氧化还原反应产生了大量的水。

试想一下如果月球中这样的月壤还有很多,这就让我国的2030年前载人登月的目标实现提供了更大的助力。

看到这里就有家人们问了,在地球可以使用大型仪器将月壤加热产生水和铁,那肯定不能将传统的热源给带上月球啊?

这就体现了人类的智慧了,有一种透镜名为菲涅尔透镜,这种透镜会将太阳光聚焦到一个点上,使得太阳的热能充分的利用在聚焦点,其最高温度可以达到1000摄氏度以上。

而月壤的产生水和铁的温度也就是1000摄氏度,这么一看确实比直接送热源设备要方便的多。同时月球上还不像地球存在云雾,只要在太阳照射的一面,从来都没有云雾的遮挡,这让菲涅尔透镜的效率可能会变得更高。

这样一来只要可用于生产水和铁的月壤存在,理论上使用透镜可以直接让其加热从而产生源源不断的水和铁,这样在月球建造基地也不是不太可能。

所以这一次的研究是不是可以让中国人的执念种地在月球也成功实现呢,毕竟现在水在月球也可以生产了,有水有土地种菜是不是也可以成功呢?

并且在8月22日的消息称,此次月壤产水实验的验证性科研设备也有了装配计划,最早应该会登上嫦娥八号也就是2030年之前飞往月球进行实地性的实验。

由于我国在月球探索方面走向了世界前列,美国白宫指示NASA(美国国家航天局)为月球建立统一的时间标准,美国试图用自己的国家实力从一众国家和企业中的月球竞争中脱离出来直接抢先月球的规则,以此来继续扩大自己的“美国影响力”。

而美国这意欲继续扩大“美国影响力”的做法,虽然世界上大多数国家和航天企业会因为,美国的“淫威”而一步步的选择妥协认可美国所制定的月球计时标准。

但是在美国联邦备忘录中显示,美国在确立月球标准时与之前的《阿耳忒弥斯协议》相结合从而让其成为国际社会承认的标准,但是在《阿耳忒弥斯协议》的众多签署国中并没有包括我国与俄罗斯。

所以按照我国与俄罗斯和美国之间的关系他们想做的这个国际标准是很难实行的,即使美国是现如今唯一一个完成人类登月的国家,但现如今对月球我探索相信我国在不远的将来也可以做到。

参考资料

大象新闻 - 2024-08-23 【中国要在月球搞基建!美国急欲统一“月球计时”|新闻眼】

上观新闻 - 2024-08-22 【从没有水,到“制造”水,他们在月壤中发现可大量生产水的方法】

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北纬的咖啡豆

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