我國嫦娥五號月壤研究又有新發現——中國科學院寧波材料所、中國科學院物理所等單位組成的科研團隊,經過3年的深入研究和反復驗證,發現了一種全新的利用月壤大量生產水的方法,有望為未來月球科研站及空間站的建設提供重要設計依據。

水是建設月球科研站及未來開展月球星際旅行,保障人類生存的關鍵資源,探尋水資源是月球探測的首要任務之一。科學家之前主要關注月球上自然態水資源的分布情況,前期研究結果表明,月壤玻璃、斜長石、橄欖石和輝石等多種月壤礦物中含有少量水,但這些礦物的含水量僅在0.0001%-0.02%之間,極其稀少,難以在月球原位提取利用。因此,研究探測新的月球水資源及其開采策略,無疑是未來探月工程的重點內容。

1噸月壤有望生產超50千克的水

經過深入研究和反復驗證,科研人員發現,月壤礦物由于太陽風億萬年的輻照,儲存了大量氫。在加熱至高溫后,氫將與礦物中的鐵氧化物發生氧化還原反應,生成單質鐵和大量水。當溫度升高至1000℃以上時,月壤將會熔化,反應生成的水將以水蒸氣的方式釋放出來。

經過多種實驗技術分析,研究團隊確認,1克月壤中大約可以產生51-76毫克水。以此計算,1噸月壤將可以產生約51-76千克水,相當于100多瓶500毫升的瓶裝水,基本可以滿足50人一天的飲水量。

科研團隊通過對不同月球礦物的進一步研究,還發現月壤鈦鐵礦加熱后,可以同步生成大量單質鐵和水蒸氣氣泡,是名副其實的月球“蓄水池”。

基于多項研究結果,科研團隊提出一種

具有可行性的月球水資源原位開采與利用策略——

首先通過凹面鏡或菲涅爾透鏡聚焦太陽光加熱月壤至熔融。加熱過程中,月壤將會與太陽風中注入的氫反應生成水、單質鐵和陶瓷玻璃。

產生的水蒸氣被冷凝為液態水,收集并儲存在水箱中,可以滿足月球上人類與各種動植物的飲水需要。

通過電分解水可以產生氧氣和氫氣,氧氣可以供人類呼吸,氫氣可以作為能源使用。

鐵可以用于制造永磁和軟磁材料,為電力電子器件提供原材料,也可用作建筑材料。

熔融的月壤也可以用來制作具有榫卯結構的磚塊,用于建造月球基地建筑。

專家表示,該策略將為未來月球科研站以及空間站建設提供重要的設計依據,并有望在后續的嫦娥探月任務中發射驗證性設備以完成進一步確認。

(總臺央視記者 任梅梅 杜金明)