我國嫦娥五號月壤研究又有新發(fā)現——中國科學(xué)院寧波材料所、中國科學(xué)院物理所等單位組成的科研團隊，經(jīng)過(guò)3年的深入研究和反復驗證，發(fā)現了一種全新的利用月壤大量生產(chǎn)水的方法，有望為未來(lái)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(lái)開(kāi)展月球星際旅行，保障人類(lèi)生存的關(guān)鍵資源，探尋水資源是月球探測的首要任務(wù)之一?？茖W(xué)家之前主要關(guān)注月球上自然態(tài)水資源的分布情況，前期研究結果表明，月壤玻璃、斜長(cháng)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?jì)H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(kāi)采策略，無(wú)疑是未來(lái)探月工程的重點(diǎn)內容。
1噸月壤有望生產(chǎn)超50千克的水
經(jīng)過(guò)深入研究和反復驗證，科研人員發(fā)現，月壤礦物由于太陽(yáng)風(fēng)億萬(wàn)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(fā)生氧化還原反應，生成單質(zhì)鐵和大量水。當溫度升高至1000℃以上時(shí)，月壤將會(huì )熔化，反應生成的水將以水蒸氣的方式釋放出來(lái)。
經(jīng)過(guò)多種實(shí)驗技術(shù)分析，研究團隊確認，1克月壤中大約可以產(chǎn)生51-76毫克水。以此計算，1噸月壤將可以產(chǎn)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(mǎn)足50人一天的飲水量。
科研團隊通過(guò)對不同月球礦物的進(jìn)一步研究，還發(fā)現月壤鈦鐵礦加熱后，可以同步生成大量單質(zhì)鐵和水蒸氣氣泡，是名副其實(shí)的月球“蓄水池”。
月壤加熱過(guò)程中水和單質(zhì)鐵的形成過(guò)程以及各種主要礦物的含水量對比
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(kāi)采與利用策略——
首先通過(guò)凹面鏡或菲涅爾透鏡聚焦太陽(yáng)光加熱月壤至熔融。加熱過(guò)程中，月壤將會(huì )與太陽(yáng)風(fēng)中注入的氫反應生成水、單質(zhì)鐵和陶瓷玻璃。
產(chǎn)生的水蒸氣被冷凝為液態(tài)水，收集并儲存在水箱中，可以滿(mǎn)足月球上人類(lèi)與各種動(dòng)植物的飲水需要。
通過(guò)電分解水可以產(chǎn)生氧氣和氫氣，氧氣可以供人類(lèi)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(lái)制作具有榫卯結構的磚塊，用于建造月球基地建筑。
專(zhuān)家表示，該策略將為未來(lái)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(wù)中發(fā)射驗證性設備以完成進(jìn)一步確認。
通過(guò)加熱月壤收集月球水的原位開(kāi)采與利用策略示意圖
