這台機器能用月球土壤造氧,人類移居月球還遠嗎?

 

 

人類移居月球的夢想似乎越來越近。去年,科學家們發現,可以利用月球土壤充當建築材料,3D 列印月球住宅成為可能。現在,人們又發現,月球土壤還能造氧!

 

近日,在智利聖地亞哥市舉行的 SolarPACES 大會上,一位航空航天工程師展示了一套能讓太空人自己在月球上製造氧氣和水的太陽能反應器。

 

這套系統可以從月球土壤中提取水,然後從水中分解出氧氣。它在發動前期需要使用從地球帶來的氫氣作為原料,而幾個小時後氫氣就可以實現自動回收。目前此機器已經完成了 6 個月的試運行,據研究小組稱,其製造的氧氣和水足夠供 8 個太空人使用。

 

圖 | 太陽能利用測試

 

這項研究的意義重大,因為在月球上製造氧氣是幾十年來一直困擾著科學家的問題。參與此項目在 Plataforma Solar de Almeria(一家位於西班牙的太陽能研發中心)的研發已經 10 年的 Thorsten Denk 表示:「人們一直認為這需要一個太陽灶、太陽能板或者核反應堆,因為在月球很難獲得制氧過程所需的熱量。而且從地球運送原材料又太貴,每千克原材料要消耗掉數百千克的燃料。」

 

這台機器目前重 400 千克,但 Denk 表示重量仍有減輕的空間。因為月球沒有大氣層,地表的岩石和土壤不會受到風化作用,因此形狀各異且稜角分明。Denk 的系統要先將月球土壤做預處理,打磨稜角後篩選出大小合適的顆粒,然後再傳送到流化床反應器中。這台機器可以在一小時內處理 25 千克的土壤,同時在四小時內用低於 10 千瓦的電力生成 700 千克水以及 2.5 千克氧氣。

 

圖 | 系統試運行中採集的結果

 

這套系統在氧氣製造流程中還需要鈦鐵礦(FeTiO3),而這種礦物能在月球表面的「暗區域」找到,並需要利用機器人發掘,這也是 Denk 的項目目前需要外部資金注入的原因。

 

負責由歐洲空間局領導的「月球村」計劃的大使 Bernard Foing 教授稱,到 2030 年月球上有第一批人類移民者,大概有 6-10 人,而到 2040 年這個數字可能會達到 100 名。

 

在今年的歐洲行星科學會議(European Planetary Science Congress)上,他將人類在月球的擴張類比為歷史上鐵路系統的發展:鐵路搭好後,在火車站周圍會先出現村莊,然後出現商店和企業。

 

圖 | 構想中的月球殖民

 

月球能提供的資源也有很多。比如可以用作 3D 列印及製造衛星零件的玄武岩,以及地球上很少見,但能用於生產更清潔、安全的核能源的氦-3。同時月球半個月一次的日夜交替也完美地為制氧過程提供了所需的太陽能。Denk 說:「月球表面沒有氣候和天氣的變化,從日出到日落都是我們的反應器運作的極佳時間。」

 

Denk 同時也在嘗試控制流化床反應器中的溫度,從而避免土壤的燒結。他說:「化學反應在從 800 攝氏度發生,但到 1050 度時土壤會因高溫變得容易粘結在一起,這也是為什麼我們將反應器內的溫度控制在 970+/-30 度的範圍。」

 

 

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