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1噸月壤有望生產(chǎn)超50千克水!中國科學(xué)家發(fā)布月壤研究新發(fā)現(xiàn)

1噸月壤有望生產(chǎn)超50千克水!中國科學(xué)家發(fā)布月壤研究新發(fā)現(xiàn)

責(zé)任編輯:朱劍明 2024-08-22 12:48:42 來源:央視新聞客戶端

 中國嫦娥五號月壤研究又有新發(fā)現(xiàn)——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(tuán)隊(duì),經(jīng)過3年的深入研究和反覆驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)了一種全新的利用月壤大量生產(chǎn)水的方法,有望為未來月球科研站及空間站的建設(shè)提供重要設(shè)計(jì)依據(jù)。

 水是建設(shè)月球科研站及未來開展月球星際旅行,保障人類生存的關(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(jié)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採策略,無疑是未來探月工程的重點(diǎn)內(nèi)容。

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 1噸月壤有望生產(chǎn)超50千克的水

 經(jīng)過深入研究和反覆驗(yàn)證,科研人員發(fā)現(xiàn),月壤礦物由於太陽風(fēng)億萬年的輻照,儲存了大量氫。在加熱至高溫後,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。當(dāng)溫度升高至1000℃以上時,月壤將會熔化,反應(yīng)生成的水將以水蒸氣的方式釋放出來。

 經(jīng)過多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)分析,研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn),1克月壤中大約可以產(chǎn)生51-76毫克水。以此計(jì)算,1噸月壤將可以產(chǎn)生約51-76千克水,相當(dāng)於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(tuán)隊(duì)通過對不同月球礦物的進(jìn)一步研究,還發(fā)現(xiàn)月壤鈦鐵礦加熱後,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」。

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 月壤加熱過程中水和單質(zhì)鐵的形成過程以及各種主要礦物的含水量對比

 基於多項(xiàng)研究結(jié)果,科研團(tuán)隊(duì)提出一種具有可行性的月球水資源原位開採與利用策略——

 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(fēng)中注入的氫反應(yīng)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,收集並儲存在水箱中,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(chǎn)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。

 鐵可以用於製造永磁和軟磁材料,為電力電子器件提供原材料,也可用作建築材料。

 熔融的月壤也可以用來製作具有榫卯結(jié)構(gòu)的磚塊,用於建造月球基地建築。

 專家表示,該策略將為未來月球科研站以及空間站建設(shè)提供重要的設(shè)計(jì)依據(jù),並有望在後續(xù)的嫦娥探月任務(wù)中發(fā)射驗(yàn)證性設(shè)備以完成進(jìn)一步確認(rèn)。

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 通過加熱月壤收集月球水的原位開採與利用策略示意圖

責(zé)任編輯:朱劍明 1噸月壤有望生產(chǎn)超50千克水!中國科學(xué)家發(fā)布月壤研究新發(fā)現(xiàn)
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