中國科研新發現:1噸月壤可生成逾50公斤水 滿足50人每日飲水量

撰文:林芷瑩
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嫦娥五號月壤研究有新發現。中國科學院寧波材料所、中國科學院物理所等組成的科研團隊,經過3年的深入研究和反覆驗證,發現一種利用月壤大量生產水的方法,有望為未來月球科研站及太空站的建設提供重要設計依據。

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。

經過深入研究和反覆驗證,科研人員發現,月壤礦物經過太陽風億萬年的輻照,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生氧化還原反應,生成單質鐵和大量水。當升高至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。

中國科學院寧波材料所、中國科學院物理所等組成的科研團隊,發現一種利用月壤大量生產水的方法。(央視新聞)
中國科學院寧波材料所、中國科學院物理所等組成的科研團隊,發現一種利用月壤大量生產水的方法。(央視新聞)

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噸月壤將產生約51-76公斤的水,相當於100多瓶500毫升的瓶裝水,基本滿足50人一天的飲水量。

科研團隊研究了不同的月球礦物後,還發現月壤鈦鐵礦加熱後,可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」。

月壤加熱過程中水和單質鐵的形成過程以及各種主要礦物的含水量對比。(央視新聞)

基於多項研究結果,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。通過電分解水可產生氧氣和氫氣,氧氣可供人類呼吸,氫氣可作為能源使用。鐵可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。熔融的月壤可用於製作具有榫卯結構的磚塊,用於建造月球基地建築。

通過加熱月壤收集月球水的原位開採與利用策略示意圖。(央視新聞)