中国科研新发现:1吨月壤可生成逾50公斤水 满足50人每日饮水量

撰文: 林芷莹
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嫦娥五号月壤研究有新发现。中国科学院宁波材料所、中国科学院物理所等组成的科研团队,经过3年的深入研究和反复验证,发现一种利用月壤大量生产水的方法,有望为未来月球科研站及太空站的建设提供重要设计依据。

前期研究结果表明,月壤玻璃、斜长石、橄榄石和辉石等多种月壤矿物中含有少量水,但含水量仅在0.0001%-0.02%之间,极其稀少,难以在月球原位提取利用。

经过深入研究和反复验证,科研人员发现,月壤矿物经过太阳风亿万年的辐照,储存了大量氢。在加热至高温后,氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应,生成单质铁和大量水。当升高至1000℃以上时,月壤将会熔化,反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来。

中国科学院宁波材料所、中国科学院物理所等组成的科研团队,发现一种利用月壤大量生产水的方法。(央视新闻)
中国科学院宁波材料所、中国科学院物理所等组成的科研团队,发现一种利用月壤大量生产水的方法。(央视新闻)

经过多种实验技术分析,研究团队确认,1克月壤中大约可以产生51-76毫克水。以此计算,1吨月壤将产生约51-76公斤的水,相当于100多瓶500毫升的瓶装水,基本满足50人一天的饮水量。

科研团队研究了不同的月球矿物后,还发现月壤钛铁矿加热后,可同步生成大量单质铁和水蒸气气泡,是名副其实的月球“蓄水池”。

月壤加热过程中水和单质铁的形成过程以及各种主要矿物的含水量对比。(央视新闻)

基于多项研究结果,科研团队提出一种具有可行性的月球水资源原位开采与利用策略。首先,通过凹面镜或菲涅尔透镜聚焦太阳光加热月壤至熔融。加热过程中,月壤将会与太阳风中注入的氢反应生成水、单质铁和陶瓷玻璃。

产生的水蒸气被冷凝为液态水,收集并储存在水箱中,可以满足月球上人类与各种动植物的饮水需要。通过电分解水可产生氧气和氢气,氧气可供人类呼吸,氢气可作为能源使用。铁可用于制造永磁和软磁材料,为电力电子器件提供原材料,也可用作建筑材料。熔融的月壤可用于制作具有榫卯结构的砖块,用于建造月球基地建筑。

通过加热月壤收集月球水的原位开采与利用策略示意图。(央视新闻)