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  • 航天新目标,氧气哪里找?月球可能有答案

    许多国家都把这一年代看作人类重返、并长期留在月亮上的十年。但在移居月球之前,我们需要考虑很多事情。最明显的一项是可呼吸的空气。空气可以从地球带到月球上,并在月球进行回收再使用。但最好的我们最好的选择是直接在月球上制造氧气。

    航天新目标,氧气哪里找?月球可能有答案

    为了完成这个目标,欧洲航天局在荷兰的欧洲空间研究与技术中心(ESTEC)开设了一个新实验室。根据贝丝•洛马斯的博士研究,小组正在探索如何在月球表面直接准确获取所需要的元素。

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    月球土壤,又称表岩屑,富含氧原子。氧大约占了土壤重量的40-45%,是表岩屑含量最高的元素。氧原子以氧离子的形态形成矿物或玻璃,所以获取氧离子不是一件容易事。在实验室中的实验会为在月球上的实践铺下一条坚实的路。

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    表岩屑中的氧和金属

    “有了我们自己的设施,我们就可以更加集中地制造氧气,用质谱仪测量从表岩屑提取的氧气的重量,”洛马斯在一次声明中提到,“能在在月球表面找到的资源,并提取氧气显然对未来人类在月球的居住着非常有用,无论是呼吸还是在月球表面制造火箭燃料。”

    提取氧气的办法运用了熔岩电解的方式。一个金属篮子里面放置了950°C的熔融氯化钙。熔岩导电,所以可以在每一头放上一个电极。表岩屑在这个篮子里并不会融化,但是会产生重要的化学反应。氧原子被释放出来并运送到正极。

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    正在提取氧气的月尘

    剩下的土壤会转化成合金。其中的一些对永久性的月球基地非常有用。因为地球距离月球即使在最高速度还有几天的路程,一个基本没有废物的提取过程是可取的。虽然我们还没有熟练掌握这项技术,欧空局的科学团队已经做好了接受这个挑战的准备。

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    “我们现在有了实验设施,下一步会继续微调设施。比如逐渐降低运行温度,最终设计出一套可以在被发射到月球上,并在月球运行的系统。”欧空局研究员亚历山大•莫里斯说。

    近年,欧空局讨论了在2035年左右建立永久性月球基地的计划。月球的南极有洞穴和冰沉积,是欧空局考虑的位置之一。

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    月球南极

    月球土壤:

    月球土壤是月球表面表岩屑的一小部分,和地球土壤有着天差地别的区别。月球土壤的物理性质大多是玄武岩和斜长岩的分解导致的,而常年不断地陨石、来自太阳及太空的离子撞击月球表面造成了玄武岩和斜长岩的分解。这属于风化过程,粒子逐渐被磨损变小。这一现象从根本上与地球土壤的形成方式不同,地球土壤离不开氧分子(O2),湿度、大气的运动(风)和多种生物的帮助。有些人认为“土壤”这个词的定义包含了有机生物,而月球没有。但月球科学家统一忽视这一区别。

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    月尘

    月球土壤经常和月球表岩屑只同一样东西,但月球土壤只代表表岩屑的一小部分,由直径为1厘米或更小的颗粒组成。月尘通常包含比月球土壤还要小的颗粒。虽然没有正式定义月尘的颗粒的大小,但一些组织把它定义为直径小于50千分尺的颗粒,其他组织把它定义为直径小于10千分尺的颗粒。

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    相关知识

    月尘是指又称月土。月球表面的粉末状尘土,粒径-般小于1毫米,含有玻璃球或碎片、斜长石、单斜辉石、钛铁矿、橄榄石、陨硫铁、自然铁碎片和直径小于1毫米的球形镍铁,有时还有少量鳞石英、方英石、尖晶石等。

    玻璃在月尘中占较大比例,其成分变化很大,是因岩石或矿物受陨石撞击熔融并急剧冷却的结果。按其形态特征可分为三类:葡萄状、多孔状、球形的暗绿色碎片;淡色或无色,或少见的褐、黄色及橙色碎片;球形、椭球形、哑铃形及滴状体( 大多小于0.2毫米),颜色为红、褐色至绿色和黄色。其化学成分中二氧化钛含量较低,二氧化硅、氧化钾和五氧化二磷的含量较高。月尘中玻璃的含量比较低,特别是圆球形玻璃较少。月尘在月陆区很薄,平均1毫米,甚至缺失;在月海区和月坑中较厚。月尘的热导率很低。月尘的成因大多认为是陨石撞击形成,少数人认为由火山灰生成。

    作者: Alfredo Carpineti

    FY: MJR

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