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100公斤月壤可制20公斤氧,我国要上月球制氧,争取制出第一口氧

中国很快就要上月球建造永久性月球科研站了,在建造月球基地前,必须要解决人的衣食住行等问题,最重要的是要解决持续供氧问题,因为人无时不刻都要呼吸氧气,而月球表面又是完全真空,没有氧气。

从地球运送氧气瓶过去,来往费用肯定高得离谱,通过在月球种植绿色植物来制氧,这需要浪费大量水资源和肥料,成本同样不小,这两种方式都无法长期持续,怎么办?科学家发现,月球表面到处是氧元素,只需要就地制氧就可以了。

在日心说还没有出来之前,人们对月球充满幻想,月球上有什么,是否住着神仙,我国民间就流传着多个关于月球的神话传说,其中一种传说认为嫦娥在成仙之后带着玉兔住进了月球上的广寒宫,后来她的夫君吴刚也来了。

真是这样吗?1969年至1972年,美国阿波罗飞船先后6次登上月球,美国人不仅在月球上进行了多项科学实验,还带回了382公斤月壤,创造了航天纪录,见证了举世无双的航天技术,证实了月球并没有住有神仙。

月球只是一颗天然卫星,陪伴在地球身边长达45亿年,通过对月球土壤的深入研究,绝大多数科学家都认为:月球来源于地球本身,曾是地球的一部分,一颗流氓行星撞击了地球,大量碎片涌向太空,碎片慢慢集结,月球诞生了。

地球蕴含着极其丰富的资源,曾经是地球一部分的月球当然也拥有大量资源,不仅如此,没有空气的月球还接收了大量来自太阳的罕见物质氦-3,氦-3是人类梦寐以求的能源,100吨够全人类用1年,所以月球成为超级航天大国的必争之地。

上个世纪,美国人只在月球进行过短暂停留,1969年,首个登陆月球的阿波罗11号宇航员只在月球停留了21小时18分钟,1972年,阿波罗17号宇航员在月球表面创造了最长停留记录,但时长也只有74小时59分。

要想在月球长期采集资源,人类就必须在月球停留更长的时间,几个月或几年时间,本以为美国很快就能做到了,但自从美国阿波罗17号返回舱回到地球后,美国就再也没有踏足月球了,已经快有半个世纪了。

反倒是起步较晚的我国走在前面,在2020年12月,我国嫦娥5号已取回1731克月球样品,月球样品数量仅次于美国,这显然不是我国探月的最终目标,我国下一步探月目标是载人登月,接着和俄罗斯一起建造永久月球基地。

建造月球基地前,肯定要解决氧气来源问题,前面都说了通过种植植物和运送氧气两种方式是不可取的,就连400公里轨道高度上的国际空间站和中国空间站也没有这么做,而是将水电解出氧气,但月球环境不同于空间站环境。

我国货运飞船前往空间站只需6.5个小时,而前往月球表面则需要一个星期的时间,消耗燃料将是前往空间站消耗燃料的3倍以上,所以将水电解出氧气也是十分昂贵,不过最好的办法就是就地制氧,因为月壤中含有丰富的氧元素。

要问月球表面最多的物质是什么?肯定就是月壤了,月球表面覆盖着一层厚达数米的月壤,由于月昼高温达120℃以上,月夜低至-180℃,昼夜温差高达300℃,再坚硬的月岩也支持不了多长时间,最终变成粉末状月壤。

专家对嫦娥5号月球样品研究的结果显示,月壤中主要成分是玻璃、橄榄石、斜长石和辉石,而这些矿物中含有大量氧化物,例如氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化铁和氧化硅,这就是为什么月壤中含有丰富的氧元素原因。

多年前,有科学家提出月壤用来做建筑材料的构思,如果人类要到月球居住,居住建筑最好就地取材,而月壤是最佳的材料之一,月亮做成的建筑材料,具有耐高温、抗辐射、坚固度强等特点,而现在月壤可用来提取氧气。

在今年举行的深空探索科学技术与应用大会上,我国航天五院专家向媒体介绍了月壤制氧的新技术,将月壤加到1600~2500℃进行电解,月壤中的氧化物就可以发生化学反应,氧气以气泡方式释放,100公斤月壤可以制造出20公斤氧,这真的超乎想象。

一个人一天需要0.8公斤氧气,一个5人规模的月球基地一个月只需要120公斤氧气,加热和电解600公斤月壤就够了,月球最多的又是月壤,所以我们完全不用去担心月球上的氧气会被用完。

月昼期间,月球上有着比地球还要强烈的阳光,所以,我们完全可以利用透镜的原理来聚集热量,让月壤加热到2500℃,然后用太阳能电池制电来电解月壤,也可以直接通过电热方式来加热和电解月壤,从而获得纯净的氧气。

月壤制氧也存在一个较大难题,那就是反应炉中的月壤加热到2500℃后才去电解,这对电极材料耐用性要求极高,但我国航天的发展从来都是迎难而上,我国要上月球造氧,我国航天五院科学家也表示了,争取早日在月球上制出第一口氧气。有趣有料的科学内容请关注唯一的

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  • 编辑:刘卓
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