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一噸月壤提取50斤水的技術,成為美國難以復制的先進技術

2024-09-01科學

一噸月壤提取50斤水的技術,成為美國難以復制的先進技術

它真的可以提煉出水來!一噸月亮上的泥土可以提煉出五十千克的水分,這是美國人都無法做到的事情!

它真的可以提煉出水來!一噸月亮上的泥土可以提煉出五十千克的水分,這是美國人都無法做到的事情!

今天,我們將討論月亮是如何制造水的。中國的科學家太神奇了,他們發明了一種新的從月壤中取水的方式,一噸月壤能產出50多千克水,這實在是太驚人了!

當我們談到月亮上的水時,地球上常見的水在那裏是很貴的。月球上沒有大氣,月晝最高可達到127攝氏度,這種情況下,想要生存液態水幾乎是不可能的事情。所以,長久以來,我們都假設月亮上不存在水。

但是,中國的嫦娥五號從月球上采集到的泥土樣品卻推翻了這個想法。科學家發現,月壤中其實存在著以水分子的形態存在的水。這一發現開啟了在月球上建造基地、發展資源的新途徑。

美國在阿波羅計畫上進行了六次載人登月,付出了艱辛的努力,才帶回來382公斤的月球樣本,卻沒有找到任何水的跡象,而曾被認為是沒有水分的。事實上,月壤和月巖中都有水,但它們的含量很低,而且形狀也和普通的水不一樣,這也是為什麽那個時代的科技無法檢測到的原因。

蘇聯隨後也在月球上收集了一些樣品,並且在那裏找到了一些水的痕跡,但是這些痕跡並不引人註目。美國的"克雷門汀"探測器在月球的極地發現了水冰,這一發現讓科學家們對月球上的土壤並非完全無水這一事實產生了懷疑。然而,經過對阿波羅樣品的再測試,科學家們卻發現,這些物質中含有少量的氫氧根,而非水分子。

中國的「嫦娥五號」就完全不同了。1731克月壤使科學家們有了驚人的發現:月壤中的確有水以水分子的形態出現。中國的科研團隊也在其中找到了一種含有大量水分和銨鹽的不明礦物——ulm-1,其含量可達到41%!

那麼,月壤中的魔力水是怎麼來的?這是一個很大的難題。月球上沒有大氣層,也沒有強大的磁場。太陽風中的主要微粒是被稱為氫核的質子,而這些質子則被稱為氫。而在月壤中普遍存在的鐵鈦礦就包含了豐富的鐵氧化物。那時,有頭腦的科學家相信,水分子是由1個氫、2個氧構成的,而如今,月亮上的泥土裏既有氫,又有許多氧,只要這些氫與氧結合起來,就無法變成水!

做法非常簡單,加熱。月壤在受熱後,會與氧化鐵進行氧化還原反應,生成含鐵的金屬單體及大量的水。當氣溫上升到1000攝氏度或更高的時候,月球土壤開始熔化,水變成了蒸汽,隨後蒸汽濃縮,最終形成了液態的水。按照計算,1 g月壤中的水分為51-76毫升,1噸的月壤中含有51-76公斤的水分,也就是50-76公斤的水分,足以供五十人使用。更何況,月球上遍地都是月壤,根本就是取之不竭!

不僅如此,還有另外兩種更有用處的物質也將在這一過程中產生:鐵和陶瓷玻璃。鐵有多種用途。它能被制造成磁體或者鋼,用來建立月面基地或太空船。而且,這些由月壤融化而成的陶瓷玻璃,也可以用來做建築用的磚頭,既節約了很多金屬,又方便了建造大型月面都市,可謂一箭三雕!

但是,還有一個很大的問題:要把月壤加熱到1000攝氏度,就得消耗巨大的能量。月球上既沒有煤炭,也沒有燃氣,要想靠從地球運輸燃料,那是不可能的。所以我們必須從月亮上獲得能量。這是月球上僅有的一種能量來源——太陽能。目前,人們已經發射了嫦娥三、四、五、六以及玉兔一號和玉兔二號等探月衛星,均采用了太陽電池板進行電力輸出。在月球上,有14天的陽光充足,足以滋養月球的土壤。

中國的科研人員已經想到了直聚光技術,即把太陽光集中在一塊凹反射鏡或者菲涅爾鏡片上,讓月壤熔化,然後制造蒸汽。冷凝後的蒸汽被貯存在一個容器裏,用於飲用水和植物的生長,並透過電解的方式制造出氫氧燃料。

或許有些人會擔憂,既然公開了從月壤中取水的方式,那就是"開源",那麽美國或者其它國家會不會吸取教訓呢?嗨,不要驚慌。這一技巧說起來容易,做起來卻沒這麽簡單。首先,用來給月壤加溫的高溫裝置是很難制作的,它要求有很高的科技和物質基礎。其次,對制水工藝的嚴格控制與管理,並非人人都能做到。中國在此方面的研究處於國際領先地位,但仍有許多不足之處,需要不斷地完善與創新。

他們的"毒蛇"探測器本來是要到南極去找水冰的,但是因為各種原因,這個計劃被取消了,到目前為止還沒有什麽進展。而中國則將於2026年發射嫦娥七號探測器,並在南極設立一個著陸點,這將是中國探月工程的重要組成部份。嫦娥7號將派出一架"飛行器"到沙克爾頓附近的環形山,搜尋有無水冰。

在中國,我們正著手進行這兩項工作,一是研究如何從月壤中提取水分,二是找到可供利用的水冰資源。以上兩個問題的解決,都將極大地促進中國對月球的探測與發展。

試想,如果在未來,一座「水廠」從月面升起,源源不斷地從月壤中提煉出珍貴的水源,並為月面基地與科考站提供生活所需的能源,這該有多美啊!我們中國的科學家,正以自己的聰明才智,一步一步地把科學幻想變成現實。