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真能提取水!一噸月壤提取50斤水,美國想學都學不走的技術!

2024-08-26科學

真能提取水!一噸月壤提取50斤水,美國想學都學不走的技術!

今兒個咱可得好好嘮嘮這月球制水的事兒。咱中國的科學家那可真是了不起,竟然研究出了從月壤中提取水的新方法,1 噸月壤能制出 50 公斤以上的水呢,這可真是讓全世界都驚掉了下巴!

咱先說說這月球上的水,那在地球上平平常常的水,到了月球上可就金貴得不得了啦。月球上上沒有大氣層,月晝的時候溫度能高達 127℃,在這樣的條件下,液態水那是根本沒法存在的。所以啊,一直以來人們都覺得月球上是沒有水的。

可咱中國的嫦娥五號帶回來的月壤樣本,那可是顛覆了這個認知。科學家們在研究中發現,月壤中竟然真的含有以水分子形式存在的水。這一發現,那可是為在月球上建立基地和開采資源開啟了一扇新的大門。

以前呢美國美國搞了阿波羅計劃,6 次載人登月,費了那麽大的勁,帶回了 382 公斤月球樣品,結果也沒發現水的痕跡,還讓人們一度以為月壤不含水呢。其實啊,月壤和月巖不是完全不含水,只是含量極其微小,而且形式和正常的水分子也不一樣,當時的技術檢測不出來罷了。

後來蘇聯也帶回了月球樣品,發現了極微量的水,不過也沒引起多大重視。直到美國的 「克雷門汀」 探測器在月球兩極探測到水冰的訊號,人們才開始意識到月壤可能並非不含水。再對阿波羅登月樣品重新檢測,才發現了少量以羥基形式存在的水,並不是真正的水分子。

咱中國的嫦娥五號可就不一樣啦,它帶回來的 1731 克月壤,讓科學家得出了顛覆性的結論:月壤中確實有以水分子形式存在的水。而且中國科研團隊還發現了一種富含水分子和銨的未知礦物晶體 ulm - 1,含水量高達 41% 呢!

那這神奇的從月壤中制水是咋做到的呢?這裏面可藏著大學問呢。原來啊,月球上沒有空氣也沒有強大的磁場,太陽發出的太陽風粒子就能毫無阻礙地到達月球表面,轟擊月面物質。太陽風的主要粒子是質子,也就是氫原子核,這些質子打進月球表面物質內部就變成了氫元素。而月壤中常見的鈦鐵礦含有大量鐵氧化物。這時候,聰明的科學家就想到啦,水分子是由一個氫原子和兩個氧原子構成的,現在月壤中有現成的氫原子,也有大量的氧原子,只要讓它們結合起來,不就能變成水了嘛!

辦法說起來也簡單,那就是加熱。把月壤加熱到高溫後,氫原子就會和鐵氧化物發生氧化還原反應,生成鐵金屬單質和大量的水。溫度進一步升高到 1000℃以上,月壤會熔化,水就會以水蒸氣的形式釋放出來,再把水蒸氣凝結,就能得到液態水啦。根據實驗結果,1 克月壤用這種方法能獲得 51 - 76 毫克的水,那 1 噸月壤就能生產出 51 - 76 千克水,足足夠 50 個人一天的飲用所需啦!而且月壤在月球上那可是遍地都是,取之不盡用之不竭呢!

這還不算完,在這個反應過程中,還會附帶生成另外兩種很有用的東西:金屬鐵和陶瓷玻璃。鐵的用途那可就太廣泛啦,可以做磁鐵,也能直接做成鋼材,用來建造月球基地或者太空船都沒問題。月壤熔融後產生的陶瓷玻璃也不會被浪費,可以做成磚塊,在月球上蓋房子,這樣能節省大量的金屬材料,便於建立大型的月球城市,這可真是一舉三得啊!

不過呢,這又有個關鍵問題出現了:把月壤加熱到 1000℃需要大量的能量,這能源從哪來呢?月球上可沒有煤也沒有天然氣,要是靠從地球上帶燃料過去,那成本可就太高啦,肯定不行。所以啊,就得從月球本地獲取能量。這熱源就是太陽能,月球上最不缺的就是太陽能啦。咱人類發射的月球探測器,像嫦娥三、四、五、六號以及玉兔一號、二號,都是采用太陽能電池板來發電的。月球的白天長度有 14 天呢,完全有足夠的能量來加工月壤。

咱中國科學家想到的辦法是直接聚光,透過凹面鏡或菲涅爾透鏡,把太陽光聚焦到反應器中,就能把月壤加熱到熔融狀態,產生水蒸氣。這些水蒸氣冷凝後儲存在水箱裏,可以用來飲用或者培育植物,也能電解生產氫氧燃料。

有人可能就擔心啦,咱這月壤制水的方法都公布出來了,相當於 「開源」 了,那美國或者其他國家會不會學去呢?嘿,咱先別慌。這技術聽起來簡單,實際操作起來可沒那麽容易呢。首先,這加熱月壤需要的高溫裝置就不是那麽好造的,得有先進的技術和材料支持。其次,整個制水的過程需要精確的控制和管理,這可不是誰都能輕易掌握的。而且啊,咱中國在這方面的研究可是走在前面的,我們還有後續的改進和創新呢。

咱再看看美國,他們之前搞那個 「毒蛇」 號月球車計劃,本來是想深入月球南極尋找水冰的,結果因為各種原因計畫被砍掉了,到現在都沒啥進展。而咱中國呢,計劃在 2026 年發射嫦娥七號,著陸區域就在月球南極。嫦娥七號將會釋放一台 「飛躍器」,進入附近的沙克爾頓撞擊坑,尋找可能存在的水冰。

咱中國這可是兩手準備,一邊研究月壤制水技術,一邊尋找現成的水冰資源。不管是哪種方法,只要成功了,那都將為我們在月球上的探索和開發提供巨大的支持。

想象一下未來,在月球上,一座座 「水資源工廠」 拔地而起,源源不斷地把月壤變成寶貴的水資源,為月球基地、科研站提供生命保障,那場面該有多壯觀!咱中國的科學家們用他們的智慧和努力,正在一步步把科幻小說中的情節變成現實。