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提取水的技術真的可行!一噸月壤提取50斤水,美國難以復制

2024-09-03科學

提取水的技術真的可行!一噸月壤提取50斤水,美國難以復制

他們真的從月球土壤中獲得了水!一噸月球土壤能產生 50 千克水,美國想學也學不來!

他們真的從月球土壤中獲得了水!一噸月球土壤能產生 50 千克水,美國想學也學不來!

今天我們來談談月球上的水生產。我們中國的科學家們真是與眾不同。他們研究出了一種從月球土壤中提水的新方法,從1噸月球土壤中可以提煉出50多公斤的水,這著實讓全世界為之震驚!

讓我們來談談月球上的水,水在地球上很常見,但在月球上卻非常昂貴。月球上沒有大氣層,月球上一天的溫度可高達 127 °C,在這種條件下不可能有液態水存在。因此,人們一直認為月球上沒有水。

然而,中國探測器嫦娥五號從月球土壤中帶回的一個樣本卻直面了這一觀點。科學家們發現,月球土壤中確實含有分子形式的水。這一發現為在月球上建造基地和開發月球資源提供了新的可能性。

過去,美國實施了 "阿波羅計劃",6次載人登月,費了九牛二虎之力帶回了382千克月球樣品,卻沒有發現水的蹤跡,人們以為月球土壤中不含水。事實上,月球土壤和巖石中並不含水,只是含水量極少,而且形狀與普通水分子不同,所以當時的技術無法探測到。

後來,蘇聯也從月球上帶回了樣本,並行現了少量的水跡,但並未引起人們的註意。直到美國探測器 "克雷門汀 "在月球兩極附近發現了水冰跡象,人們才開始意識到月球土壤中可能並不是沒有水。直到對阿波羅樣本進行重新檢查時,才發現少量的水以羥基的形式存在,而不是真正的水分子。

中國的嫦娥五號探測器則完全不同。探測器帶回的 1731 克月壤讓科學家們得出了一個突破性的結論:月壤中實際上含有以水分子形式存在的水。中國研究小組還發現了一種未知的礦物質ulm-1晶體,它富含水和銨分子,含水量高達41%!

那麽,月球土壤中神奇的水是如何產生的呢?這就提出了一個重要問題。原來,月球上沒有空氣,沒有強磁場,太陽發出的太陽風粒子可以毫無阻礙地穿透月球表面,轟擊月球表面的物質。太陽風粒子主要是質子或氫核,它們以氫元素的形式穿透月球表面的物質。而月球土壤中常見的鈦鐵礦中含有許多鐵氧化物。當時,聰明的科學家認為,一個水分子由一個氫原子和兩個氧原子組成,現在氫原子在月球土壤中已經準備就緒,還有大量的氧原子,在它們結合之前,無法轉化成水!

方法很簡單,就是加熱。當月球土壤被加熱到高溫時,氫原子與鐵氧化物發生氧化還原反應,形成鐵單質和大量的水。當溫度上升到 1000 ℃ 以上時,月球土壤融化,水以水蒸氣的形式釋放出來,然後水蒸氣凝結成液態水。根據實驗結果,這種方法可以從 1 克月壤中提取 51-76 毫克的水,從 1 噸月壤中提取 51-76 公斤的水,這些水足夠 50 個人一天飲用!而且,月球土壤在月球上隨處可見,取之不盡,用之不竭!

這還不是全部,因為在這個反應過程中還會產生另外兩種有用的東西:黑色金屬和陶瓷玻璃。鐵的用途多種多樣。它可以用來制造磁鐵或鋼鐵,鋼鐵可以用來建造月球基地或宇宙飛船。由月球土壤熔化而成的陶瓷玻璃也並非一無是處。它可以制成磚塊,用於在月球上建造房屋,從而節省大量金屬材料,使建造大型月球城市變得更加容易。

但有一個大問題:將月球土壤加熱到1000 °C需要大量能源,這些能源從哪裏來?月球上沒有煤或天然氣,如果我們從地球上獲取燃料,成本肯定過高。因此,我們必須從月球獲取能源。熱量的來源是太陽能,而月球上有大量的太陽能。人類發射的月球探測器,如嫦娥三號、四號、五號、六號以及玉兔一號和二號,都使用太陽能電池板發電。月球上有 14 天的日照時間,這些能量足以處理月球土壤。

我們中國的科學家想出了用空心鏡或菲涅爾透鏡將太陽光直接集中到反應爐中的辦法,這樣可以融化月球的土壤,產生水蒸氣。水蒸氣被冷凝並儲存在一個水箱中,可以用來飲用或種植植物,也可以電解產生氫氧化物燃料。

有些人可能會擔心,從月球土壤中生產水的方法已經公布,這相當於 "開源",那麽美國或其他國家是否會從中學習呢?我們先不要驚慌。這項技術聽起來很簡單,但實際上並不那麽容易。首先,加熱月球土壤所需的高溫裝置並不容易制造,必須有先進的技術和材料支持。其次,整個制水過程需要精確的控制和管理,不是誰都能做到的。此外,中國在這一領域的研究處於領先地位,仍需不斷改進和創新。

讓我們看看美國。他們曾計劃將 "毒蛇 "探測器送往月球南極尋找水冰,但由於種種原因,該計畫被取消,至今沒有任何進展。不過,中國計劃於 2026 年發射嫦娥七號探測器,著陸點位於月球南極。嫦娥七號將向附近的沙克爾頓撞擊坑發送一個 "著陸器",以尋找可能的水冰。

在中國,我們正在透過研究從月球土壤中生產水的技術和尋找現成的水冰供應,為這兩方面做準備。無論哪種方式,如果成功,都將極大地推動我們對月球的探索和開發。

想象一下,在未來的月球上建立起一座 "水工廠",源源不斷地將月球土壤轉化為寶貴的水源,供月球基地和科研站的生命之用--那將是多麽壯觀的景象!我們中國的科學家們正一步步地用他們的智慧和決心將科幻構想變為現實。