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美国难以复制的技术揭示水资源提取新途径

2024-09-03科学

美国难以复制的技术揭示水资源提取新途径

这是真的取水!从一吨月亮上的泥土里能提炼出50公斤的水分——这项科技即使是美国人也无法掌握!

这是真的取水!从一吨月亮上的泥土里能提炼出50公斤的水分——这项科技即使是美国人也无法掌握!

今天,我们将谈论一下月亮上的水产量。我们中国的科学家真是与众不同,他们发明了一种新的方式来从月亮上的泥土里取水。1吨月亮上的泥土能提取50多千克的水分,真是震撼了整个世界!

还是说说月亮上的水分吧,它在地面上是普通的,而在月亮上就很贵了。没有大气,月亮白天的时候,气温高达127摄氏度,这种情况下,想要生存水分几乎是不可能的事情。所以,长久以来,我们都假设月亮上不存在水。

但是,中国航天人嫦娥5号从月壤中返回了一些样品,却推翻了这种看法。研究人员已经证实,在月壤中,其实存在着以水分子的形态存在的水。这个发现开启了一个在月亮上建造基础和发展资源的新途径。

在以往,美国曾执行「阿波罗」项目,6次人类登月,艰难地返回382千克的月球样品,但并未找到任何水源,而曾被视为是无水分的。事实上,月球上的泥土和石头也是有水分的,只不过它们的数量很小,形态也和普通的水很不一样,这也是为什么现在的科技还没有发现的原因。

苏联随后也从月亮上返回样品,结果显示那里只有少量的水分,但是这一点并未受到关注。只有当美国的"克莱门汀"探测器在月球的极地发现了水冰的迹象时,我们才认识到,月亮上的泥土里也许并非无水存在。在对阿波罗样品重新进行了研究之后,科学家们只在氢氧根中找到了一小部分的水分,也就是说,根本就没有水的存在。

中国「嫦娥五号」空间探测车从月面采集到1731 g的泥土,这使科学家有了惊人的发现:月壤中的确有水分以水的形态出现。中国科研团队也在该地区找到了一种含有大量水分和铵盐的不明矿物结晶——乌尔姆1,其含量可达到41%!

所以,月亮上的泥土里究竟有什么魔力?这下麻烦大了。月亮上没有大气层,也没有强大的磁场。在太阳风中,最主要的粒子就是能穿过月亮表面的氢气核。通常在月壤中找到的黄铁矿就包含了大量的铁氧化物。那时,有头脑的人认为,水是一氢二氧,而月亮上的泥土里既有氢,又有许多氧,如果能将这两种元素组合在一起,岂不是能成为一种水?

要做到这一点,最直接的办法就是:升温。月壤在升温过程中,会与氧化铁进行氧化-还原作用,生成铁元素及丰富的水分。当气温上升至1000摄氏度或更高时,月壤将溶解,水变成蒸汽,并浓缩为液态的液体。根据试验数据,1克的月壤中含有51~76毫升的水分,也就是说1公公月壤中含有51~76千克的水分,而这些水分可以供50多人使用!此外,月球上到处都是泥土,永远都是无穷无尽的!

不仅如此,该化学反应还生成了其他两样有用的材料:铁质和陶瓷玻璃。铁的应用范围很广:可以被制造成磁体或者钢材,被用来建立月面基地或者太空船。同时,这些由月壤融化后形成的陶瓷玻璃也能被加工成砖头,用来在月亮上盖房子,这样就节约了很多的金属原料,使得建立一个巨大的月面都市更为简单。

不过,还有一个很重要的问题:要把月壤的温度升到1000摄氏度,所需的能量来自何处?因为在月亮上既没有煤炭也没有燃气,单凭从地面运输的话,费用实在是高得离谱,根本就是不可能的事情。所以我们需要从月亮上获得能量。在月亮上,最主要的能源就是太阳能。目前,人们已经成功地将「嫦娥三号」、「四号」、「五号」、「玉兔2号」等探月工程所使用的「卫星」,均采用了「太阳电池」。在月亮上,14天的阳光充足,足以让它的泥土工作。

中国的科研人员发明了一种方法,把太阳光从一个凹反射镜或者菲涅尔镜头照射到反应堆上,使月壤升温,直到它溶解并且生成蒸汽为止。冷凝后的蒸汽被贮存在容器内,可以作为饮用的水或用于植物的生长。

人们也许会担忧,既然公开了用在月球上制造水分的办法,就等于"开源",那么美国或者其它国家是否也会向它学习?嗨,不要惊慌。这种方法说着容易做,其实没这么容易。首先,需要用来给月壤加温的高温装置是很难制作的,需要很好的工艺和原料来支持。其次,对用水全流程进行精细的管控,一般人很难做到这一点。另外,中国在该方面的研究处于国际领先水平,但仍存在着进一步完善与创新的余地。

以美国为例:他们原本打算把"毒蛇"漫游者送到南极去搜寻水冰,但是因为各种理由而被中止,到目前为止还没有什么新的成果。中国将于2026年将「嫦娥七号」送入南极,实现其着陆点位。嫦娥7号将派出一名"跳跃者"到沙克尔顿环形山去搜寻有没有水的冰块。

中国目前有两个计划,一是研究如何从月壤中提炼水分,二是寻求已有的水冰源。不管是什么方法,一旦取得了成果,都将有力地支撑我国的探月探索与发展。

试想,如果将来在月亮上建造一家「水厂」,将月亮上的泥土源源不断地变成珍贵的水源,供应到月面研究中心,这是何等的震撼!我们中国的科学工作者,凭借自己的聪明才智,一步一步地把科学幻想变成了真实。