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美國難以復制的技術揭示水資源提取新途徑

2024-09-03科學

美國難以復制的技術揭示水資源提取新途徑

這是真的取水!從一噸月亮上的泥土裏能提煉出50公斤的水分——這項科技即使是美國人也無法掌握!

這是真的取水!從一噸月亮上的泥土裏能提煉出50公斤的水分——這項科技即使是美國人也無法掌握!

今天,我們將談論一下月亮上的水產量。我們中國的科學家真是與眾不同,他們發明了一種新的方式來從月亮上的泥土裏取水。1噸月亮上的泥土能提取50多千克的水分,真是震撼了整個世界!

還是說說月亮上的水分吧,它在地面上是普通的,而在月亮上就很貴了。沒有大氣,月亮白天的時候,氣溫高達127攝氏度,這種情況下,想要生存水分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,中國航天人嫦娥5號從月壤中返回了一些樣品,卻推翻了這種看法。研究人員已經證實,在月壤中,其實存在著以水分子的形態存在的水。這個發現開啟了一個在月亮上建造基礎和發展資源的新途徑。

在以往,美國曾執行「阿波羅」專案,6次人類登月,艱難地返回382千克的月球樣品,但並未找到任何水源,而曾被視為是無水分的。事實上,月球上的泥土和石頭也是有水分的,只不過它們的數量很小,形態也和普通的水很不一樣,這也是為什麽現在的科技還沒有發現的原因。

蘇聯隨後也從月亮上返回樣品,結果顯示那裏只有少量的水分,但是這一點並未受到關註。只有當美國的"基利門汀"探測器在月球的極地發現了水冰的跡象時,我們才認識到,月亮上的泥土裏也許並非無水存在。在對阿波羅樣品重新進行了研究之後,科學家們只在氫氧根中找到了一小部份的水分,也就是說,根本就沒有水的存在。

中國「嫦娥五號」空間探測車從月面采集到1731 g的泥土,這使科學家有了驚人的發現:月壤中的確有水分以水的形態出現。中國科研團隊也在該地區找到了一種含有大量水分和銨鹽的不明礦物結晶——烏爾姆1,其含量可達到41%!

所以,月亮上的泥土裏究竟有什麽魔力?這下麻煩大了。月亮上沒有大氣層,也沒有強大的磁場。在太陽風中,最主要的粒子就是能穿過月亮表面的氫氣核。通常在月壤中找到的黃鐵礦就包含了大量的鐵氧化物。那時,有頭腦的人認為,水是一氫二氧,而月亮上的泥土裏既有氫,又有許多氧,如果能將這兩種元素組合在一起,豈不是能成為一種水?

要做到這一點,最直接的辦法就是:升溫。月壤在升溫過程中,會與氧化鐵進行氧化-還原作用,生成鐵元素及豐富的水分。當氣溫上升至1000攝氏度或更高時,月壤將溶解,水變成蒸汽,並濃縮為液態的液體。根據試驗數據,1克的月壤中含有51~76毫升的水分,也就是說1公公月壤中含有51~76千克的水分,而這些水分可以供50多人使用!此外,月球上到處都是泥土,永遠都是無窮無盡的!

不僅如此,該化學反應還生成了其他兩樣有用的材料:鐵質和陶瓷玻璃。鐵的套用範圍很廣:可以被制造成磁體或者鋼材,被用來建立月面基地或者太空船。同時,這些由月壤融化後形成的陶瓷玻璃也能被加工成磚頭,用來在月亮上蓋房子,這樣就節約了很多的金屬原料,使得建立一個巨大的月面都市更為簡單。

不過,還有一個很重要的問題:要把月壤的溫度升到1000攝氏度,所需的能量來自何處?因為在月亮上既沒有煤炭也沒有燃氣,單憑從地面運輸的話,費用實在是高得離譜,根本就是不可能的事情。所以我們需要從月亮上獲得能量。在月亮上,最主要的能源就是太陽能。目前,人們已經成功地將「嫦娥三號」、「四號」、「五號」、「玉兔2號」等探月工程所使用的「衛星」,均采用了「太陽電池」。在月亮上,14天的陽光充足,足以讓它的泥土工作。

中國的科研人員發明了一種方法,把太陽光從一個凹反射鏡或者菲涅爾鏡頭照射到反應堆上,使月壤升溫,直到它溶解並且生成蒸汽為止。冷凝後的蒸汽被貯存在容器內,可以作為飲用的水或用於植物的生長。

人們也許會擔憂,既然公開了用在月球上制造水分的辦法,就等於"開源",那麽美國或者其它國家是否也會向它學習?嗨,不要驚慌。這種方法說著容易做,其實沒這麽容易。首先,需要用來給月壤加溫的高溫裝置是很難制作的,需要很好的工藝和原料來支持。其次,對用水全流程進行精細的管控,一般人很難做到這一點。另外,中國在該方面的研究處於國際領先水平,但仍存在著進一步完善與創新的余地。

以美國為例:他們原本打算把"毒蛇"漫遊者送到南極去搜尋水冰,但是因為各種理由而被中止,到目前為止還沒有什麽新的成果。中國將於2026年將「嫦娥七號」送入南極,實作其著陸點位。嫦娥7號將派出一名"跳躍者"到沙克爾頓環形山去搜尋有沒有水的冰塊。

中國目前有兩個計劃,一是研究如何從月壤中提煉水分,二是尋求已有的水冰源。不管是什麽方法,一旦取得了成果,都將有力地支撐中國的探月探索與發展。

試想,如果將來在月亮上建造一家「水廠」,將月亮上的泥土源源不斷地變成珍貴的水源,供應到月面研究中心,這是何等的震撼!我們中國的科學工作者,憑借自己的聰明才智,一步一步地把科學幻想變成了真實。