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真能提取水!一吨月壤提取50斤水,美国想学都学不走的技术!

2024-08-26科学

真能提取水!一吨月壤提取50斤水,美国想学都学不走的技术!

今儿个咱可得好好唠唠这月球制水的事儿。咱中国的科学家那可真是了不起,竟然研究出了从月壤中提取水的新方法,1 吨月壤能制出 50 公斤以上的水呢,这可真是让全世界都惊掉了下巴!

咱先说说这月球上的水,那在地球上平平常常的水,到了月球上可就金贵得不得了啦。月球上上没有大气层,月昼的时候温度能高达 127℃,在这样的条件下,液态水那是根本没法存在的。所以啊,一直以来人们都觉得月球上是没有水的。

可咱中国的嫦娥五号带回来的月壤样本,那可是颠覆了这个认知。科学家们在研究中发现,月壤中竟然真的含有以水分子形式存在的水。这一发现,那可是为在月球上建立基地和开采资源打开了一扇新的大门。

以前呢美国美国搞了阿波罗计划,6 次载人登月,费了那么大的劲,带回了 382 公斤月球样品,结果也没发现水的痕迹,还让人们一度以为月壤不含水呢。其实啊,月壤和月岩不是完全不含水,只是含量极其微小,而且形式和正常的水分子也不一样,当时的技术检测不出来罢了。

后来苏联也带回了月球样品,发现了极微量的水,不过也没引起多大重视。直到美国的 「克莱门汀」 探测器在月球两极探测到水冰的信号,人们才开始意识到月壤可能并非不含水。再对阿波罗登月样品重新检测,才发现了少量以羟基形式存在的水,并不是真正的水分子。

咱中国的嫦娥五号可就不一样啦,它带回来的 1731 克月壤,让科学家得出了颠覆性的结论:月壤中确实有以水分子形式存在的水。而且我国科研团队还发现了一种富含水分子和铵的未知矿物晶体 ulm - 1,含水量高达 41% 呢!

那这神奇的从月壤中制水是咋做到的呢?这里面可藏着大学问呢。原来啊,月球上没有空气也没有强大的磁场,太阳发出的太阳风粒子就能毫无阻碍地到达月球表面,轰击月面物质。太阳风的主要粒子是质子,也就是氢原子核,这些质子打进月球表面物质内部就变成了氢元素。而月壤中常见的钛铁矿含有大量铁氧化物。这时候,聪明的科学家就想到啦,水分子是由一个氢原子和两个氧原子构成的,现在月壤中有现成的氢原子,也有大量的氧原子,只要让它们结合起来,不就能变成水了嘛!

办法说起来也简单,那就是加热。把月壤加热到高温后,氢原子就会和铁氧化物发生氧化还原反应,生成铁金属单质和大量的水。温度进一步升高到 1000℃以上,月壤会熔化,水就会以水蒸气的形式释放出来,再把水蒸气凝结,就能得到液态水啦。根据实验结果,1 克月壤用这种方法能获得 51 - 76 毫克的水,那 1 吨月壤就能生产出 51 - 76 千克水,足足够 50 个人一天的饮用所需啦!而且月壤在月球上那可是遍地都是,取之不尽用之不竭呢!

这还不算完,在这个反应过程中,还会附带生成另外两种很有用的东西:金属铁和陶瓷玻璃。铁的用途那可就太广泛啦,可以做磁铁,也能直接做成钢材,用来建造月球基地或者太空船都没问题。月壤熔融后产生的陶瓷玻璃也不会被浪费,可以做成砖块,在月球上盖房子,这样能节省大量的金属材料,便于建立大型的月球城市,这可真是一举三得啊!

不过呢,这又有个关键问题出现了:把月壤加热到 1000℃需要大量的能量,这能源从哪来呢?月球上可没有煤也没有天然气,要是靠从地球上带燃料过去,那成本可就太高啦,肯定不行。所以啊,就得从月球本地获取能量。这热源就是太阳能,月球上最不缺的就是太阳能啦。咱人类发射的月球探测器,像嫦娥三、四、五、六号以及玉兔一号、二号,都是采用太阳能电池板来发电的。月球的白天长度有 14 天呢,完全有足够的能量来加工月壤。

咱中国科学家想到的办法是直接聚光,通过凹面镜或菲涅尔透镜,把太阳光聚焦到反应器中,就能把月壤加热到熔融状态,产生水蒸气。这些水蒸气冷凝后储存在水箱里,可以用来饮用或者培育植物,也能电解生产氢氧燃料。

有人可能就担心啦,咱这月壤制水的方法都公布出来了,相当于 「开源」 了,那美国或者其他国家会不会学去呢?嘿,咱先别慌。这技术听起来简单,实际操作起来可没那么容易呢。首先,这加热月壤需要的高温设备就不是那么好造的,得有先进的技术和材料支持。其次,整个制水的过程需要精确的控制和管理,这可不是谁都能轻易掌握的。而且啊,咱中国在这方面的研究可是走在前面的,我们还有后续的改进和创新呢。

咱再看看美国,他们之前搞那个 「毒蛇」 号月球车计划,本来是想深入月球南极寻找水冰的,结果因为各种原因项目被砍掉了,到现在都没啥进展。而咱中国呢,计划在 2026 年发射嫦娥七号,着陆区域就在月球南极。嫦娥七号将会释放一台 「飞跃器」,进入附近的沙克尔顿撞击坑,寻找可能存在的水冰。

咱中国这可是两手准备,一边研究月壤制水技术,一边寻找现成的水冰资源。不管是哪种方法,只要成功了,那都将为我们在月球上的探索和开发提供巨大的支持。

想象一下未来,在月球上,一座座 「水资源工厂」 拔地而起,源源不断地把月壤变成宝贵的水资源,为月球基地、科研站提供生命保障,那场面该有多壮观!咱中国的科学家们用他们的智慧和努力,正在一步步把科幻小说中的情节变成现实。