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提取水的技术真的可行!一吨月壤提取50斤水,美国难以复制

2024-09-03科学

提取水的技术真的可行!一吨月壤提取50斤水,美国难以复制

他们真的从月球土壤中获得了水!一吨月球土壤能产生 50 千克水,美国想学也学不来!

他们真的从月球土壤中获得了水!一吨月球土壤能产生 50 千克水,美国想学也学不来!

今天我们来谈谈月球上的水生产。我们中国的科学家们真是与众不同。他们研究出了一种从月球土壤中提水的新方法,从1吨月球土壤中可以提炼出50多公斤的水,这着实让全世界为之震惊!

让我们来谈谈月球上的水,水在地球上很常见,但在月球上却非常昂贵。月球上没有大气层,月球上一天的温度可高达 127 °C,在这种条件下不可能有液态水存在。因此,人们一直认为月球上没有水。

然而,中国探测器嫦娥五号从月球土壤中带回的一个样本却直面了这一观点。科学家们发现,月球土壤中确实含有分子形式的水。这一发现为在月球上建造基地和开发月球资源提供了新的可能性。

过去,美国实施了 "阿波罗计划",6次载人登月,费了九牛二虎之力带回了382千克月球样品,却没有发现水的踪迹,人们以为月球土壤中不含水。事实上,月球土壤和岩石中并不含水,只是含水量极少,而且形状与普通水分子不同,所以当时的技术无法探测到。

后来,苏联也从月球上带回了样本,并发现了少量的水迹,但并未引起人们的注意。直到美国探测器 "克莱门汀 "在月球两极附近发现了水冰迹象,人们才开始意识到月球土壤中可能并不是没有水。直到对阿波罗样本进行重新检查时,才发现少量的水以羟基的形式存在,而不是真正的水分子。

中国的嫦娥五号探测器则完全不同。探测器带回的 1731 克月壤让科学家们得出了一个突破性的结论:月壤中实际上含有以水分子形式存在的水。中国研究小组还发现了一种未知的矿物质ulm-1晶体,它富含水和铵分子,含水量高达41%!

那么,月球土壤中神奇的水是如何产生的呢?这就提出了一个重要问题。原来,月球上没有空气,没有强磁场,太阳发出的太阳风粒子可以毫无阻碍地穿透月球表面,轰击月球表面的物质。太阳风粒子主要是质子或氢核,它们以氢元素的形式穿透月球表面的物质。而月球土壤中常见的钛铁矿中含有许多铁氧化物。当时,聪明的科学家认为,一个水分子由一个氢原子和两个氧原子组成,现在氢原子在月球土壤中已经准备就绪,还有大量的氧原子,在它们结合之前,无法转化成水!

方法很简单,就是加热。当月球土壤被加热到高温时,氢原子与铁氧化物发生氧化还原反应,形成铁单质和大量的水。当温度上升到 1000 ℃ 以上时,月球土壤融化,水以水蒸气的形式释放出来,然后水蒸气凝结成液态水。根据实验结果,这种方法可以从 1 克月壤中提取 51-76 毫克的水,从 1 吨月壤中提取 51-76 公斤的水,这些水足够 50 个人一天饮用!而且,月球土壤在月球上随处可见,取之不尽,用之不竭!

这还不是全部,因为在这个反应过程中还会产生另外两种有用的东西:黑色金属和陶瓷玻璃。铁的用途多种多样。它可以用来制造磁铁或钢铁,钢铁可以用来建造月球基地或宇宙飞船。由月球土壤熔化而成的陶瓷玻璃也并非一无是处。它可以制成砖块,用于在月球上建造房屋,从而节省大量金属材料,使建造大型月球城市变得更加容易。

但有一个大问题:将月球土壤加热到1000 °C需要大量能源,这些能源从哪里来?月球上没有煤或天然气,如果我们从地球上获取燃料,成本肯定过高。因此,我们必须从月球获取能源。热量的来源是太阳能,而月球上有大量的太阳能。人类发射的月球探测器,如嫦娥三号、四号、五号、六号以及玉兔一号和二号,都使用太阳能电池板发电。月球上有 14 天的日照时间,这些能量足以处理月球土壤。

我们中国的科学家想出了用空心镜或菲涅尔透镜将太阳光直接集中到反应堆中的办法,这样可以融化月球的土壤,产生水蒸气。水蒸气被冷凝并储存在一个水箱中,可以用来饮用或种植植物,也可以电解产生氢氧化物燃料。

有些人可能会担心,从月球土壤中生产水的方法已经公布,这相当于 "开源",那么美国或其他国家是否会从中学习呢?我们先不要惊慌。这项技术听起来很简单,但实际上并不那么容易。首先,加热月球土壤所需的高温设备并不容易制造,必须有先进的技术和材料支持。其次,整个制水过程需要精确的控制和管理,不是谁都能做到的。此外,中国在这一领域的研究处于领先地位,仍需不断改进和创新。

让我们看看美国。他们曾计划将 "毒蛇 "探测器送往月球南极寻找水冰,但由于种种原因,该项目被取消,至今没有任何进展。不过,中国计划于 2026 年发射嫦娥七号探测器,着陆点位于月球南极。嫦娥七号将向附近的沙克尔顿撞击坑发送一个 "着陆器",以寻找可能的水冰。

在中国,我们正在通过研究从月球土壤中生产水的技术和寻找现成的水冰供应,为这两方面做准备。无论哪种方式,如果成功,都将极大地推动我们对月球的探索和开发。

想象一下,在未来的月球上建立起一座 "水工厂",源源不断地将月球土壤转化为宝贵的水源,供月球基地和科研站的生命之用--那将是多么壮观的景象!我们中国的科学家们正一步步地用他们的智慧和决心将科幻构想变为现实。