加热月壤可提取饮用水,中国创新技术助力月球基地建设
加热月壤可提取饮用水,中国创新技术助力月球基地建设
中国科学家近日在月球水资源开发领域取得重大突破,发现了一种通过加热月壤高效提取水的新方法。这一成果于8月22日发表在国际学术期刊《创新》上,为未来月球科研站建设和深空探测提供了重要技术支持。
创新性月壤制水技术
研究团队由中国科学院宁波材料技术与工程研究所和中国科学院物理所等单位组成,他们通过分析嫦娥五号带回的月壤样本,发现月壤矿物中储存了大量氢。这些氢是太阳风亿万年辐照的结果,当月壤被加热至1000摄氏度以上时,氢会与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应,生成单质铁和大量水。
经过实验验证,1克月壤大约可以产生51-76毫克水。这意味着1吨月壤可以产生约51-76千克水,基本能满足50人一天的饮水需求。此外,研究还发现月壤中的钛铁矿是高效的“蓄水池”,在加热后能同步生成大量单质铁和水蒸气。
简便环保的制水方案
与传统探测自然态水资源的方法不同,这种新方法具有显著优势:
- 能源供应:利用太阳能加热,无需从地球运输额外能源
- 产物清洁:整个过程只产生铁和水,无污染
- 操作简单:通过聚光镜聚焦太阳光即可实现加热
- 可持续性:月壤资源丰富,可长期开采利用
中国科学院物理研究所研究员白海洋表示,氢与氧化亚铁、三氧化二铁反应所需的最低温度约为500摄氏度,而太阳光聚光镜可以轻松达到这一温度。这一发现不仅为月球水资源开发提供了新思路,也为未来人类在月球上的生存活动开辟了新途径。
应用于中国月球探测计划
这一发现与中国当前的月球探测计划高度契合。根据中国载人航天工程办公室的消息,中国计划在2030年前实现载人登月,并在月球表面建设科研站。嫦娥六号、七号、八号任务正在稳步推进,长征十号运载火箭、梦舟载人飞船等关键装备的研制工作也在有序进行。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员王军强透露,科研团队正在设计和研发验证装置,计划在2030年前通过嫦娥八号任务对这一制水方法进行在轨验证。如果验证成功,该技术将为月球基地提供稳定的水资源,支持人类在月球上的长期驻留。
国际竞争中的领先地位
在月球水资源开发领域,中国已走在世界前列。美国、俄罗斯、印度等国也在积极布局月球探测,但目前尚未有如此具体可行的制水方案。中国这一发现不仅展示了在月球探测领域的技术实力,也为未来深空探测和星际旅行提供了重要保障。
展望未来:月球基地建设
这一技术的突破将为月球基地建设带来深远影响。除了提供饮用水,提取的水还可以电解产生氧气和氢气,满足人类呼吸需求并作为火箭推进剂。同时,制水过程中产生的铁可以用于制造建筑材料和磁性材料,为月球基地的建设和发展提供重要资源支持。
中国载人航天工程总设计师周建平表示,未来10年,中国将在空间站阶段聚焦人体科学、生命科学、微重力科学、天文学、基础物理等领域,为月球基地的科学研究奠定基础。随着月球水资源开发技术的不断进步,人类在月球上建立永久基地的梦想正逐步变为现实。