在月球制氧!科學家取得突破性成果,月球基地離人類更近了

如果有一天,人類真的能夠在月球上生活,那麼有一項科技將會起到決定性的作用,那就是利用月壤製備氧氣。

從土壤裡搞出氧氣來,這個想法聽起來有點誇張,但很可能就要變成現實了。最近,中國科學家取得了這項舉世矚目的成就,為人類建立月球基地,打下了堅實的基礎。

(圖片說明:中國科學家利用月壤製備氧氣)

月壤制氧氣

日前,在舉辦于深圳的深空探索科學技術與應用大會上,航太五院508所果琳麗研究員介紹了中國的最新成果,那就是利用月壤製備氧氣。

你可能會問了:土壤和氧氣好像完全不挨邊,這是什麼樣的化學反應呢?

原來,月壤中雖然沒有氧氣,但卻有氧元素,只要我們想辦法把這些氧元素轉化成氧氣就可以了。有一種手段比較有效,在本次研究中被利用,那就是熔融電解法。也就是說,我們將月壤加熱到非常高的溫度,然後進行通電,讓各個元素單獨電離出來,氧離子之間就有機會相互結合,形成氧氣。

具體來說,月球表面有一些 鈦鐵礦(化學式FeTiO3)和 氧化亞鐵(FeO) ,可以作為反應原料。給這些礦加溫到1600-2500℃,就可以製備出氧氣來(化學反應方程式在圖片中可以看到)。而且,這個方法製備氧氣的效率比較高,每100公斤的樣品就能夠製備出20-30公斤氧氣。

果琳麗研究員介紹,航太五院511所已通過利用嫦娥探測器平臺,應用小型反應爐,開展月面制氧試驗,取得了一定成效。未來有望再接再厲,未來嘗試在月球上製備第一口氧氣。

(圖片說明:人類要開發月球基地)

不僅如此,在這個電解的過程中,還會有其他的反應產物出現,比如鐵,另外電解氧化矽的話也可以得到純度較高的矽,這些產物對于人類的工業開發也相當重要,可謂是一舉兩得。

世界各國紛紛在月球制氧

實際上,中國也並不是第一個嘗試在月球表面製備氧氣的國家,世界上其他一些國家也早就意識到了月球基地的重要性,並把月壤制氧看作是建立月球基地的重要環節,並投入了大量的時間和精力進行研究。

美國比如美國,作為世界航太大國,在月球制氧方面自然不會落在後面。甚至在2005年的時候,美國宇航局還展開了一場月球制氧競賽,作為其「百年挑戰」系列活動中的一項。這項比賽的內容就是在地球上以火山灰代替月壤進行實驗,在8小時內製備至少5公斤的氧氣,獲勝者可以贏得25萬美元的大獎。

日本&以色列今年8月的時候,日本和以色列的兩家公司簽署了協議,準備共同展開一項在月球上製造氧氣的專案。據透露,這個項目的制氧手段和我們本次的成果一樣,都是對高溫熔融的月壤進行電解。二者之間沒有誰抄誰的說法,畢竟電解的手段是最容易被想到的方法之一。

有沒有其他方法

當然了,熔融電解絕不是唯一的方法,多年以來,科學家們已經提出了幾十種不同的方法來製備氧氣。

還原法:這個原理在中學就學過,利用氫氣的還原性將礦物中的金屬元素置換出來,並且生成水,然後再把水電解製備出氧氣。同樣的原理,也可以利用碳進行還原,然後再 分解二氧化碳制氧;

熱裂分解法:通過更高的溫度,讓月壤發生熱裂解直接產生氧氣,但這個溫度太高,需要2000-10000℃,在月球表面恐怕難以實現;

氟處理:矽酸鹽可以氟化製備氧氣,不過這個過程需要比較高的溫度,才能讓氟表現出足夠強烈的腐蝕性,難度也比較大。

如今,月球已經成為了世界各國的「兵家必爭之地」,誰都知道,能夠首先在月球上建立優勢,這個國家就能取得豐厚的回報。因此,月球制氧技術也就是邁向月球的關鍵一步。

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