科學前沿 最新研究，月球上的氧，竟然夠地球人用10萬年

太空探索方面的進步 大家都注意到了大量的地面探測設備 以及各種各樣的衛星和航天器 那麼探索是爲了什麼 下一步必然是對其進行開發 尤其是氣候相對溫和的月球和火星 而且可以預見的是未來的絕大部分時間裏 開發都將以商業利益來驅動 在太空探索的初期階段 我們還投入了大量的時間和金錢到太空資源的開發和利用上 這個領域的最前沿 就是研究在月球上生產氧氣的最佳方法 21年10月澳大利亞和美國宇航局簽了一項協議 根據阿爾特米斯計劃將澳大利亞製造的漫遊車送上月球 澳大利亞提供了1 5億美元的資金支持 目標是收集月球岩石 最終實現在月球上製造可以呼吸的氧氣 印象中的月球非常的荒涼 似乎沒有大氣層 但月球確實有大氣層 只是非常稀薄 它主要由氫 奶和亞素成 很明顯 這些氣體是沒法呼吸的 那月球有沒有氧呢 有 而且還不少 只不過它不是氣態的 氧被困在氛化層內 那是覆蓋月球表面的岩石和吸塵層 如果我們能從氛化層中提取氧氣 是否足以支持人類在月球上生活呢 氧可以在我們周圍的許多礦物質中找到 月球的岩石和地球上的岩石構成基本上是相同的 二氧化硅鋁 氧化鐵 氧化煤等礦物在月球上占主導地位 所有這些礦物質都還有氧 在月球上 這些礦物質以幾種不同的形式存在 包括堅硬的岩石塵埃和覆蓋在表面的石頭 他們是隕石撞擊月球表面幾千年形成的 有人將月球表層稱爲月球的土壤 這麼形容並不準確 大家知道土壤是一種非常神奇的東西 只存在於地球 它是由數百萬年來在氛化層上工作的大量生物創造的 原始的岩石中是不存在礦物質機制的 地球上的土壤充滿了物理化學和生物特徵 而月球表面的物質呢還是很原始的 月球氛化層的含氧量驚人 大約有45%是氧 氧元素與生物礦物質緊密結合 爲了打破這些牢固的聯繫 我們需要投入能量 如果您對電解比較熟悉 您應該知道如何製造氧氣 在地球上這個過程很常見 比如生產鋁 電流通過液體形式的氧化鋁將鋁和氧氣分離 在這種情況下 氧氣只是副產品 而在月球上 氧氣是主要產品 而提取出的金屬和其他物質則成了副產品 生產鋁其實是一個非常簡單的過程 但有一個問題是它非常耗能 鍊鋁廠都是用電大戶 所以在月球上的設備節能省電也是非常重要的 月球上的能源目前只有一種來源最靠譜 那就是太陽能 爲了可持續的發展 還需要探索其他能源的支持 在風化層中提取氧氣還需要大量的工業設備 首先需要將固體金屬氧化物轉化爲液體 這個流程在地球上輕而易舉 但是把這一套裝置搬到月球上 併產生足夠的能量來運行它 真的是非常有難度 在去年的早些時候 總部位於比利時的一家初創公司宣佈正在建造三個實驗反應堆 以改進通過電解制造氧的過程 作爲rsiu任務的一部分 他們預計2025年就能將這個技術送到月球上去 那麼上面說了這麼多 月球上到底能提取多少氧氣呢 我們忽略掉較深的堅硬岩石中的氧 只考慮表面接近風化層的部分 每立方米的月球風化層平均還有一點四噸礦物質 其中包括630公斤的氧 而一個成年人每天需要800克氧氣才能生存 因此630公斤氧氣可以讓一個人大約存活兩年 現在我們假設 假設風化層的平均深度是10米 並且我們可以提取其中所有的氧 那麼計算的結果就是得到的氧氣足夠地球上80億人使用10萬年 當然 這也取決於我們如何有效的提取和使用氧氣 但不管怎麼說這個量是很大的 我們仰望的月球火星更或是億萬光年外的星雲一直未能找到第二個地球 地球上的每一寸土壤都是極其稀有的 如果真有外星人來掠奪 那麼他們最想要的可能不是黃金也不是鑽石 而是水和土壤 在提取氧氣的前期階段 超高的成本也是一個問題 比如前段時間美國宇航局宣佈一個小行星普賽克可能還有價值1萬萬億美元的貴金屬和礦石 但許多人忽略了提取它的絕對成本 小行星採礦也是如此 但這是一個必經的階段 前期只能不計成本的去做 ESA在去年詳細研究評估了三個競爭對手的設計後選擇了由泰雷茲領導的團隊 設備需要緊湊 低功率 並且能夠搭載到一系列潛在的月球着陸器上 包括ESA的大型物流着陸器EL3 這樣計劃將改變月球探索的遊戲規則 ESA準備在接下來的十年在月球上建立一個全面的RSRU工廠 人類正在重返月球 而這一次宇航員可以長期居住 未來的月球基地可以使用3D打印來生產和維護 而3D打印也是就地取材 萬事開頭難 月球總有一天會具備基礎的工業和防禦能力 其實月球只是一個大型實驗場 一個深空探索的前哨站 這一切是爲了登陸火星做準備