不论是凹面镜还是菲涅尔透镜,携带到月球上都不算太难,可以帮助我们在月球上制水。根据研究团队的计算1吨的月壤足以产生51到76千克的水,能满足差不多50个人的全天饮水量!
大家的直觉◆■■★◆■,是从地球上带水◆◆。但这是不太现实的◆■◆★,因为火箭发射成本极高,带的水越多■★■,科学载荷就越少。短时间的载人登月或许还勉强可以,如果未来执行时间较长的月表任务★■,或者需要水来建造月球基地★◆■■★■,我们的火箭发射能力根本不足以支撑这么庞大的用水量。
研究人员指出,那些储存在月壤玻璃■◆★◆、斜长石、橄榄石和辉石等月壤矿物中的水,含量也仅有0■■★.0001%~0★◆◆★.02%,根本不够用◆◆,更何况开采的难度也非常巨大。想要用月球原位水来支持载人登月或者建立月球基地的工作◆★,是远远不够的。
和我国相对应的,是美国重返月球计划的不断推迟。该国的阿尔忒弥斯2号任务目前遇到了隔热罩的问题,发射时间有可能被推迟到不早于2027年。
要知道,这次任务还只是绕月不落的尝试◆◆★◆◆■,这意味着真正实现宇航员踏上月球的阿尔忒弥斯3号任务也将推迟,没人知道它会不会也被推迟◆■。如果再这么推迟下去,在21世纪首次登月的,可能真是咱们中国人了■■。
说出来你可能不信■★■◆◆,这里用到的还是初中知识,这一次换成了物理学知识。研究团队提出,我们可以利用凹面镜的聚焦原理■◆■◆★◆,将焦点对准月壤,实现升温。凸透镜也可以实现同样的效果,不过相比之下,还有成本更低的菲涅尔透镜可以使用。
如果大家还记得初中化学,就知道氢是一种具有还原性的气体◆■★■。所以只要让这些氢以氢气的形式还原月球上的氧化物,就能够夺取其中的氧离子★★■■★,形成“一氧化二氢”,也就是水。幸运的是■◆◆◆★,月球上也确实有这样的化合物,那就是钛铁矿★■◆★■◆。
根据目前的计划,我国将于2030年首次载人登月。这项任务并不容易■◆,哪怕是美国◆■★◆■,在阿波罗计划之后,也有差不多50年没能重返月球了★■■◆。载人登月的难点有很多,其中一点很关键,那就是生命维持系统。
原来,太阳不仅随时在发光发热,还一直向太空释放着强烈的辐射,其中一种辐射物质就是质子◆★★。所谓的质子■◆,其实就是氢原子核,它们跨越1■★★.5亿公里的太空,来到月球,撞击在月壤中,被储存了下来■■★◆。
问题在于,尽管我国科学家已经在月球上发现了水,国外科学家也发现月球南极有比较丰富的水资源■■。但这里提到的“丰富◆■★”,只是和月球其他极度干燥的地区进行对比的结果。
每1吨月壤能有望生产出超50千克水◆★◆!中国科学家的最新发现◆◆★■■,让人类距离定居月球更近了一步★■◆★。
科学家指出■■◆■,反应产物中的铁除了用来当做建筑材料之外,还可以用于制造永磁和软磁材料,这些材料对于未来的国际月球科研站来说也是非常重要的。
这个化学反应的绝妙之处就在于,另一种化学产物——铁也非常重要。这种金属元素我们再熟悉不过,本来就广泛地应用于日常生活中的各种场景之中。
最近,我国的研究人员通过对嫦娥五号样本进行分析后发现◆◆★◆◆,如果我们能把月壤加热到1000℃,就可以产生大量的水蒸气气泡。
不过,铁是一种非常容易被氧化的物质◆◆■,我们平时是见不到纯铁的。在月球上,由于没有氧气◆◆■◆■,我们可以轻易地获得几乎纯净的铁单质★◆★,接下来想制造什么材料都更加方便。
这个想法说难也难,说简单也简单。难点在于,很多技术在地球上可以实现◆★,但拿到月球上就没有可行性◆◆■。简单则在于,水分子是由氢原子和氧原子构成的,咱们只要想办法找到月球上的氢元素和氧元素■★◆,就可以对症下药■◆◆★■,寻找制水的方法★■。
你可能要问了:在月球上制造这么高的温度,能实现吗?月表最高温度还不足130℃★◆■■◆■,怎么才能超过1000℃呢?
除了食物之外,这个系统最重要的就是水和氧气。熟悉航天知识的朋友都知道,在太空中,氧气也是通过电解水来制备的。更何况在未来的国际月球科研站建设过程中◆◆,很多工程也离不开水的参与★◆■◆。由此可见,不论是载人登月还是国际月球科研站任务,都要解决水源的问题。
目前距离我国计划的载人登月时间还有6年的时间◆■■■◆★,中间还隔着两次无人探月计划,分别是嫦娥七号和嫦娥八号。嫦娥七号的研制已经取得了一定的进展,不论是从既定计划还是时间的角度来看,新增这项试验的概率都非常小。所以◆■★★■,我们期待着嫦娥八号能够率先在月球进行这项试验◆★◆★,完成关键技术的验证,为未来的载人登月打下基础。