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科学家该如何开采和处理月球上的水呢?
时间:2021-10-28 14:03:51

自从1994年克莱门汀号航天器在月球上发现水冰以来,人们对重返月球的前景充满了兴奋。 水冰沉积物位于月球的两极,隐藏在永远没有阳光的火山口深处。那么,该如何开采和处理月球上的水呢?

现在所提议的是开采月球水资源并将其分解,就像我们在地球上对石油和天然气所做的那样。在太空中开采和使用资源的技术有一个技术名称:原地资源利用。虽然氧气在月球上并不稀缺,约40%的月球矿物由氧气组成,但氢气肯定是稀缺的。氢气作为一种还原剂和燃料是非常有用的。月球的矿物中蕴藏着大量的氧气,但它需要氢气或其他还原剂才能被释放出来。

钛铁矿是一种铁和钛的氧化物,是月球上的一种常见矿物。用氢气将其加热到1000摄氏度左右,可将其还原为水、金属铁和氧化钛。水可以被电解成氢气,它可以被循环利用,让氧气可以有效地从钛铁矿中释放出来。

但也出现了其他更务实的问题。我们如何获取这些埋在月球表面附近的水冰资源?它们隐藏在没有阳光的深坑中,温度约为40开尔文,或-233摄氏度。在这样的低温下,我们没有进行大规模采矿作业的经验。美国宇航局喷气推进实验室的一项提案设想将阳光从月球山峰的上巨大反射器反射进入火山口。

这些巨大的反射镜必须从地球上运输,降落到这些山峰上,并进行安装和远程控制,以照亮这些深坑。然后,机器人采矿车可以冒险进入现在被照亮的深坑,利用反射的太阳能回收水冰。水冰可以通过直接的热能或微波加热升 华为 水蒸气来回收,由于其热容量高,这将消耗大量的能量,而这些能量必须由反射镜提供。或者,它可以被物理地挖出来,然后在更温和的温度下融化。回收水后,需要将其电解成氢气和氧气。为了储存它们,它们应该被液化,以获得最小的储存罐容积。

虽然氧气很容易液化,但氢气在30开尔文(-243摄氏度)和至少15巴的压力下会液化。这需要额外的能量来液化氢气,并保持其液体状态而不沸腾。这种氢气和氧气必须在保持低温的情况下运输到其使用地点。

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