中國很快就要上月球建造永久性月球科研站了,在建造月球基地前,必須要解決人的衣食住行等問題,最重要的是要解決持續(xù)供氧問題,因為人無時不刻都要呼吸氧氣,而月球表面又是完全真空,沒有氧氣。
從地球運送氧氣瓶過去,來往費用肯定高得離譜,通過在月球種植綠色植物來制氧,這需要浪費大量水資源和肥料,成本同樣不小,這兩種方式都無法長期持續(xù),怎么辦?科學(xué)家發(fā)現(xiàn),月球表面到處是氧元素,只需要就地制氧就可以了。
在日心說還沒有出來之前,人們對月球充滿幻想,月球上有什么,是否住著神仙,我國民間就流傳著多個關(guān)于月球的神話傳說,其中一種傳說認(rèn)為嫦娥在成仙之后帶著玉兔住進(jìn)了月球上的廣寒宮,后來她的夫君吳剛也來了。
真是這樣嗎?1969年至1972年,美國阿波羅飛船先后6次登上月球,美國人不僅在月球上進(jìn)行了多項科學(xué)實驗,還帶回了382公斤月壤,創(chuàng)造了航天紀(jì)錄,見證了舉世無雙的航天技術(shù),證實了月球并沒有住有神仙。
月球只是一顆天然衛(wèi)星,陪伴在地球身邊長達(dá)45億年,通過對月球土壤的深入研究,絕大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為:月球來源于地球本身,曾是地球的一部分,一顆流氓行星撞擊了地球,大量碎片涌向太空,碎片慢慢集結(jié),月球誕生了。
地球蘊含著極其豐富的資源,曾經(jīng)是地球一部分的月球當(dāng)然也擁有大量資源,不僅如此,沒有空氣的月球還接收了大量來自太陽的罕見物質(zhì)氦-3,氦-3是人類夢寐以求的能源,100噸夠全人類用1年,所以月球成為超級航天大國的必爭之地。
上個世紀(jì),美國人只在月球進(jìn)行過短暫停留,1969年,首個登陸月球的阿波羅11號宇航員只在月球停留了21小時18分鐘,1972年,阿波羅17號宇航員在月球表面創(chuàng)造了最長停留記錄,但時長也只有74小時59分。
要想在月球長期采集資源,人類就必須在月球停留更長的時間,幾個月或幾年時間,本以為美國很快就能做到了,但自從美國阿波羅17號返回艙回到地球后,美國就再也沒有踏足月球了,已經(jīng)快有半個世紀(jì)了。
反倒是起步較晚的我國走在前面,在2020年12月,我國嫦娥5號已取回1731克月球樣品,月球樣品數(shù)量僅次于美國,這顯然不是我國探月的最終目標(biāo),我國下一步探月目標(biāo)是載人登月,接著和俄羅斯一起建造永久月球基地。
建造月球基地前,肯定要解決氧氣來源問題,前面都說了通過種植植物和運送氧氣兩種方式是不可取的,就連400公里軌道高度上的國際空間站和中國空間站也沒有這么做,而是將水電解出氧氣,但月球環(huán)境不同于空間站環(huán)境。
我國貨運飛船前往空間站只需6.5個小時,而前往月球表面則需要一個星期的時間,消耗燃料將是前往空間站消耗燃料的3倍以上,所以將水電解出氧氣也是十分昂貴,不過最好的辦法就是就地制氧,因為月壤中含有豐富的氧元素。
要問月球表面最多的物質(zhì)是什么?肯定就是月壤了,月球表面覆蓋著一層厚達(dá)數(shù)米的月壤,由于月晝高溫達(dá)120℃以上,月夜低至-180℃,晝夜溫差高達(dá)300℃,再堅硬的月巖也支持不了多長時間,最終變成粉末狀月壤。
專家對嫦娥5號月球樣品研究的結(jié)果顯示,月壤中主要成分是玻璃、橄欖石、斜長石和輝石,而這些礦物中含有大量氧化物,例如氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化鐵和氧化硅,這就是為什么月壤中含有豐富的氧元素原因。
多年前,有科學(xué)家提出月壤用來做建筑材料的構(gòu)思,如果人類要到月球居住,居住建筑最好就地取材,而月壤是最佳的材料之一,月亮做成的建筑材料,具有耐高溫、抗輻射、堅固度強等特點,而現(xiàn)在月壤可用來提取氧氣。
在今年舉行的深空探索科學(xué)技術(shù)與應(yīng)用大會上,我國航天五院專家向媒體介紹了月壤制氧的新技術(shù),將月壤加到1600~2500℃進(jìn)行電解,月壤中的氧化物就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng),氧氣以氣泡方式釋放,100公斤月壤可以制造出20公斤氧,這真的超乎想象。
一個人一天需要0.8公斤氧氣,一個5人規(guī)模的月球基地一個月只需要120公斤氧氣,加熱和電解600公斤月壤就夠了,月球最多的又是月壤,所以我們完全不用去擔(dān)心月球上的氧氣會被用完。
月晝期間,月球上有著比地球還要強烈的陽光,所以,我們完全可以利用透鏡的原理來聚集熱量,讓月壤加熱到2500℃,然后用太陽能電池制電來電解月壤,也可以直接通過電熱方式來加熱和電解月壤,從而獲得純凈的氧氣。
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