[科学解读]月球可用氧气用烧土方式制造

Published 04 May.2023 11:34(KST)

NASA开发月球风化层加热制氧技术

人类的月球探测与开发正在全面展开。未来不仅是短期停留，而是将在月球长期驻留，建设宇宙开发与科学研究前进基地，甚至还将建立能源生产、采矿、制造设施等。有朝一日如果建设月球基地，当务之急就是要稳定获取人类食用和饮用所需的水与氧气。虽然月球表面之下存在水，但水量可能有限，或是开采需要付出不小的成本与技术投入。为此，美国国家航空航天局(NASA)的科学家正着手开发在月球上自给自足生产氧气的技术。尤其是近期成功实现了一项通过燃烧月壤来生产氧气的技术，引发关注。

月球基地建设构想图。图片来源 NASA官网提供

NASA上月在美国得克萨斯州休斯敦的约翰逊航天中心，利用模拟月球土壤成功生产出氧气。研究人员将与月球表面尘土成分相同的土壤放入专门设计的反应器中，在超高温条件下加热，产生了一氧化碳(CO)，再从中分离出氧气。

NASA计划作为“阿耳忒弥斯”计划的一部分，在月球上建立可长期居住的前进基地。自2025年之后实施的载人登月项目将成为这一计划的正式起点。NASA尤其在开发一种利用月球表面本地资源来执行无限期任务的“原位资源利用(In-situ resource utilization)”技术，其中氧气生产是核心课题之一。

NASA利用月球风化层进行制氧实验时使用的大型热真空舱。照片来源 NASA官网提供

本次实验由NASA的碳热去除试验小组(CaRD)在一座宽4.6米、模拟月球表面环境的大型真空热真空舱中进行。研究人员动用高功率激光，加热与月球表面相同的土壤与尘埃，成功生产出氧气。尤其是，该真空舱在保持类似月球的真空状态和内部压力的同时，能够防止生成气体泄漏到外部，其特殊设计已被证实运行良好。该设施已通过NASA技术准备度第6级认证，也就是说，实验是以可在真实太空环境中使用的设备和技术进行的，能够直接应用于“阿耳忒弥斯”计划。如此生产出的氧气，可在月球基地内用作呼吸之用，还能作为宇宙飞船燃料及工业用途等多种用途。

NASA此次实验还因使用了名为“MSolo(Mass Spectrometer Observing Lunar Operations)”的一氧化碳探测先进设备而备受关注。该设备将分别搭载在今年内为月球南极冰层开采实验而发射的“极地资源冰开采实验1号(Polar Resources Ice Mining Experiment-1)”以及计划于2024年11月发射的月球南极探测无人月球车“VIPER(Volatiles Investigating Polar Exploration Rover)”上。