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中国揭秘月球之水如何“天上”来(5)

月球的冰资源主要集中在极区,难以在全月面广泛开采。所以,通过化学反应制造水,特别是钛铁矿的加氢还原制水,逐渐成为最具可行性和通用性的月面原位水补给方案。几十年来,美国航天局和欧洲空间局均进行过研究尝试,分别对钛铁矿、辉石、橄榄石样品、模拟月壤、玻璃质样品和月壤样品加氢还原制水,再从生成的水电解制氧。不过,这些方案中所用的氢均是外源性的,依然需要从地球运输。而我国科研团队此次的新发现表明,氢本身就存在于月壤内部,即可以利用“内源性”氢,因此这一研究成果确属极具革命性的重大突破。

(4)月球水资源开采已提上日程

如今,基于已有的月球水资源勘探和制备研究,世界各国科研机构提出了月球水资源原位获取的多种实施方案。无论是提取现成的水分子还是化学合成,都需要高温热源。月面具有丰富的太阳能资源,各种方案均采用了凹面镜或菲涅尔透镜汇聚太阳光的方式,来实现这一热源。在机械设备上,还有密闭帐篷、传送带式、钻杆式、旋耕式等多种月壤采集方案。

未来,月球科研站的选址纬度会成为选择采水技术的主要依据。比如,在纬度较高的月球两极地区,永久阴影区分布较广,冰资源相对丰富,可优先发展冰资源提取的技术手段。在难以找到永久阴影区的中低纬度地区,阳光和太阳风更为强烈,则更适合发展月壤氢还原制水技术,以解决月面长期驻留的水资源补给需求。

月壤的原位开采、运输和矿物富集是月面原位水资源获取规模化应用的重要基础。而极区含冰月壤的高效钻取及运输,还有待进一步探索高效的技术方法和充分实验。此外,钛铁矿作为月壤氢还原制水的主要原材料,其采矿分选技术难题尚需突破。

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