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為移居外太空打前站！科學(xué)家探索在月球和火星上制造氧氣
2022年02月16日 14:56:16
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：6550
近日，英國(guó)《自然·通訊》雜志發(fā)表的一篇化學(xué)研究論文報(bào)告稱，用電分解水，在月球和火星上獲得的氧相較于地球更少。不過這并不是一個(gè)壞消息，反而有助于我們了解，如何使用有限資源創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)外層空間定居。
【化工儀器網(wǎng) 時(shí)事熱點(diǎn)】作為地球唯一的天然衛(wèi)星，陰晴圓缺皆可見的月球，無論是在神話傳說還是現(xiàn)實(shí)生活中，一直對(duì)人類有著難以忽視的影響力。而隨著科技的進(jìn)步，人們探索外太空的步伐，也從月球上邁出了第一步。因此也不難理解，科學(xué)家們選擇以月球環(huán)境為條件，實(shí)驗(yàn)在外太空制造氧氣。
近日，英國(guó)《自然·通訊》雜志發(fā)表的一篇化學(xué)研究論文報(bào)告稱，用電分解水，在月球和火星上獲得的氧相較于地球更少。不過這并不是一個(gè)壞消息，反而有助于我們了解，如何使用有限資源創(chuàng)造條件實(shí)現(xiàn)外層空間定居。
歐洲空間研究與技術(shù)中心的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與月球和火星相似的重力條件下，氧產(chǎn)量比在地球上減少了11%。研究人員還發(fā)現(xiàn)他們可以推斷高重力數(shù)據(jù)以匹配低重力飛行數(shù)據(jù)，他們認(rèn)為這是首次使用成本較低、高重力的設(shè)置實(shí)現(xiàn)對(duì)低重力結(jié)果的模擬。
移居太空，氧氣先行
想要移居太空，首先要解決的一個(gè)重要前提，就是氧氣。目前我們的宇航員在空間站中所需的氧氣來源，通常是電解水氧氣發(fā)生器和預(yù)先攜帶的高壓氧氣瓶。但是如果想要大規(guī)模長(zhǎng)期生存，從所在星球就地取材才是更合適的辦法之一。而相較其他星球來說，近在咫尺的月球無疑是最佳實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
美國(guó)阿波羅計(jì)劃和2020年我國(guó)嫦娥五號(hào)帶回來的月壤，經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)存在大量含氧的化合物。2020美國(guó)“索菲婭”天文觀測(cè)臺(tái)觀測(cè)證實(shí)月球的向陽面上存在水。這兩項(xiàng)研究成果，無疑為在月球制氧提供了必要條件。據(jù)嫦娥五號(hào)月球樣品研究成果相關(guān)論文，月壤中的氧元素質(zhì)量可占總質(zhì)量的41%~45%，以月球表面十米的月壤計(jì)算，產(chǎn)生的氧氣量可以讓地球上所有約80億人使用近十萬年的時(shí)間。
常用制氧方法
電解水制氧：電解水本身并不復(fù)雜，但是人類還不能完全確定月球上水冰的數(shù)量、分布和存在狀態(tài)，此外水冰存在的區(qū)域溫度極低，甚至有可能低于 -200 ℃，無疑為制氧工程帶來巨大挑戰(zhàn)。
月壤制氧：目前較為主流的方法有還原法、熱裂分解法以及氟處理方法。還原法：利用氫氣的還原性將礦物中的金屬元素置換出來，并且生成水，然后再把水電解制備出氧氣。同樣的原理，也可以利用碳進(jìn)行還原，然后再 分解二氧化碳制氧。熱裂分解法：通過2000℃以上的高溫，讓月壤發(fā)生熱裂解直接產(chǎn)生氧氣。氟處理：硅酸鹽氟化制備氧氣，同樣需要比較高的溫度。
總結(jié)
本次發(fā)表的論文，研究團(tuán)隊(duì)探索了不同重力環(huán)境對(duì)利用電分解水(稱為電解)的影響。或許在未來人類定居月球或火星時(shí)，需考慮消耗更多能源來生產(chǎn)可供呼吸的空氣。
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