科学家演示如何从月球灰尘中提取氧和水

近日，科学家展开一项全球性科学合作项目，将展示并模拟如何从月球土壤中提取氧和水

　　据美国太空网报道，近期，科学家在夏威夷莫纳克亚火山进行了一系列测试实验，他们可以模拟月球环境，进而研究如何在月球土壤中提取氧气、燃料和水。莫纳克亚火山是太平洋高山，高度为1.3万英尺，通过测试仪器和设备分析该火山的地形、土壤和偏远的地理环境，将为科学家搜集更多的资料，用于未来有朝一日宇航员登陆月球，建造月球人类基地。

　　近期，太平洋国际探测系统空间中心(pisces)的科学家研究小组首次证实了为美国宇航局“现地资源利用(isru)”计划进行实地实验，研究操作主管约翰-汉密尔顿(john hamilton)提倡支持这项研究任务，他指出该研究可以模拟宇航员将如何勘探月球上的资源，并从月球岩石和土壤中提取氧气、燃料和水。这些研究实验的关键性动机是勘测月球表面土壤的其实成份，以及对于未来人类在月球建造生活基地的重大意义。

　　据悉，来自美国宇航局4个太空中心(约翰逊、肯尼迪宇航中心，喷气推进实验室和格伦研究中心)的研究代表都来到了该勘测现场，同时，加拿大和德国宇航局的工程师也参与了该项研究，此外，卡内基梅隆大学、洛克希德马汀公司和米其林北美公司的研究代表也来到了测试现场，使得该研究成为一项全球性合作项目。

　　多数勘测仪器都是由不同地区的研究小组研制开发的，在研究测试实验展开的前两个星期，由于不同的硬件仪器首次结合在一起使用，勘测工作中遇到了一些难题。“现地资源利用(isru)”计划主管杰瑞-桑德尔斯(jerry sanders)指出，在莫纳克亚火山进行勘测的过程中，其中连续数天刮强烈的风，风速达到45英里/小时，许多工作人员不得不穿着带有眼睛保护装置、防尘面具、大帽子、耳塞和手套的防护外罩，任何暴露在环境的身体表面都将覆盖着一层多沙灰尘，尽管月球上从未刮过风，但在实际月球表面勘测中，灰尘将是一个难以预料的棘手问题。他说：“我们知道必须正确解决月球灰尘问题，但是我们并不清楚如何有效地解决！”

科学家和工程师正在演示氢还原装置，该装置能够从月球土壤中提取氧

　　目前，在莫纳克亚火山进行勘测的研究小组提出了有效解决方案，莫纳克亚火山一种叫做“火山灰”的尘埃引起了工程师们的关注，这是一种细小、粉末状材料，是从火山喷发口释放出。这种火山灰能够很好地模拟月球表面上尘埃的化学成份。由美国宇航局研制的一种叫做“scarab”的月球探测器展示了未来探矿探测器如何在月球挖掘表面以下的灰尘样本，进而对这些灰尘样本进行分析以提取氧气。此外，另外一种类似的月球探测器可以寻找冰水物质和月球极地性阴影弹坑中的氢、氦和氮气。

　　一些大型系统能够从较多数量的月球土壤中产生氧气，由美国宇航局研制的“roxygen”和月球氧气测试床、由洛克希德马汀公司研制的“pilot”系统，它们都具备从土壤中产生和存储氧气的氢还原系统装置。美国宇航局约翰逊太空飞行中心optima计划主管汤姆-西蒙(tom simon)说：“我们正试着将月球基地更具自治自立性，我们希望在月球上生产氧气，但同时我们也希望能够从风化层中提取氧气，我们可以将残留的氢气结合氧气，从而制造出水。我们的目标是在未来月球人类基地建设过程中，不向月球发送一罐水。”

科学家研制的新型“scarab”月球探测器能够采集月球土壤，其携载的微型实验室能够生成小比例氧气

　　在模拟勘测过程中，一种大小和重量类似于月球探测器的机械挖掘机显示如何从月球表面采集土壤，并提交至“roxygen”系统。汉密尔顿说：“目前我们仅是在实验室对这些仪器进行测试，但是并没有真实体现出月球任务中这些仪器是如何运行的。我们所面对的挑战是尽可能真实地复制月球表面状况，从而确保测试结果能够真实反映出这些仪器如何在月球表面运行。”

　　美国宇航局月球勘测计划声称，月球本土资源能够每年至少生成1-2吨氧，这足以维持6位宇航员在月球表面上生活。由于100公斤月球土壤才能够提取1公斤氧，研究小组负责人正在寻找借助静电和磁分离技术尽可能地浓缩土壤，从而提高生成氧的比率。今年6月，研究人员将进行了项测试，预计每100公斤月球土壤可生成10-20公斤氧。

　　此外，加拿大宇航局也致力于研究一种多功能月球探测车，供宇航员个人使用，并负责运输仪器装置；德国宇航局也正在研制一种自动化鼹鼠挖掘机，它将更深地挖掘月球表面之下的土壤层，以寻找水或其他资源。