自從1994年克萊門汀號(hào)航天器在月球上發(fā)現(xiàn)水冰以來，人們對(duì)重返月球的前景充滿了興奮。 水冰沉積物位于月球的兩極，隱藏在永遠(yuǎn)沒有陽(yáng)光的火山口深處。那么，該如何開采和處理月球上的水呢?

現(xiàn)在所提議的是開采月球水資源并將其分解，就像我們?cè)诘厍蛏蠈?duì)石油和天然氣所做的那樣。在太空中開采和使用資源的技術(shù)有一個(gè)技術(shù)名稱：原地資源利用。雖然氧氣在月球上并不稀缺，約40%的月球礦物由氧氣組成，但氫氣肯定是稀缺的。氫氣作為一種還原劑和燃料是非常有用的。月球的礦物中蘊(yùn)藏著大量的氧氣，但它需要?dú)錃饣蚱渌€原劑才能被釋放出來。

鈦鐵礦是一種鐵和鈦的氧化物，是月球上的一種常見礦物。用氫氣將其加熱到1000攝氏度左右，可將其還原為水、金屬鐵和氧化鈦。水可以被電解成氫氣，它可以被循環(huán)利用，讓氧氣可以有效地從鈦鐵礦中釋放出來。

但也出現(xiàn)了其他更務(wù)實(shí)的問題。我們?nèi)绾潍@取這些埋在月球表面附近的水冰資源?它們隱藏在沒有陽(yáng)光的深坑中，溫度約為40開爾文，或-233攝氏度。在這樣的低溫下，我們沒有進(jìn)行大規(guī)模采礦作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)提案設(shè)想將陽(yáng)光從月球山峰的上巨大反射器反射進(jìn)入火山口。

這些巨大的反射鏡必須從地球上運(yùn)輸，降落到這些山峰上，并進(jìn)行安裝和遠(yuǎn)程控制，以照亮這些深坑。然后，機(jī)器人采礦車可以冒險(xiǎn)進(jìn)入現(xiàn)在被照亮的深坑，利用反射的太陽(yáng)能回收水冰。水冰可以通過直接的熱能或微波加熱升 華為 水蒸氣來回收，由于其熱容量高，這將消耗大量的能量，而這些能量必須由反射鏡提供。或者，它可以被物理地挖出來，然后在更溫和的溫度下融化。回收水后，需要將其電解成氫氣和氧氣。為了儲(chǔ)存它們，它們應(yīng)該被液化，以獲得最小的儲(chǔ)存罐容積。

雖然氧氣很容易液化，但氫氣在30開爾文(-243攝氏度)和至少15巴的壓力下會(huì)液化。這需要額外的能量來液化氫氣，并保持其液體狀態(tài)而不沸騰。這種氫氣和氧氣必須在保持低溫的情況下運(yùn)輸?shù)狡涫褂玫攸c(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 月球 基礎(chǔ)設(shè)施 天然氣