科学家演示如何从月球灰尘中提取氧和水

根据美国太空网络，科学家们最近对夏威夷单子叶植物进行了一系列测试。他们可以模拟月球环境，然后研究如何从月球土壤中提取氧气、燃料和水。莫纳克亚火山是太平洋上最高的山，海拔13000英尺。通过测试仪器和设备分析火山的地形、土壤和偏远的地理环境，将收集更多的信息，供科学家在未来宇航员登陆月球和建造月球人类基地时使用。最近，太平洋国际探索系统空间中心的一个科学家研究小组首次证实，美国航天局的“现场资源利用(ISRU)”项目正在进行实地实验。研究运营总监约翰汉密尔顿(JohnHamilton)主张支持这项研究任务，指出这项研究可以模拟宇航员如何探索月球资源，并从月球岩石和土壤中提取氧气、燃料和水。这些研究实验的主要动机是调查月球表面土壤的实际组成及其对未来人类在月球上建造生物基地的重大意义。据报道，美国宇航局的四个航天中心(约翰逊、肯尼迪航天中心、喷气推进实验室和格伦研究中心)的研究代表都来到了调查现场。与此同时，加拿大和德国航天局的工程师也参与了这项研究。此外，卡耐基梅隆大学、洛克希德·马丁公司和米其林北美公司的研究代表也来到了试验场，使该研究成为一个全球合作项目。大多数调查工具是由不同地区的研究小组开发的。在研究和测试实验的前两周，由于不同硬件仪器的首次组合，在调查工作中遇到了一些困难。“ISRU”项目的负责人杰里·安德斯指出，在对莫纳克亚火山的调查中，强风持续了几天，风速高达每小时45英里。许多工人不得不戴上护眼罩、防尘口罩、大帽子、耳塞和手套。任何暴露在环境中的身体表面都会被一层沙砾覆盖。尽管月球上从未有过风，但在实际的月球表面勘测中，尘埃将是一个不可预测的难题。他说:“我们知道月球尘埃问题必须得到正确解决，但我们不知道如何有效解决它！”目前，对莫纳克次奥尔卡诺进行调查的研究小组已经提出了有效的解决办法。一种叫做“火山灰”的尘埃来自莫纳克次奥尔卡诺，引起了工程师们的注意。这是一种从火山爆发中释放出来的细粉状物质。这种火山灰可以很好地模拟月球表面灰尘的化学成分。美国国家航空和宇宙航行局开发的名为“圣甲虫”的月球探测器展示了未来的探测探测器将如何挖掘月球表面下的尘埃样本，然后分析这些尘埃样本以提取氧气。此外，另一个类似的月球探测器可以在月球极地永久阴影环形山中寻找冰水和氢、氦和氮。一些大型系统可以从大量月球土壤中产生氧气。美国国家航空航天局开发的“火箭发动机”、洛克希德·马丁公司开发的“月球氧气试验台”和“飞行员”系统都有从土壤中产生和储存氧气的氢还原系统。美国国家航空航天局约翰逊航天飞行中心OPTIMA项目的负责人汤姆西蒙说:“我们正在努力使月球基地更加自主和自立。我们希望在月球上制造氧气，但同时我们也希望能够从风化层中提取氧气。我们可以把剩余的氢和氧结合起来生产水。我们的目标不是在未来月球人类基地建设期间向月球输送一箱水。”在模拟勘测期间，一台尺寸和重量与月球探测器相似的机械挖掘机展示了如何从月球表面收集土壤，并将其提交给“火箭”系统。汉密尔顿说:“目前，我们只在实验室测试这些仪器，但它并没有真正显示这些仪器在月球任务中是如何工作的。我们面临的挑战是尽可能真实地复制月球表面，以确保测试结果能够真实地反映这些仪器在月球表面的运行情况。”美国国家航空航天局的月球探测计划声称，月球的本土资源每年至少能产生1-2吨氧气，足以维持六名宇航员在月球表面的生活。由于只有100千克的月球土壤可以提取1千克的氧气，研究小组的负责人正在寻找用静电和磁分离技术尽可能浓缩土壤的方法，从而提高氧气生成的比率。今年6月，研究人员将进行一项测试，预计每100公斤月球土壤产生10-20公斤氧气。此外，加拿大航天局还致力于研究供宇航员个人使用的多功能月球车，并负责运输仪器和设备。德国航天局也在开发一种自动挖土机，这种挖土机将在月球表面下的土层中挖得更深，以找到水或其他资源。