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鲁超:怎样建设“地月经济区”(之一)——立足
最后更新: 2021-03-25 10:22:22现在太空飞船里,宇航员的氧气主要来自水的电解,还有一种方法叫做固体燃料氧气发生器(SFOG),也叫“氧气蜡烛”——将氯酸钠(NaClO3)和铁粉(Fe)混合,点燃后就会产生氧气,反应式如下:
一千克SFOG可以提供一个成年人6.5小时的氧气,显然供给不了长期的殖民生涯。在月球上,水更是一种极度稀缺的资源,直接电解水更是“暴殄天物”。所以,在月球上,不进行“就地资源利用”还真是不靠谱。
宇航员正在检查宇宙飞船上的SFOG组件
月球表面的化学成分主要有:石英(二氧化硅SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO),氧化铁(Fe2O3)、氧化镁(MgO)、二氧化钛(TiO2)、氧化钠(Na2O),都是含氧物质。约莫估算一下,月壤里的氧元素约占40-45%。但要把其中的氧元素提炼出来,都不是简单的事情。
美国的拉里·弗里森(Larry Friesen)在《在月球上获取氧气的过程》一文中,提到了7种提取氧气的方法,均需要非常高的能量。
月壤元素分析,氧(Oxygen)占42%
其中最成熟的一种方法是用氢气还原钛铁矿(Fe2TiO5或FeTiO3),反应式如下:
FeTiO3+H2 ----> Fe+TiO2+ H2O
问题来了,氢气从哪儿来呢?
当然还是电解水了:
2H2O ----> 2H2+O2
刚才不是说水金贵吗?现在就不吝啬了?
看清楚啊,这是个“循环经济”啊!第一步反应已经得到了水,可以重复循环使用,总反应式如下:
2FeTiO3 ----> 2Fe+2TiO2+O2
钛铁矿,月球上铁和钛资源都比较丰富
钛铁矿本身会捕捉到一些太阳风里的质子(氢),它的加工过程还将产生氢这种在月球上宝贵的资源,所以上述制氧过程会净产生一些额外的水或氢,这是利好。
太阳风会给月球带来一些氢资源和氦资源
等到“月球殖民地”初见规模,可以携带一些植物种子过去,在室内培养绿植,增加氧气浓度。
月球园丁,走起~~~
三、能源
从前两点我们能看出,水也好,氧气也好,均需要能量支撑。前期可以携带一些核电池,它们可以永久工作。
“好奇号”火星车上就用到了核电池
NASA的核电池已经非常成熟,在好奇号火星探测器等处已经应用的非常普遍。其中使用的主要是钚238的化合物,如二氧化钚,钚238辐射出的主要是α粒子,用一张纸就能阻挡,因此非常安全。
核电池的核心材料:二氧化钚(PuO2),因内部放射性衰变而发红光
标签 月球探索-
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- 责任编辑: 徐俊 
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