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我国研究团队提出月壤大量产水方法
我国嫦娥五号月壤研究又有新发现。中国科学院科研团队经过3年的深入研究和反复验证，提出一种全新的利用月壤大量生产水的方法。利用这种方法，1吨月壤将可以产生51到76千克的水，有望为未来月球科研站及空间站的建设提供重要设计依据。
找不到自然水
就通过化学反应生成水
水是建设月球科研站及未来开展月球星际旅行，保障人类生存的关键资源，探寻水资源是月球探测的首要任务之一。
此前，科学家主要关注月球上自然态水资源的分布情况。前期研究结果表明，月壤玻璃、斜长石、橄榄石和辉石等多种月壤矿物中含有少量水，但这些矿物的含水量仅在0.0001%-0.02%之间，极其稀少，难以在月球原位提取利用。由于月球是一个高真空的环境，即便有自然存在的水，挥发速率也非常快，所以月球是非常缺水的状态。在这种情况下，要想在月球上直接获得水，难度非常大。
中国科学院宁波材料所、中国科学院物理所等单位组成的科研团队，经过3年的深入研究和反复验证发现，月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照，储存了大量氢。在加热至高温后，氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时，月壤将会熔化，反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所博士陈霄介绍说，当时加热月壤钛铁矿，想要去看到氦的释放，结果没有看到氦的释放，看到了满屏气泡的生成，他非常惊讶。中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员王军强表示，怎么样来验证这个泡泡就是水蒸气泡呢？科研人员做了电子能量损失谱，在8个多电子伏特的时候，这有一个明显的峰，就是水的信号，说明这个位置生成的确实是水。
“不直接去探测水，而是把它分开，水里边有氢和氧，我们能不能分别去研究这两个元素的来源，通过化学反应进而获得生成水，我们为将来月球探测提供了一个很好的科研方案或者新的思路。”王军强说。
月壤钛铁矿
是月球的“蓄水池”
基于多项研究结果，科研团队提出一种具有可行性的“熔融月壤—水蒸气冷凝成水收集储存—电分解水产生氧气和氢气—留存的铁和月壤用作永磁和软磁材料、电子材料、建筑材料等”月球水资源原位开采与利用策略：
首先，通过凹面镜或菲涅尔透镜聚焦太阳光，加热月壤至熔融。加热过程中，月壤将会与太阳风中注入的氢反应生成水、单质铁和陶瓷、玻璃。
产生的水蒸气被冷凝为液态水，收集并储存在水箱中，可以满足月球上人类与各种动植物的饮水需要。同时，这个水还可以通过电分解，产生氧气和氢气。氧气可以供人类呼吸，这样人类在月球生存的问题就解决了，氢气可以作为能源使用，直接燃烧或者发电等。
加热月壤生成的铁、陶瓷和玻璃，铁可以用于制造永磁和软磁材料，为电力电子器件提供原材料，铁、陶瓷和玻璃等也可做建筑材料，这样就可以在月球上打造建筑物。
熔融的月壤也可以用来制作具有榫卯结构的砖块，用于建造月球基地建筑。
经过多种实验技术分析，研究团队确认，1克月壤中大约可以产生51-76毫克水。以此计算，1吨月壤将可以产生51-76千克水，相当于100多瓶500毫升的瓶装水，基本可以满足50人一天的饮水量。
科研团队通过对不同月球矿物的进一步研究，还发现月壤钛铁矿加热后，可以同步生成大量单质铁和水蒸气气泡，是名副其实的月球“蓄水池”。
用月壤制水
简便可行又清洁环保
通过实验，科学家们已经掌握了利用月壤原位制备水的方法，那么什么时候才能真正实现在月球上生产水呢？
专家表示，研究团队提出月球水资源原位开采与利用策略，将为未来月球科研站以及空间站建设提供重要的设计依据，并有望在后续的嫦娥探月任务中发射验证性设备以完成进一步确认。
目前，科研团队正在对验证方案和装置进行设计和研发，如果能在月球上成功制备出大量的水，将为我们未来的月球和深空探索活动提供多方面的支撑。
中国科学院物理研究所研究员白海洋介绍说，氢和氧化亚铁、三氧化二铁的固态反应所需要的最低温度大约是500℃，用聚光镜汇聚的光能完全可以达到这个温度；如果需要更高的温度，太阳光的聚光镜都是可以实现的，所以这种方法，就为将来在外太空人类的生活活动，提供了切实可行的一个途径。
利用月壤原位制备水的方法，所用的能源并不需要从地球上专门运过去，靠太阳能即可满足要求，整个过程的产物也只有铁和水以及一些氧化物。科研人员介绍，这种全新的通过加热月壤矿物来生产水的方法，不仅为未来月球水资源探测与开发提供了全新方案，而且从设计流程上来讲也是既简便可行又清洁环保的。
■图文来源：央视新闻、新华社等
